第7讲 细胞膜的结构和功能—2026年高一生物（初升高暑假衔接）教材讲义

生物学初高教材衔接——细胞膜的结构和功能 初中阶段要求 高中阶段要求 衔接要点 1.掌握细胞膜的基础形态：紧贴细胞壁，光学显微镜下不易观察 2. 掌握细胞膜的核心基础功能：分隔细胞内外环境、控制物质进出细胞 3. 建立细胞膜是细胞边界的基础认知 1.掌握细胞膜的三大核心功能，包括细胞间信息交流的三种方式 2. 掌握细胞膜的成分组成，理解功能与蛋白质的关联 3. 掌握细胞膜结构的探索历程，理解流动镶嵌模型的核心内容 4. 掌握细胞膜的结构特点（流动性）与功能特性（选择透过性） 1.认知升级 从基础的细胞膜功能记忆，升级到成分-结构-功能的完整逻辑体系理解 2.思维转变 从单一功能点记忆，转向建立结构与功能相适应的核心生物学思维 3.能力构建 能运用细胞膜的相关知识解释生命现象，为高中物质跨膜运输、细胞通讯等内容奠定基础 回顾初中 · 细胞膜的功能 1.细胞膜：是一层极薄的膜，它紧贴着细胞壁，在光学显微镜下不易看清楚 2.细胞膜将细胞的内部与外部环境分隔开来，使细胞有一个比较稳定的内部环境 3.物质运输：控制物质进出细胞 衔接高中 一、细胞膜的功能 1. 将细胞与外界环境分隔开，保障细胞内部环境的相对稳定 2. 控制物质进出细胞 3. 细胞间信息交流的三种方式 （1）一些细胞如分泌细胞分泌一些物质如激素，通过血液的传递运送到作用部位的细胞（靶细胞），被靶细胞的细胞膜上的受体（成分为糖蛋白）识别，引起靶细胞的生理反应 （2） 相邻两个细胞的细胞膜接触，通过糖蛋白识别，将信息从一个细胞传递给另一个细胞 （3） 植物细胞间的识别主要是通过植物细胞间的胞间连丝来实现的 ※细胞膜的功能图解 4. 对细胞膜成分的探索 （1）1895年欧文顿发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜，据此推测细胞膜是由脂质组成的 （2）科学家利用哺乳动物的红细胞制备出细胞膜，得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多 （3）1925年，荷兰科学家发现，细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层 （4）1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究细胞膜的张力，发现细胞表面张力明显低于油－水界面的表面张力，据此推测细胞膜中除含有脂质分子外，可能还含有蛋白质 二、对细胞膜结构的探索 1. 细胞膜的成分 （1）细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量的糖类。在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇 （2）蛋白质在细胞膜行使功能方面起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多 2. 对细胞膜结构的探索历程 时间 实例（实验） 结论（假说） 1959年 电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三层结构 罗伯特森认为所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成 1970年 人、鼠细胞融合实验 细胞膜具有流动性 1972年 流动镶嵌模型 辛格和尼科尔森提出了细胞膜的流动镶嵌模型 三、流动镶嵌模型的基本内容 1. 基本内容 （1）基本骨架：磷脂双分子层 （2）蛋白质的分布：以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中 2. 结构特点：具有一定的流动性 3. 功能特性：选择透过性 4.蛋白质在细胞膜上的分布是不均匀的 5.三层结构模型与流动镶嵌模型的比较 项目 三层结构模型 流动镶嵌模型 不同点 认为蛋白质分子均匀分布在脂质分子的两侧 认为蛋白质分子在生物膜中的分布是不均匀的 认为生物膜是静止结构 强调组成生物膜的分子是可以运动的 相同点 都认为组成生物膜的主要物质是蛋白质和脂质 1.在下列几组化学元素中，构成细胞膜所必须的元素是（ ） A.C、H、O B.C、H、O、P C.C、H、O、N D.C、H、O、N、P 2.生物学的发展需要许多人的不断探索。科学家运用各种科学方法和技术手段去探索细胞膜的成分和结构。下列说法错误的是（ ） A.