3.1 细胞膜的结构和功能-【优学精讲】2026-2027学年高中生物必修一同步教参（人教版·不定项）

本讲义聚焦高中生物学“细胞膜的结构和功能”核心知识点，系统梳理细胞膜的三大功能（将细胞与外界环境分隔、控制物质进出、进行细胞间信息交流），呈现科学家对细胞膜成分和结构的探索历程（从欧文顿的脂质假说，到戈特和格伦德尔的磷脂双分子层实验，再到辛格和尼科尔森的流动镶嵌模型），构建从功能到结构探索再到模型认知的学习支架。 该资料以科学史为脉络培养科学思维，通过台盼蓝染色、荧光标记细胞融合等实验强化生命观念中的结构与功能观，设置判断题、探究题及例题辅助教学。课中助力教师系统授课，课后学生可借助实验分析和习题巩固查漏补缺，提升探究实践能力。

第1节　细胞膜的结构和功能 [课标要求] 1．简述细胞膜的功能。2.体会科学家探索细胞膜结构的过程。3.简述细胞膜流动镶嵌模型的基本内容。 考点一　细胞膜的功能 1．将细胞与外界环境分隔开 使细胞成为相对独立的系统，保障细胞________的相对稳定。 　　　　　　　细胞膜是生命系统的边界 2．控制物质进出细胞 3．进行细胞间的信息交流 　　　　　　 　　 并非“信息传递”，发生在不同的细胞之间 (1)图甲表示细胞之间通过____________传递信息，该方式中通过细胞分泌物与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。 (2)图乙可表示精子和卵细胞之间的识别和结合，该方式中相邻两个细胞的________接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。 (3)图丙表示高等植物细胞之间通过________相互连接，具有信息交流的作用，该方式中相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。 [答案自填] 内部环境　病毒　抗体、激素　信号分子的运输　细胞膜　胞间连丝　 　 (1)植物细胞的边界是细胞壁，可以维持细胞内部环境的稳定。(　　) (2)细胞之间的信息交流必须依赖于细胞膜表面的受体。(　　) (3)细胞膜的功能并不是由它的成分和结构决定的。(　　) (4)没有信息交流，多细胞生物体也能完成生命活动。(　　) 答案：(1)×　植物细胞的边界是细胞膜。 (2)×　细胞之间的信息交流不一定需要细胞膜表面的受体，如高等植物细胞之间可通过胞间连丝相互联系。 (3)×　细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。 (4)×　没有信息交流，多细胞生物体不能完成生命活动。 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，而活细胞不会着色。其原因是台盼蓝染液是细胞____________________________________。由此推测，细胞膜具有的功能是__________________。 提示：不需要的物质，不易通过细胞膜　控制物质进出细胞 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。莲藕“出淤泥而不染”体现了细胞膜具有_____________________________________________________________________________的功能。 提示：控制物质进出细胞 探究进行细胞间信息交流的类型。 类型 实例 通过信号分子的运输传递信息 内分泌细胞分泌的激素(如胰岛素)，随______到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的______结合，将信息传递给靶细胞(如图所示)。 相邻两个细胞通过细胞膜接触传递信息 精子和卵细胞之间的____________(如图所示)。 邻两个细胞通过通道传递信息 高等植物细胞之间通过________　相互连接，进行信息交流(如图所示)。 提示：血液　受体　识别和结合　信号分子　胞间连丝 1．细胞间信息交流方式的判断 2．验证细胞膜是否具有控制物质进出细胞的功能 (1)方法一：台盼蓝染色法 (2)方法二：色素透出实验(选择液泡具有色素的植物细胞) 1．(2026·广东领航高中联盟高一期中)鉴别动物细胞是否死亡的常用方法是台盼蓝染色法，该方法主要体现的细胞膜的功能是(　　) A．将细胞与外界环境隔开 B．控制细胞的物质进出 C．进行细胞间的信息交流 D．为代谢提供反应场所 解析：选B。台盼蓝染色法利用活细胞细胞膜具有控制物质进出的能力阻止台盼蓝染料进入细胞；而死细胞细胞膜失去该功能，染料进入并染色，从而鉴别细胞是否死亡，故该方法主要体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，B符合题意。 2．对玉米籽粒的实验处理和实验现象如下表所示，下列说法错误的是(　　) 实验处理 将玉米籽粒浸泡15小时，从中央纵切后，用稀释红墨水染色 将浸泡15小时的玉米籽粒煮熟，从中央纵切后，用稀释红墨水染色 实验现象 胚细胞不着色或着色浅 胚细胞着色深 A．煮熟的过程破坏了细胞膜的功能 B．红墨水能自由进出玉米籽粒胚细胞 C．着色深浅与胚细胞细胞膜结构的完整性有关 D．活的玉米籽粒胚细胞的细胞膜具有选择透过性 答案：B 3．(不定项)下图为细胞膜部分功能模式图。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关键作用 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上图③表示 D．高等植物细胞均通过功能④进行信息交流 解析：选BD。细胞膜是生命系统的边界，在生命起源过程中具有重要作用，它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，但细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的，环境中一些有害物质也能进入细胞，如病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病，B错误；胰岛素等激素调控生命活动需要靶细胞进行信号检测，可用题图③表示，C正确；相邻的高等植物细胞之间主要通过功能④，借助胞间连丝进行信息交流，D错误。 考点二　对细胞膜成分和结构的探索 1．对细胞膜成分的探索 (1)早期对细胞膜成分的探索历程 时间(人物) 实验依据 结论或假说 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更穿过细胞膜 　 　　　　　　　　相似相溶原理 细胞膜的主要组成成分中有____________ — 对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析 组成细胞膜的脂质有________和________，其中________含量最多 1925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔 用丙酮从人的红细胞中提取的脂质铺展成单分子层，其面积恰为表面积的2倍 　 只有细胞膜，无其他膜结构 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的________　层 1935年，英 国学者丹尼 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_____________________________________________________________ (2)细胞膜的成分 2．对细胞膜结构的探索 (1)1959年，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，他大胆地提出了细胞膜模型的假说：所有的细胞膜都由____________________三层结构构成，是静态的统一结构。 (2)荧光标记细胞膜实验(1970年) 方法：荧光标记法。 (3)1972年，辛格和尼科尔森在新的观察和实验证据的基础上，提出为大多数人所接受的____________　模型。 　 [答案自填] 脂质　磷脂　胆固醇　磷脂　两　蛋白质　种类和数量　蛋白质或脂质　蛋白质—脂质—蛋白质　绿色荧光　红色荧光　均匀分布　流动镶嵌 (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)罗伯特森在高倍显微镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。(　　) (4)磷脂分子的头部亲水，尾部疏水。(　　) (5)科学家利用荧光标记人、鼠细胞表面的蛋白质，证明细胞膜具有流动性。(　　) 答案：(1)×　构成细胞膜的脂质主要是磷脂，动物细胞的细胞膜上还有胆固醇。 (2)×　植物的细胞膜中不含胆固醇。 (3)×　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。 (4)√　(5)√ 阅读材料，分析以下问题： 20世纪初，利用哺乳动物成熟的红细胞制备出细胞膜，进行化学分析，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。磷脂的一端为亲水的头部，另一端为疏水的尾部(如图所示)，多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。结合磷脂分子的结构特点推测： (1)磷脂分子在水—空气界面的正确排布方式是________。 (2)出现(1)中的现象的原因是磷脂分子的________________　。 (3)磷脂分子在水环境中的正确排布方式是________(填“A”或“B”)。 提示：(1)A (2)“头部”亲水，“尾部”疏水 (3)B 科学家用荧光分子标记细胞的膜蛋白，然后用高能激光束照射膜的某一区域，使该区域内的荧光分子发生不可逆的破坏，这一区域称为光漂白区。继续观察，可以发现光漂白区逐渐重新出现荧光(如下图所示)。光漂白区重新出现荧光的原因是__________________________ _________________________________________________________， 说明了细胞膜具有____________。 提示：膜上其他区域的蛋白质流动到光漂白区，使光漂白区重新呈现荧光　流动性 (1)哺乳动物的红细胞在发育成熟的过程中，细胞核逐渐退化，为携带氧的血红蛋白腾出空间。哺乳动物成熟的红细胞一般不含细胞器且取材方便，是获得纯净细胞膜的好材料。 (2)磷脂分子头部有极性，具有亲水性，磷脂分子尾部没有极性，具有疏水性，这种结构特点决定了细胞膜是由磷脂双分子层构成的。 1．(教材P42“思考·讨论”改编)下列对细胞膜成分探索历程的相关说法，错误的是(　　) A．细胞膜中的磷脂分子呈双层排列 B．磷脂分子置于水—苯的混合溶液中，磷脂的“头部”与苯接触，“尾部”与水接触 C．细胞膜的化学组成元素是C、H、O、N、P D．丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，还有蛋白质 解析：选B。戈特和格伦德尔发现，从人的红细胞中提取的脂质铺展成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，推测细胞膜中的磷脂分子呈双层排列，A正确；将磷脂分子置于水—苯的混合溶液中，磷脂分子亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾部”与苯接触，B错误；细胞膜主要由蛋白质和磷脂组成，故细胞膜的化学组成元素是C、H、O、N、P，C正确；丹尼利和戴维森发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力，推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质，D正确。 2．(2026·广东领航高中联盟高一期中)流动镶嵌模型之前，罗伯特森曾提出细胞膜的三层结构模型。下列实验最能体现两者主要差异的是(　　) A．欧文顿用多种物质对植物细胞的通透性进行实验 B．科学家制备出纯净的细胞膜并对其进行化学分析 C．科学家用丙酮提取脂质测量单层脂质分子的面积 D．将鼠细胞和人细胞融合后用荧光染料标记膜蛋白 解析：选D。欧文顿的实验证明了细胞膜的主要组成成分中有脂质的结论，但该实验未涉及膜的流动性和蛋白质位置，无法体现两种模型的主要差异，A不符合题意；科学家制备纯净细胞膜并进行化学分析，可确定膜的化学成分，且用丙酮提取脂质测量单层脂质分子的面积，证明了脂质双分子层的存在，但未涉及蛋白质的流动性和位置变化，B、C不符合题意；将鼠细胞和人细胞融合后用荧光染料标记膜蛋白，通过观察融合后荧光染料的混合现象，直接证明了膜蛋白的流动性，这体现了流动镶嵌模型与静态三层结构模型的主要差异，D符合题意。 考点三　流动镶嵌模型的基本内容 1．流动镶嵌模型 2．基本内容 (1)细胞膜主要是由______________分子和__________分子构成的。 (2)磷脂分布：________________是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的________端。 (3)蛋白质分子：有的________在磷脂双分子层表面，有的部分或全部________磷脂双分子层中，有的________于整个磷脂双分子层。 3．结构特点：具有__________。 (1)主要表现：构成膜的磷脂分子可以______________，膜中的蛋白质大多也能运动。 (2)意义：对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。 [答案自填] 磷脂双分子层　蛋白质　磷脂　磷脂　蛋白质　磷脂双分子层　疏水　镶　嵌入　贯穿　流动性　侧向自由移动 　 (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)细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质容易通过细胞膜。(　　) (4)糖被就是糖蛋白，具有识别等作用。(　　) 答案：(1)×　细胞膜的基本支架是磷脂双分子层。 (2)×　构成细胞膜的蛋白质大多能运动。 (3)√ (4)×　构成糖蛋白或糖脂的糖类分子称为糖被。 结合细胞膜的流动镶嵌模型分析以下问题： (1)与细胞膜的识别功能有关的结构是________。 (2)判断细胞膜外侧的依据是_____________________________。 (3)根据细胞膜的流动镶嵌模型，分析膜上的蛋白质分子是如何排布的？_________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________， 这种排布是________(填“对称”或“不对称”)的。 (4)细胞中的其他生物膜均有与此相似的结构，但执行的具体功能却有很大区别，其主要原因是_________________________________。 提示：(1)糖蛋白 (2)外侧有糖蛋白 (3)膜上的蛋白质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，还有的贯穿于整个磷脂双分子层　不对称 (4)膜结构中蛋白质的种类和数量不同 1．理清磷脂分子、磷脂双分子层和细胞膜的关系 (1)结构关系 (2)数量关系 2．细胞膜的两大特点 (1)结构特点——流动性，其结构基础是构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。 (2)功能特性——选择透过性，其结构基础是膜中蛋白质的专一性。 1．(2026·山师附中高一期中)下图表示细胞膜的结构示意图，其中乙侧有某种信号分子。下列分析错误的是(　　) A．图中乙侧是细胞膜的外侧，甲侧是细胞膜的内侧 B．该图体现了细胞膜具有信息交流的功能 C．细胞膜功能的复杂程度与膜上蛋白质的种类和数量有关 D．该图说明信息传递都需要细胞膜上的受体蛋白 解析：选D。糖蛋白只分布在细胞膜外侧，图中乙侧有糖蛋白，则乙侧是细胞膜的外侧，甲侧是细胞膜的内侧，A正确；题图表示信号分子与受体蛋白结合，体现了细胞膜具有信息交流的功能，B正确；细胞膜上的蛋白质的种类和数量越多，细胞的膜功能越复杂，C正确；题图能说明细胞膜上的受体蛋白能与信号分子结合，实现信息传递，但不能据此推测信息传递都需要细胞膜上的受体蛋白，D错误。 2．下列关于细胞膜的流动性和选择透过性的叙述，错误的是(　　) A．细胞膜的选择透过性可确保有害物质不能进入细胞 B．细胞膜的选择透过性与蛋白质和磷脂分子有关 C．流动性的基础是组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质大多都可以运动 D．人、鼠细胞融合实验说明组成细胞膜的蛋白质分子具有流动性 答案：A 3．(不定项)脂质体(如图)可用作药物的运载体，通过对其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．适当提高温度可以增强脂质体膜的流动性 D．药物A是脂溶性物质，药物B是水溶性物质 解析：选BD。细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质构成，而脂质体主要由磷脂分子组成，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，B错误；脂质体与细胞膜均具有流动性，且细胞膜的流动性与温度有关，故适当提高温度可以增强脂质体膜的流动性，C正确；磷脂分子头部亲水，尾部疏水，由题图可知，药物A是水溶性物质，药物B是脂溶性物质，D错误。 　 熟记细胞膜的“一、二、三” 一模型：流动镶嵌模型。 二特点：流动性、选择透过性。 三功能：细胞边界、控制物质进出、进行信息交流。 学科网（北京）股份有限公司 $