3.1 细胞膜的结构和功能 （Word学生用书）-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中生物必修一（人教版）

本讲义聚焦细胞膜的结构和功能核心知识点，先阐述细胞膜作为系统边界的分隔、控制物质进出、细胞间信息交流功能，再梳理成分与结构的探索历程，最终构建流动镶嵌模型的学习支架。 通过台盼蓝染色、玉米种子实验等探究活动，培养科学思维与探究实践能力，结合科学史展现结构与功能观的生命观念，课中辅助教师教学，课后练习题助学生查漏补缺，强化知识理解。

第1节　细胞膜的结构和功能 1.从系统与环境关系的角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。 2.分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础，概述流动镶嵌模型的主要内容。 3.分析对细胞膜成分和结构的探索历程，认同科学理论的形成是一个科学精神、科学思维和技术手段结合下不断修正与完善的过程。 知识点一　细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开 （1）在进化方面的意义：　　　　　　是生命起源过程中至关重要的阶段，产生了原始的细胞。 （2）对细胞本身的意义：保障了细胞　　　　　　的相对稳定，并成为　　　　　　的系统。 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 方式 实例 ①通过　　　　　　交流 激素的作用 ②通过　　　　相互接触交流 精子和卵细胞之间的识别和结合 ③通过　　　　交流、识别和结合 植物细胞的胞间连丝 （教材P41“图3－2”） （1）图中①②③④的物质或结构的名称分别是　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　。 （2）植物细胞间的胞间连丝、人体内胰岛素的作用过程、精子和卵细胞之间的识别和结合分别属于上面的图　　　　　　（填图中编号）。 （3）细胞间进行信息交流时往往需要受体和信号分子，受体和信号分子的结合　　　　（填“有”或“没有”）特异性。 （1）动物细胞的系统边界是细胞膜，植物细胞的系统边界是细胞壁。（　　） （2）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。（　　） （3）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。（　　） （4）高等植物的胞间连丝也能使细胞间进行物质交换。（　　） 探究　细胞膜的功能 1.用台盼蓝染液染色时，死细胞为什么能被染成蓝色而活细胞不能被染色？这说明细胞膜具有什么功能？ 2.将正常玉米种子横切后滴一小滴红墨水，2 min后用清水冲洗后，观察发现种子胚的部分呈白色而胚乳部分呈红色；若以煮熟的玉米种子进行上述实验，则发现胚和胚乳都被染成红色。请根据细胞膜的功能解释以上现象。 归纳总结 细胞膜功能的实验探究 （1）控制物质进出细胞功能的验证 ①染色剂进入实验 ②色素透出实验 （2）识别功能的验证 1.下列有关细胞间信息交流的叙述，错误的是（　　） A.细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构有关 B.细胞间信息交流都需要细胞膜表面的受体参与 C.高等植物细胞之间可以通过胞间连丝进行信息交流 D.相邻的两个细胞可以通过细胞膜接触实现信息的交流 2.（教材P41“图3－2”拓展）如图表示细胞膜的功能模式图。据图分析，下列说法错误的是（　　） 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功能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 易错警示 对细胞间信息交流的两个认知误区 （1）三种信息交流方式是发生于细胞与细胞之间的，而不是细胞内的信息交流。 （2）某些通过化学物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息的方式都依赖于细胞膜上的受体蛋白。细胞间信息交流并非都依赖于细胞膜上的受体蛋白，如通过细胞胞间连丝的信息交流方式。 知识点二　对细胞膜成分和结构的探索 1.对细胞膜成分的探索 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，　　　　　　的种类与数量就越多。 3.对细胞膜结构的探索 （1）探索过程 （2）细胞膜具有流动性的实验验证——人、鼠细胞融合实验 ①刚融合时，融合细胞的一半发　　　　，另一半发　　　　　　。 ②37 ℃下经过40 min后，两种颜色的荧光　　　　　　，若适当降低温度，膜蛋白最终均匀分布的时间会　　　　（填“缩短”或“延长”）。 1.