欧文顿对植物细胞的通透性进行实验，推测细胞膜是由脂质组成 B.戈特等人通过计算红细胞脂质单分子层面积推断细胞膜磷脂分子为两层 C.丹尼利和戴维森通过表面张力推断出细胞膜还附有蛋白质 D.罗伯特森根据电镜成像提出蛋白质—脂质—蛋白质的动态结构 3.如图是细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列叙述错误的是（ ） A.①是糖蛋白 B.②是蛋白质 C.③是磷脂双分子层 D.两侧的磷脂分子呈对称分布 4.如图表示细胞间信息交流的三种方式，叙述错误的是（ ） A.精子和卵细胞受精时要发生图B所示的信息交流方式 B.图C中植物细胞可依靠胞间连丝进行相邻细胞间物质和信息交流 C.内分泌细胞分泌的激素调节生命活动时，信息交流方式与图A所示相同 D.进行细胞间的信息交流一定都依赖于靶细胞膜上的受体与信号分子的结合 5.关于细胞膜的叙述，错误的是（ ） A.细胞膜的成分和结构与其功能相适应 B.细胞膜表面的细胞外被可以控制物质进出细胞 C.功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多 D.磷脂分子疏水端使水溶性分子不易通过，具有一定屏障作用 6.下列关于细胞膜成分及结构探索的说法，正确的是（ ） A.最初对细胞膜成分的认识，是通过对细胞膜成分的提取获得的 B.罗伯特森利用光学显微镜提出了“亮—暗—亮”的三层结构 C.被同位素标记的人鼠细胞融合实验，说明细胞膜具有流动性 D.辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受 7.蝴蝶将一株油菜的花粉带到另一株油菜花的柱头上后，可促进花粉萌发、释放精子、精卵融合等一系列生理反应，若将一株油菜的花粉带到一朵桃花的柱头上则不会发生这些反应，此现象主要说明细胞膜（ ） A.可促进受精作用的发生 B.可将细胞与外界环境分隔开 C.能控制花粉出入细胞 D.能识别花粉进行信息交流 8.如图表示磷脂分子的几种排列方式，在细胞膜中下列哪种排列方法是正确的（ ） A. B. C. D. 9.细胞是开放的生命系统，细胞膜是系统的边界。有人说：“把细胞膜比喻为围墙，不如比喻为细胞的大门。”对这句话的评价错误的是（ ） A.细胞膜的脂质成分可以阻挡大部分极性分子，比喻为围墙有道理 B.细胞膜上有专门供某种物质通过的通道蛋白，就像围墙上开了小门 C.细胞膜作为细胞的大门，可以控制物质进出，将对细胞有害的物质全部拒之门外 D.细胞代谢所需原料和代谢产生的废物都要经过细胞膜，所以细胞膜是细胞的大门 10.用不同的荧光染料标记人和小鼠细胞的细胞膜上的一种抗原（HLA抗原和H—2抗原均为蛋白质）进行融合实验，以下有关叙述错误的是（ ） A.人和小鼠细胞膜表面的抗原属于细胞膜的结构成分 B.融合细胞表面两类荧光染料分布的动态变化，体现了细胞膜的分子能够运动 C.融合细胞表面两类荧光染料最终均匀分布，体现了细胞膜具有一定的流动性，是细胞膜的功能特点 D.若在0℃下培养40min，则发现细胞仍然保持一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。这一现象的合理解释是细胞膜的流动性只有在适宜的条件下才能体现 11.研究发现，构成动物细胞膜的脂质和蛋白质在细胞膜两侧的分布都具有不对称的特点，下列叙述正确的是（ ） A.构成动物细胞膜的脂质只有磷脂 B.糖脂分子上的糖链主要伸向细胞膜的内侧 C.膜蛋白在细胞膜上的不对称分布与其功能相适应 D.膜蛋白贯穿于磷脂分子尾部区域的部分是亲水的 12.细胞膜的亚显微结构示意图如下所示，下列叙述错误的是（ ） A.①是鉴别细胞膜内外侧的有效依据 B.②有水溶性部分和脂溶性部分 C.细胞膜的功能主要通过③来实现 D.细胞膜是细胞的边界 13.科研人员发现，将用丙酮处理后的哺乳动物红细胞膜平铺在水面上，得到的膜面积约为红细胞膜面积的2倍，且膜面积的大小与水温有关。下列对此实验现象的叙述，错误的是（ ） A.红细胞膜是由2层磷脂分子组成的 B.在水面上磷脂分子的头部在下，尾部在上 C.组成细胞膜的磷脂分子是可以运动的 D.该实验表明，红细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成 14.请完成流动镶嵌模型的基本内容的相关问题： （1）流动镶嵌模型认为，细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。