第3章 第1节 细胞膜的结构和功能（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一生物必修1 分子与细胞学习笔记（人教版）

本高中生物学讲义聚焦细胞膜的结构和功能，系统梳理从功能（分隔环境、控制物质进出、细胞间信息交流）到结构探索（脂质成分、磷脂双分子层、蛋白质），最终构建流动镶嵌模型的知识脉络，设置任务分析、判断正误等学习支架辅助理解。 资料以科学史实验（如欧文顿通透性实验、人鼠细胞融合实验）培养科学思维，通过莲藕“出淤泥而不染”、台盼蓝染色等任务设计强化探究实践，结合脂质体药物应用渗透结构与功能观（生命观念）。课中助力教师引导分析，课后课时对点练帮助学生巩固知识、弥补盲点。

第1节　细胞膜的结构和功能 [学习目标]　1.通过对细胞膜功能和结构特点的分析，建立生命的结构与功能观。2.通过对细胞膜成分和结构的探索，领悟细胞膜结构探索过程的科学方法，并能设计简单实验验证细胞膜能控制物质进出细胞。3.通过分析比较不同细胞膜结构模型的建立过程，阐明流动镶嵌模型。4.通过对“脂质体药物”作用原理的分析，关注人体健康。 一、细胞膜的功能 1．将细胞与外界环境分隔开 (1)对细胞本身的意义：保障了细胞内部环境的相对稳定，并成为相对独立的系统。 (2)在进化方面的意义：膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，产生了原始的细胞。 2．控制物质进出细胞 3．进行细胞间的信息交流 方式 实例 化学物质(间接交流) 激素(如胰岛素)随血液到达全身各处，将信息传递给靶细胞 直接接触 精子和卵细胞之间的识别和结合 形成通道 高等植物细胞之间的胞间连丝 判断正误 (1)细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入细胞，而对细胞有害的物质则不能进入(　　) (2)进行细胞间的信息交流都依赖于靶细胞的细胞膜上的受体与信号分子结合(　　) (3)高等植物的胞间连丝也能使细胞间进行物质交换(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√ 提示　(1)细胞膜是细胞的一道屏障，细胞需要的物质可以进入细胞，而对细胞有害的物质也有可能进入细胞，细胞膜的控制作用是相对的。(2)高等植物细胞通过胞间连丝进行细胞间的信息交流，不经过靶细胞的细胞膜上的受体与信号分子结合。 任务一：分析细胞膜的功能 阅读材料，回答下列问题： 材料1　生长在水底淤泥中的莲藕“出淤泥而不染”，它能从水和淤泥中吸收所需的营养物质，并排出代谢废物，而莲藕不需要的物质却不会轻易进入莲藕细胞。 材料2　鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会被着色。 (1)材料1中莲藕“出淤泥而不染”和材料2中活细胞不能被染色，体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。 (2)活细胞不能被染色，而死细胞能被染成蓝色的原因是什么？ 提示　活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜。而死细胞的细胞膜失去了控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入死细胞。 1．如图表示细胞膜的功能模式图。据图分析，下列说法不正确的是(　　) A．功能①在生命起源过程中具有重要作用 B．功能②表示进入细胞的物质对细胞都有利 C．胰岛素调控生命活动可用图中③表示 D．相邻的高等植物细胞可通过功能④进行信息交流 答案　B 解析　功能①表示细胞膜将细胞与外界环境分隔开，在生命起源过程中具有重要作用，将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统，A正确；功能②表示控制物质进出细胞，一般是吸收有利物质，但一些有害物质也能进入细胞，说明细胞膜的控制作用是相对的，B错误；功能③表示进行细胞间的信息交流，激素通过与靶细胞的细胞膜上相应物质的识别来调控生命活动，C正确。 2．如图是细胞间的3种信息交流方式，下列叙述错误的是(　　) A．图1内分泌细胞产生的化学物质，随血液运输到全身各处，作用于靶细胞 B．图2可表示精子与卵细胞之间的识别 C．图中a表示受体，细胞膜上的受体是所有细胞间信息交流所必需的结构 D．图中b表示胞间连丝，是植物细胞间传递信息的通道 答案　C 解析　有些细胞间的信息交流可以不经过细胞膜上的受体，如高等植物细胞之间通过胞间连丝进行信息交流，C错误。 二、对细胞膜结构的探索 1．