（教材P42“思考·讨论”）根据磷脂分子结构式可以确定磷脂分子一般是由　　　　　　　　等元素组成。 2.（教材P44“科学方法”）提出假说是指科学家首先根据　　　　　　　　　　提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行　　　　　　　　。 （1）构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪、胆固醇。（　　） （2）动植物的细胞膜均含有胆固醇。（　　） （3）罗伯特森提出的细胞膜的静态结构模型能解释细胞的生长现象。（　　） （4）细胞膜上的磷脂分子的数量多少决定了细胞膜功能的复杂程度。（　　） 探究　对细胞膜成分和结构的探索 1.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　　　　。 （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。 2.阅读下列资料，回答以下探究问题。 资料1：众多的科学工作者通过实验发现，使用蛋白酶容易破坏细胞膜。 资料2：电子束照射大分子物质散射度高，呈暗带；照射小分子物质散射度低，呈亮带。 资料3：1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的“暗—亮—暗”的三层结构。按照“三明治”模型，科学家经过计算认为细胞膜至少厚15～20 nm。但电镜照片中，实际测得细胞膜的厚度为7～10 nm。 （1）由资料1可以推测细胞膜中含有　　　　。 （2）罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构中蛋白质和脂质的分布是　　　　　　　　　　　　。 （3）通过比较分析细胞膜的计算厚度和实测厚度，科学家对细胞膜中蛋白质的分布提出了什么观点？ 归纳总结 细胞膜成分的鉴定方法 细胞膜成分 鉴定试剂（方法） 结果分析 磷脂 脂溶剂处理 细胞膜被溶解，证明含有磷脂 磷脂酶（催化磷脂水解的物质）处理 细胞膜被破坏，证明含有磷脂 脂溶性物质通过实验 脂溶性物质能优先通过细胞膜，证明含有磷脂 蛋白质 双缩脲试剂 呈现紫色，证明含有蛋白质 蛋白酶（催化蛋白质水解的物质）处理 细胞膜被破坏，证明含有蛋白质 1.下列关于细胞膜的探索历程中相关实验与推测或结论之间对应关系错误的是（　　） 选项 实验 推测或结论 A 英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力 细胞膜除了含脂质分子外，可能还附有蛋白质 B 戈特和格伦德尔将从红细胞膜中提取的脂质铺展成单分子层后，测得单分子层面积是红细胞表面积的2倍 细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层 C 罗伯特森在电镜下看到了细胞膜的暗—亮—暗的三层结构 提出细胞膜的流动镶嵌模型 D 脂溶性物质更易通过细胞膜 细胞膜是由脂质组成的 2.（教材P46“拓展应用T2”改编）脂质体（如图）可用作药物的运载体，通过对其的修饰可以使其对特定细胞发挥作用。下列叙述错误的是（　　） A.脂质体到达细胞后可以通过与细胞膜发生融合进入细胞 B.脂质体与细胞膜的成分完全相同，有助于脂质体和细胞膜融合 C.适当地提高温度，可以加快脂质体膜的流动性 D.药物A是水溶性物质，药物B是脂溶性物质 知识点三　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 【微思考】　如何根据细胞膜成分的分布位置，判断膜的内侧和外侧？ 2.结构特点及意义 （1）结构特点 （2）意义：对于细胞完成　　　　　　、生长、分裂、运动等功能具有重要意义。 1.（教材P45“正文小字”）糖被就是糖蛋白吗？ 2.（教材P45“旁栏思考”）既然膜内部分是疏水的，水分子是如何通过细胞膜进行跨膜运输的？ （1）细胞膜的基本支架是磷脂分子。（　　） （2）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。（　　） （3）向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞。（　　） （4）膜蛋白在细胞膜上的分布是对称的。（　　） 1.（2026·广东惠州月考）细胞膜的流动镶嵌模型如图所示，下列叙述错误的是（　　） A.2为细胞膜的基本支架，由双层磷脂分子“尾对尾”构成 B.细胞膜控制物质进出的功能与2有关 C.3是糖被，其分布的a侧为细胞外侧，与细胞识别等有关 D.正常的细胞膜上，磷脂分子和大多数蛋白质分子的运动使细胞膜具有流动性 2.（2026·山西太原期中）脂筏模型是流动镶嵌模型的重要补充，下图示意脂筏结构，下列叙述正确的是（　　） A.脂筏的基本支架是磷脂双分子层，其中磷脂分子的头部疏水，尾部亲水 B.脂筏上的跨膜蛋白和锚定蛋白都是均匀对称分布的，都与物质运输有关 C.