________构成膜的基本支架，其内部是磷脂分子的________端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的________磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。 （2）构成细胞膜的磷脂分子可以________，膜中的蛋白质分子大多也能________，因而细胞膜的结构特点是具有________。 （3）细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成________，也可以和脂质结合形成________。糖被与细胞表面的________、细胞间的________等功能有密切关系。 15.如图是细胞间的三种信息交流方式，请据图分析回答下列问题： （1）图A表示内分泌细胞分泌的激素，随①______到达全身各处，与______表面的②______结合，从而将信息传递给靶细胞。 （2）图B表示通过相邻两细胞的______，使信息从一个细胞传递给另一个细胞，图中③表示______，③需要与靶细胞膜上的______结合。 （3）图C表示相邻两植物细胞之间形成______，携带信息的物质从一个细胞传递给另一个细胞，图中④表示______。 （4）在多细胞生物体内，各个细胞之间都保持功能的协调，才能使生物体健康地生存。这种协调性的实现不仅依赖于物质的交换和能量的转化，也依赖于信息的交流，这种交流大多与______的结构和功能有关。 答案及解析 1.答案：D 解析：细胞膜的主要成分为磷脂和蛋白质，磷脂的元素组成为：C、H、O、N、P，蛋白质的元素主要有：C、H、O、N，故正确答案选D。 2.答案：D 解析：A.欧文顿对植物细胞的通透性进行了大量实验，通过实验现象最终推测，膜是由脂质组成的，A正确； B.戈特等科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气－水的界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。由此他们得出的结论是细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层，B正确； C.丹尼利和戴维森研究发现细胞的表面张力明显低于油水界面的表面张力。由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低，因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质，C正确； D.罗伯特森根据电镜成像提出生物膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，并把它描述为静态的统一结构，D错误。 故选D。 3.答案：D 解析：A、由图示可知，①是糖蛋白，位于细胞膜外，与细胞表面的识别以及细胞间的信息交流有关，A正确； B、②是蛋白质，细胞膜中蛋白质的种类和数量与细胞功能的复杂程度有关，B正确； C、③是磷脂双分子层，是细胞膜的基本支架，C正确； D、由于蛋白质的不对称分布，因而细胞膜两侧的磷脂分子不会表现为对称分布，D错误。 故选D。 4.答案：D 解析：精子和卵细胞通过细胞膜直接接触进行信息交流，对应图B，A正确；植物细胞可通过胞间连丝进行物质和信息交流，对应图C，B正确；内分泌细胞分泌的激素通过体液运输作用于靶细胞，对应图A，C正确；细胞间信息交流不一定依赖靶细胞膜上的受体，如植物细胞的胞间连丝、性激素的受体在细胞内，D错误。故选D。 5.答案：B 解析：根据结构决定功能的原理，细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的，所以细胞膜的成分和结构与其功能相适应，A正确；细胞外被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系，不能控制物质进出细胞，B错误；蛋白质在细胞行使功能时起重要作用，因此功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量就越多，C正确；磷脂分子由亲水的头部和疏水的尾部组成，疏水端使水溶性分子不易通过，所以具有一定屏障作用，D正确。 6.答案：D 解析：A、最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析获得的，A错误； B、罗伯特森根据电镜下看到的细胞膜清晰的暗-亮-暗三层结构，B错误； C、荧光标记的人鼠细胞融合实验，说明细胞膜具有流动性，C错误； D、在观察和实验的基础上，桑格和尼克森提出的为流动镶嵌模型大多数人所接受，D正确。 故选D。 7.答案：D 解析：蝴蝶将一株油菜的花粉带到另一株油菜花的柱头上后，可促进一系列生理反应的发生；若将一株油菜的花粉带到一朵桃花的柱头上则不会发生这一系列反应，说明细胞膜能进行细胞间的信息交流。 8.答案：A 解析：细胞膜中，磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架，磷脂分子疏水的尾部与尾部相连，亲水的头部分别朝向膜内和膜外。 9.答案：C 解析：细胞膜的脂质成分可以阻挡大部分极性分子，比喻为围墙有道理，A正确；细胞膜上有专门供某种物质通过的通道蛋白，就像围墙上开了小门，B正确；细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的，一些对细胞有害的物质也可能进入，C错误；细胞代谢所需原料和代谢产生的废物都要经过细胞膜，所以细胞膜是细胞的大门，D正确。 10.答案：C 解析：人鼠细胞膜表面的抗原属于蛋白质。是两种细胞的细胞膜的结构成分，A正确。荧光染料分布的动态变化说明组成细胞膜的蛋白质分子可以运动，由此可以证实细胞膜中物质能够运动的观点是成立的，B正确。细胞膜具有一定的流动性是其结构特点，细胞膜的功能特点是具有选择透过性，C错误。低温条件下膜上蛋白质分子均匀分布的时间延长。说明蛋白质分子运动速率随温度的降低逐渐减慢，细胞膜分子的运动与温度有关。若在0℃下培养40min，则发现细胞仍然保持一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。则说明细胞膜的流动性特点只有在适宜的条件下才能体现，D正确。 11.答案：C 解析：本题考查细胞膜的成分和结构。动物细胞膜中含有的脂质除了磷脂还有胆固醇，A错误；糖脂分子上的糖链一般伸向细胞膜的外侧，B错误；膜蛋白在细胞膜上的不对称分布和它的功能是相适应的，比如接受细胞外信号的受体蛋白主要分布在膜外侧，C正确；膜蛋白贯穿于磷脂分子尾部区域的部分是疏水的，D错误。 12.答案：C 解析：①是糖蛋白，分布在细胞膜的外侧，是鉴别细胞膜内外侧的有效依据，A正确；②为蛋白质，有水溶性部分和脂溶性部分，B正确；蛋白质是生命活动的主要承载者，故细胞膜的功能，即选择透过性，其主要通过②（蛋白质）来实现，C错误；细胞膜是细胞的边界，可以将细胞与外界环境分隔开，D正确。 13.答案：D 解析：A.由于红细胞膜是平铺在水面上的且水面上的膜面积是红细胞膜面积的2倍，所以可推断红细胞膜是由2层磷脂分子组成的，A正确； B.磷脂分子的头部具有亲水性，尾部具有疏水性，所以在水面上磷脂分子的头部在下，尾部在上，B正确； C.细胞膜具有一定的流动性，则磷脂分子可以运动，C正确； D.该实验只能证明红细胞膜中的磷脂分子是2层的，不能证明红细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成，D错误。 故选D。 14.答案：（1）磷脂双分子层；疏水；部分或全部嵌入 （2）侧向自由移动；运动；一定的流动性 （3）糖蛋白；糖脂；识别；信息传递 解析：（1）流动镶嵌模型认为，细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。磷脂双分子层构成膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。 （2）构成细胞膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质分子大多也能运动，因而细胞膜的结构特点是具有一定的流动性 （3）细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成糖蛋白，也可以和脂质结合形成糖脂。糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。 15.答案：（1）血液；靶细胞；受体 （2）细胞膜接触；与膜结合的信号分子；受体 （3）通道；胞间连丝 （4）细胞膜 解析：图A表示内分泌细胞分泌的激素，随血液到达全身各处，与靶细胞表面的受体结合进行信息传递。图B表示的是细胞膜直接接触，③表示的是信号分子，信号分子也需要与靶细胞膜上的受体结合，如精子和卵细胞之间的识别和结合就是细胞膜直接接触。图C表示的是植物细胞间形成通道进行交流，如胞间连丝。 学科网（北京）股份有限公司 $