对细胞膜成分的探索 时间(人物) 实验依据 结论或发现 1895年，欧文顿 对植物细胞的通透性进行实验，发现溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜 细胞膜的主要组成成分中有脂质 20世纪初 对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析 组成动物细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多 1925年，戈特和格伦德尔 从红细胞中提取的脂质铺成单分子层，其面积是红细胞表面积的2倍 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 1935年，丹尼利和戴维森 细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质 2.细胞膜的成分 (1)细胞膜的成分 (2)细胞膜成分与功能的关系：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。 3．对细胞膜结构的探索 判断正误 (1)构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪、胆固醇(　　) (2)罗伯特森在高倍显微镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构(　　) (3)罗伯特森提出的细胞膜的静态结构模型不能解释细胞的生长现象(　　) (4)细胞膜上的蛋白质种类和数量多少决定了细胞膜功能的复杂程度(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√ 提示　(1)构成细胞膜的脂质主要是磷脂，此外胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分。(2)罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 任务二：探索细胞膜的结构 分析细胞膜中磷脂分子的排布特点(磷脂分子的结构如图所示) (1)将磷脂放入盛有水的容器中，下列能正确反映其在空气和水的界面上分布特点的是A。 (2)细胞内外均为水环境，请根据磷脂分子的特点推测细胞膜中的磷脂分子应如何分布？请画图表示。 提示　如图所示 3．如图表示各种细胞膜组成成分的含量，图示能说明的是(　　) A．构成细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质和糖类 B．细胞膜中的脂质和蛋白质含量的变化与细胞膜的功能有关 C．细胞膜的功能越简单，所含蛋白质的数量越多 D．蛋白质在进行细胞间的信息交流中具有重要作用 答案　B 解析　细胞膜的成分有脂质、蛋白质和糖类，但脂质和蛋白质在膜成分中占的比例很大，是细胞膜的主要成分，糖类不是主要成分，A错误；细胞膜中脂质和蛋白质的含量变化与细胞膜的功能有关，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多，B正确，C错误；分析题图可知，该图没有涉及细胞间的信息交流功能与蛋白质的关系，D错误。 4．人类对生物膜结构的探索经历了漫长的历程，下列结论(假说)错误的是(　　) A．脂溶性物质更易通过细胞膜，由此推测细胞膜的主要组成成分中有脂质 B．荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合，说明细胞膜具有流动性 C．电镜下细胞膜呈暗—亮—暗结构，罗伯特森认为生物膜由脂质—蛋白质—脂质构成 D．提取人成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层，其面积是红细胞表面积的2倍，由此推测细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层 答案　C 解析　电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯特森认为所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，C错误。 三、流动镶嵌模型的基本内容 1．结构模型 (1)图中a (2)图中b (3)图中c 2．结构特点 判断正误 (1)细胞膜的基本支架是磷脂分子(　　) (2)细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质容易通过细胞膜(　　) (3)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞(　　) (4)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的(　　) (5)膜两侧的分子性质和结构不相同，如糖蛋白只分布在细胞膜外侧(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√ 提示　(1)细胞膜的基本支架是磷脂双分子层。(3)由于细胞膜具有流动性，因此向细胞内注射物质后，细胞膜上不会留下一个空洞。(4)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，且蛋白质大多也能运动。 5．如图为细胞膜的结构模型示意图，a、b表示细胞膜的两侧。下列有关说法错误的是(　　) A．细胞膜因具有图中①表示的基本支架而具有对称性 B．动物细胞吸水时，图中①的厚度会变小 C．图中a侧具有糖蛋白，是细胞膜的外侧 D．细胞膜具有流动性与图中①③都有关 答案　A 解析　细胞膜两侧的分布不具有对称性，A错误；动物细胞吸水时细胞膨胀，①磷脂双分子层的厚度会变小，B正确；细胞膜具有流动性依赖于①磷脂双分子层能够流动和大多数③蛋白质可以运动，D正确。 6.提取生物膜中的磷脂分子，将其放入水中可以形成双层磷脂分子的球形脂质体(如图所示)，它载入药物后可以将药物送入相应细胞。下列关于细胞膜和脂质体的叙述，错误的是(　　) A．磷脂分子在水中能自发形成磷脂双分子层是因为其具有亲水的“头部”和疏水的“尾部” B．在a处嵌入水溶性药物，利用脂质体与细胞膜融合的特点将药物送入细胞 C．在b处嵌入脂溶性药物，利用脂质体与细胞膜融合的特点将药物送入细胞 D．该脂质体与细胞膜融合是利用它们都具有流动性这一功能特点 答案　D 解析　该脂质体与细胞膜融合是利用它们都具有流动性这一结构特点，D错误。 课时对点练 [分值：100分] 第1～6题，每题5分；第7～12题，每题6分，共66分。 题组一　细胞膜的功能 1．硝苯地平是一种常见的降压药，它的作用机理是通过抑制细胞膜上的Ca2＋通道，使流入细胞的Ca2＋减少，从而导致血压降低。这体现了(　　) A．细胞膜能将细胞与外界环境分隔开 B．细胞膜能保护细胞内部的结构 C．细胞膜可以控制物质进出细胞 D．功能越复杂的细胞膜，蛋白质的数量越多 答案　C 题点　细胞膜控制物质进出细胞 2．(2025·洛阳高一期中)多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，它们之间通过信息交流保持功能的协调。如图为信息交流的三种方式，①～④表示不同的物质。下列说法错误的是(　　) A．图中①与②、③与④的结合均具有特异性 B．激素随血液流经全身进行信息传递如图1所示 C．图中细胞之间的信息交流都必须通过细胞膜上的受体 D．胞间连丝不仅能进行信息交流，还可进行物质运输 答案　C 解析　由图可知，通过胞间连丝进行细胞间的信息交流不需要通过细胞膜上的受体，C错误。 题点　细胞膜功能的综合 题组二　对细胞膜结构的探索 3．(2024·徐州高一期末)科学家对细胞膜成分和结构的探索经历了漫长的历程，下列相关叙述错误的是(　　) A．欧文顿通过实验推测细胞膜的主要组成成分中有脂质 B．戈特和格伦德尔用丙酮提取红细胞膜的实验证明磷脂呈双分子层排布 C．罗伯特森通过光学显微镜观察发现细胞膜显示“暗－亮－暗”三条带 D．科学家通过人、鼠细胞的融合实验证明细胞膜具有流动性 答案　C 解析　罗伯特森依据电子显微镜的观察提出的“暗－亮－暗”的三明治结构是一种静态模型，C错误。 题点　对细胞膜结构的探索 4．科学家在实验中发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解，这些事实说明了组成细胞膜的物质中有(　　) A．糖类和脂质 B．糖类和蛋白质 C．蛋白质和脂质 D．蛋白质和核酸 答案　C 解析　脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解，可说明细胞膜含有脂质和蛋白质。 题点　细胞膜的成分 5．(2025·鸡西高一阶段检测)细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是(　　) A．细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质容易通过细胞膜 B．由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜 C．细胞膜的部分蛋白质分子有物质运输功能 D．细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构 答案　B 解析　磷脂双分子层内部是疏水的，水溶性分子或离子不能自由通过磷脂双分子层进出细胞，因此具有屏障作用，但水分子可以通过细胞膜，B错误。 题点　对细胞膜结构的探索 6．细胞膜含有不同类别的磷脂成分，如图表示不同种类磷脂在细胞膜内、外两侧分布的百分比。下列叙述正确的是(　　) A．磷脂分子可用苏丹Ⅲ染液进行检测 B．磷脂酰乙醇胺主要分布在膜外侧 C．磷脂在细胞膜上的分布是不对称的 D．磷脂具有疏水性头部 答案　C 解析　苏丹Ⅲ染液是检测脂肪的试剂，A错误；由题图可知，磷脂酰乙醇胺分布在膜内侧的百分比大于分布在膜外侧的，可见磷脂酰乙醇胺主要分布在膜内侧，B错误；由题图可知，不同的磷脂在膜外侧和膜内侧的百分比具有差异，可见磷脂在细胞膜上的分布是不对称的，C正确。 题点　细胞膜的成分 题组三　流动镶嵌模型的基本内容 7．下列关于细胞膜的叙述，错误的是(　　) A．膜上蛋白质在磷脂双分子层中是对称分布的 B．磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架 C．膜上的糖蛋白在细胞间的信息交流中有重要作用 D．膜上的磷脂分子和绝大多数蛋白质分子是可以运动的 答案　A 解析　流动镶嵌模型表明，组成细胞膜的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，因此细胞膜上的蛋白质分子是不对称分布的，A错误。 题点　流动镶嵌模型的基本内容 8．如图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列有关叙述不正确的是(　　) A．①表示糖类，与细胞识别有关 B．图中②和⑥组成磷脂分子，其中②表示疏水性的尾部 C．图中③表示蛋白质，其含量和种类越多，膜功能越复杂 D．图中⑤为磷脂双分子层，构成细胞膜的基本支架 答案　B 解析　图中②和⑥组成磷脂分子，其中②表示亲水性的头部，⑥表示疏水性的尾部，B错误。 题点　流动镶嵌模型的基本内容 9．(2024·福州高一阶段检测)图中 X、Y、Z 是细胞中的三种有机化合物，X、Y、Z为构成细胞膜的成分。下列说法正确的是(　　) A．细胞膜的功能越复杂，Y的种类和数量就越多 B．胆固醇可优先通过细胞膜进入细胞内，与Y 有关 C．细胞膜会被蛋白酶分解，说明组成细胞膜的物质中有Z D．植物细胞的边界是细胞壁，动物细胞的边界是细胞膜 答案　A 解析　Y的组成元素为C、H、O、N，Y是蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者，是膜结构的主要成分，膜的功能越复杂，Y的种类和数量就越多，A正确；胆固醇为小分子的脂质，其可优先通过细胞膜进入细胞内，与Z有关，Z是磷脂，B错误；酶具有专一性，蛋白酶能破坏细胞膜的结构，说明细胞膜含有Y(蛋白质)，C错误；植物和动物细胞的边界都是细胞膜，D错误。 题点　细胞膜的成分 10．(2025·济宁高一期中)如图为在流动镶嵌模型基础上提出来的脂筏模型，脂筏是一种相对稳定、分子排列较紧密、流动性较低的结构，其面积可能占膜面积的一半以上。下列叙述错误的是(　　) A．细胞膜的主要组成成分有脂质和蛋白质 B．B侧为细胞膜的外侧，其表面的糖被与细胞的识别有关 C．脂筏的存在会降低细胞膜的流动性 D．图中的磷脂分子和所有的蛋白质都是可以运动的，所以细胞膜具有流动性 答案　D 解析　虽然磷脂分子和大多数蛋白质是可以运动的，但不是所有的蛋白质都能运动，有些蛋白质是固定在细胞膜上执行特定功能的，D错误。 题点　流动镶嵌模型的基本内容 11．(2025·白银高一阶段检测)金黄色葡萄球菌是一种致病菌，可引起人食物中毒或皮肤感染，甚至死亡。已知脂肪酸是合成细胞膜上各种磷脂的关键成分，细菌既可通过FAS Ⅱ通路合成脂肪酸，也可从环境中获取脂肪酸。下列叙述正确的是(　　) A．金黄色葡萄球菌细胞膜的基本支架由双层磷脂分子“头对头”构成 B．金黄色葡萄球菌细胞膜中的胆固醇对于维持膜的流动性起着重要作用 C．抑制FAS Ⅱ通路的药物一定可治疗人因金黄色葡萄球菌感染产生的疾病 D．金黄色葡萄球菌细胞膜具有复杂多样的功能主要取决于膜中蛋白质的种类及含量 答案　D 解析　磷脂分子头部是亲水的，尾部是疏水的，所以磷脂分子“尾对尾”构成细胞膜的基本支架，A错误；由“细菌既可通过FAS Ⅱ通路合成脂肪酸，也可从环境中获取脂肪酸”可知，抑制FAS Ⅱ通路的药物不能用于治疗人因金黄色葡萄球菌感染产生的疾病，C错误。 题点　细胞膜的成分 12．人、鼠细胞融合实验是用带有不同荧光染料的抗体标记两种细胞的膜蛋白，一段时间后两种膜蛋白能在杂种细胞膜上均匀分布形成嵌合体。如图是相关的实验记录，据此不能得到的结论是(　　) A．温度在0～15 ℃范围内，细胞膜的流动性没有明显的变化 B．随着融合时间的增加，形成的嵌合体也越来越多 C．温度会影响细胞膜上蛋白质分子的运动速率 D．图中数据能说明膜蛋白是可以运动的，但不能直接证明膜上的脂质也是可以运动的 答案　B 解析　图中横坐标是温度，故图中数据不能说明嵌合体随融合时间延长不断增多，B符合题意；据题图可知，在一定温度范围内，随着温度的升高，形成的嵌合体越来越多，说明温度会影响细胞膜上蛋白质分子的运动速率，C不符合题意；人、鼠细胞融合实验的原理是细胞膜具有流动性，根据两种膜蛋白能在杂种细胞膜上均匀分布形成嵌合体，证明细胞膜上的蛋白质分子可以运动，但不能直接证明膜上的脂质也是可以运动的，D不符合题意。 题点　细胞膜的流动性 13．(12分)(2025·聊城高一期中)如图1为动物细胞膜的亚显微结构图；图2为不同温度下胆固醇对人工膜(人工合成的脂质膜)微黏度(与流动性呈负相关)影响的曲线。请回答下列问题： (1)细胞膜的基本支架是________________，图1中细胞膜的这种结构模型被称为______________。 (2)各种生物膜的结构和化学成分相似，但功能差别较大的主要原因是_______________ __________________________________________________________________________。 (3)据图1可知，膜蛋白A可以作为受体与其他细胞产生的信号分子特异性结合，体现了细胞膜具有____________________的功能。 (4)胆固醇是动物细胞膜的重要成分，对于调节细胞膜的流动性具有重要作用。据图2分析，胆固醇对生物膜流动性的影响：______________________________________________ __________________________________________________________________________。 (5)科研工作者用图3中所示的脂质体作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，脂溶性的药物被包在______处(填字母)。 答案　(1)磷脂双分子层　流动镶嵌模型　(2)膜上蛋白质的种类和数量存在差异　(3)进行细胞间的信息交流　(4)温度较高时(高于25 ℃时)，胆固醇可降低膜的流动性；温度较低时(低于25 ℃时)，胆固醇可以提高膜的流动性　(5)C 解析　(3)膜蛋白A可以作为靶细胞上的受体与其他细胞产生的信号分子结合，体现了细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能。(5)脂溶性药物应当被包在C处，该处是磷脂分子的尾部聚集的地方，磷脂分子的尾部是疏水性的，可包裹脂溶性药物。 题点　流动镶嵌模型的基本内容 14．(22分)磷脂是组成细胞膜的重要成分，这与磷脂分子的“头”部亲水、“尾”部疏水的性质有关。回答下列问题： (1)某研究小组发现植物种子细胞以小油滴的方式贮存油，每个小油滴都由磷脂膜包被着，该膜最可能的结构是由________(填“单”或“双”)层磷脂分子构成的，磷脂的“尾”部向着油滴__________(填“内”或“外”)。 (2)将一个细胞中的磷脂成分全部抽提出来，并将它在空气—水界面上铺成单分子层，结果发现这个单 分子层的表面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。这个细胞很可能是________________(填“鸡的红细胞”“人的红细胞”或“人的口腔上皮细胞”)。 (3)如图表示细胞膜的亚显微结构图，请回答下列问题： ①图中[1]表示____________________，它构成膜的基本支架。 ②如果这是肝细胞的细胞膜，细胞膜上的胰岛素受体最可能是图中的[　　]。胰岛素受体与胰岛素特异性结合后，能加快细胞摄取葡萄糖的速率。上述过程体现了细胞膜________________和____________________的功能。 (4)细胞学研究常用“染色排除法”鉴别细胞的生命力。例如，用台盼蓝染液处理动物细胞时，活细胞不着色，死细胞则被染成蓝色。 ①“染色排除法”依据的原理是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②某同学为验证“染色排除法”的原理，用紫色洋葱鳞片叶内表皮及台盼蓝染液等进行相关实验。 实验操作步骤如下： 步骤一：取洋葱鳞片叶内表皮，分成两组：一组将洋葱鳞片叶内表皮细胞杀死，另一组对洋葱鳞片叶内表皮不作处理。 步骤二：用相同浓度的台盼蓝染液染色相同时间，然后制作洋葱鳞片叶内表皮细胞的___________________________________________________________________________。 步骤三：使用________观察___________________________________________________ __________________________________________________________________________。 答案　(1)单　内　(2)人的红细胞　(3)①磷脂双分子层　②4　进行细胞间信息交流　控制物质进出　(4)①活细胞的细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，死细胞的细胞膜失去此功能　②临时装片　显微镜　细胞是否被染成蓝色 题点　细胞膜控制物质进出细胞、流动镶嵌模型的基本内容 学科网（北京）股份有限公司 $