脂筏上的胆固醇和磷脂都属于固醇类物质，它们都具有一定的流动性 D.细胞膜外的糖类分子能与脂质结合形成糖脂，糖脂与细胞间信息传递有关 拓展归纳 理清磷脂分子、磷脂双分子层和细胞膜的关系 （1）结构关系 磷脂分子　磷脂双分子层细胞膜 （2）数量关系 1层细胞膜1层磷脂双分子层2层磷脂分子 1.下列关于细胞膜功能的说法，正确的是（　　） A.动植物细胞可通过胞间连丝相互连接 B.精子和卵细胞的识别和结合体现了细胞膜控制物质进出的功能 C.细胞膜可以完全阻止病毒、细菌的侵入 D.细胞间的信息交流大多与细胞膜的结构和功能有关 2.如图表示细胞间信息交流的三种方式，①～④表示相关的物质，下列对相关物质的判断正确的是（　　） A.①激素；②信号分子；③细胞膜表面的受体；④胞间连丝 B.①激素；②胞间连丝；③细胞膜表面的受体；④信号分子 C.①信号分子；②激素；③细胞膜表面的受体；④胞间连丝 D.①激素；②细胞膜表面的受体；③信号分子；④胞间连丝 3.科学家在探究细胞膜成分和结构时运用了提出假说和科学验证的方法。下列有关说法错误的是（　　） A.欧文顿利用了化学上的“相似相溶”原理提出膜的主要组成成分中有脂质 B.罗伯特森根据细胞膜的电镜照片，提出了蛋白质—脂质—蛋白质的“三明治”模型，该模型能科学体现细胞膜的结构 C.在证明细胞膜中的磷脂分子为两层的实验中利用了磷脂分子头部的亲水性和尾部的疏水性 D.辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型中认为膜上磷脂和大多数蛋白质是可以运动的 4.如图为某细胞细胞膜的结构模型示意图，下列相关叙述正确的是（　　） A.图中③均匀分布在细胞膜中，大多数不能运动 B.图中②和⑥组成磷脂分子，其中②表示头部，具有疏水性，对水有屏障作用 C.由图可知细胞膜主要由脂肪、蛋白质和糖类组成 D.图中③的含量和种类越多，细胞膜功能越复杂 完成课后作业　第3章　第1节 8 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3章　细胞的基本结构 第1节　细胞膜的结构和功能 知识点一 主干梳理 1.（1）膜的出现　（2）内部环境　相对独立 2.病毒、病菌　抗体、激素 3.①化学物质　②细胞膜　③通道 边角叩问 （1）①信号分子（激素）、②受体、③与膜结合的信号分子、④胞间连丝　（2）丙、甲、乙　（3）有 概念辨析 （1）×　提示：动、植物细胞的系统边界均为细胞膜。 （2）×　提示：有些病毒、病菌也能侵入细胞。 （3）×　提示：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。 （4）√ 重难探究 1.提示：活细胞的细胞膜可控制物质进出细胞，台盼蓝染液是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，因此活细胞不被染色；死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝染液能通过细胞膜进入细胞，因此死细胞能被染成蓝色。这说明细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。 2.提示：胚乳和煮熟的玉米胚能够被染色，原因是正常情况下红墨水中的颗粒物质不能自由通过细胞膜进入细胞，而胚乳细胞和煮熟的胚细胞已经死亡，细胞膜失去了控制作用。 即学即练 1.B　细胞间的信息交流大多与细胞膜的结构有关，因为细胞膜上的糖蛋白（受体）、磷脂双分子层等结构参与信号识别和传递，A正确；细胞间信息交流不一定都需要细胞膜表面的受体参与，例如，高等植物细胞通过胞间连丝进行信息交流时不需要受体，这是植物细胞特有的细胞通讯方式，允许物质和信号直接传递，B错误，C正确；相邻两个动物细胞的细胞膜接触，信息可以从一个细胞传递给另一个细胞，如精卵细胞的相互识别和结合，从而进行细胞间信息交流，D正确。 2.B　功能①表示细胞膜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，在生命起源过程中具有重要作用，A正确；功能②表示物质进出细胞，一般是吸收有利物质，但有些有害物质也能进入细胞，说明细胞膜控制物质进出细胞是相对的，B错误；功能③表示进行细胞间的信息交流，激素通过与靶细胞膜上相应受体识别来调控生命活动，C正确；相邻的高等植物细胞可通过功能④（胞间连丝）进行信息交流，D正确。 知识点二 主干梳理 1.􀀁欧文顿　􀀂脂质　􀀃脂质　􀀄磷脂　􀀅胆固醇　􀀆磷脂 􀀇2　􀀈两　􀀉蛋白质 2.（1）􀀁脂质　􀀂磷脂　􀀃蛋白质　􀀄糖类　（2）蛋白质 3.（1）暗—亮—暗　蛋白质—脂质—蛋白质　流动镶嵌 （2）①红色荧光　绿色荧光　②均匀分布　延长 边角叩问 1.C、H、O、N、P 2.已有的知识和信息　修正和补充 概念辨析 （1）×　提示：构成细胞膜的脂质主要是磷脂、胆固醇。 （2）×　提示：植物的细胞膜不含有胆固醇。 （3）× （4）×　提示：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。 重难探究 1.（1）A （2）提示：如图所示 2.（1）蛋白质　（2）蛋白质—脂质—蛋白质 （3）提示：蛋白质不会只覆盖在磷脂双分子层两侧，可能会有蛋白质嵌入磷脂双分子层。 即学即练 1.C　丹尼利和戴维森通过研究细胞膜张力，发现其低于油水界面张力，推测细胞膜除脂质外可能附有蛋白质（蛋白质可降低表面张力），A正确；戈特和格伦德尔将红细胞膜脂质铺展为单分子层，面积为红细胞表面积的2倍，说明脂质在膜中排列为双层，B正确；罗伯特森观察到暗—亮—暗三层结构后，提出的是“蛋白质—脂质—蛋白质”静态模型，而流动镶嵌模型由辛格和尼科尔森提出，C错误；脂溶性物质易通过细胞膜，说明膜的主要成分是脂质（相似相溶原理），D正确。 2.B　细胞膜的主要成分包括脂质和蛋白质，脂质体到达细胞后可以通过与细胞膜发生融合进入细胞，A正确；细胞膜的成分还含有大量蛋白质，脂质体只有磷脂分子，与脂质体不同，B错误；流动性与温度有关，适当地提高温度，可以加快脂质体膜的流动性，C正确；由图可知，内部为亲水部位，药物A是水溶性物质，药物B位于脂肪酸尾部，是疏水的，药物B是脂溶性物质，D正确。 知识点三 主干梳理 1.（1）磷脂双分子层　可侧向自由移动　（2）蛋白质分子　 嵌入　运动　（3）外　识别　信息传递 微思考　提示：根据糖蛋白或糖脂的分布情况，有糖蛋白或糖脂的一侧为膜的外侧，无糖蛋白或糖脂的一侧则为膜的内侧。 2.（1）流动性　磷脂分子　蛋白质　（2）物质运输 边角叩问 1.提示：糖被是糖蛋白或糖脂中的糖类分子。 2.提示：水分子小，可以通过磷脂分子运动产生的间隙，也可以通过水通道蛋白通过膜。 概念辨析 （1）×　提示：细胞膜的基本支架是磷脂双分子层。 （2）×　提示：构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质都是可以运动的。 （3）×　提示：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）×　提示：构成细胞膜的蛋白质在膜两侧的分布是不对称的。 即学即练 1.B　磷脂分子头部亲水，尾部疏水，故细胞膜的基本支架由双层磷脂分子“尾对尾”构成，A正确；2是磷脂双分子层，细胞膜控制物质进出的功能与1蛋白质有关，B错误；3为糖被，糖被通常位于细胞膜的外侧，与细胞识别等有关，所以a侧为细胞外侧，b侧为细胞内侧，C正确；正常细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质可运动，体现了膜的流动性，D正确。 2.D　磷脂分子具有亲水头部和疏水尾部，在形成双分子层时，疏水尾部相对排列在内部，亲水头部朝向内外两侧的水环境，A错误；题图所示脂筏区域的蛋白质分布也具有不对称性，这种不对称分布与功能特异性密切相关。跨膜蛋白确实参与物质运输，但锚定蛋白和脂筏上的其他蛋白功能多样，还包括信号转导、细胞连接等，并非都与物质运输直接相关，B错误；胆固醇属于固醇类，而磷脂属于磷脂类，是两类不同的脂质，C错误；在细胞膜外表面，糖类分子与脂质（形成糖脂）或蛋白质分子（形成糖蛋白）结合，这些糖类分子叫作糖被。糖被在细胞识别、免疫应答、信息传递等过程中起关键作用，D正确。 【随堂热练】 1.D　部分植物细胞之间可通过胞间连丝相互连接，动物细胞之间不能，A错误；精子和卵细胞的识别和结合体现了细胞膜的信息交流的功能，B错误；细胞膜不能完全阻止病毒、细菌的侵入，C错误。 2.D　据题图分析可知，甲图中①可表示的是内分泌细胞分泌的一些化学物质（如激素），通过体液运输到靶细胞处与靶细胞膜上的②受体结合；乙图中③表示的是信号分子，可直接与靶细胞膜上的②相应受体结合；图丙中④表示高等植物细胞的胞间连丝传递信息，A、B、C错误，D正确。 3.B　欧文顿利用了化学上的“相似相溶”原理提出膜的主要组成成分中有脂质，A正确；罗伯特森提出的“蛋白质—脂质—蛋白质”三明治模型为静态结构，无法解释细胞膜的流动性（如变形虫运动、胞吞和胞吐等生命活动），且该模型认为蛋白质均匀覆盖磷脂两侧，与后续发现的膜蛋白不对称分布不符，故不能科学体现细胞膜结构，B错误；磷脂分子头部亲水、尾部疏水，在水环境中自发形成双层结构（如红细胞膜铺展实验），该原理是证明磷脂双分子层的关键依据，C正确；流动镶嵌模型指出：磷脂双分子层具有流动性，膜蛋白大多能运动（如载体蛋白的移动），D正确。 4.D　③为膜蛋白，蛋白质在细胞膜中的分布是不均匀的，大多数蛋白质分子是可以运动的，A错误；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，对水具有屏障作用，B错误；由图可知细胞膜含有的是脂质，包括了磷脂和胆固醇，没有脂肪，C错误；细胞膜的功能主要由膜蛋白决定，③膜蛋白的含量和种类越多，细胞膜功能越复杂，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $