資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第3單元 細胞的基本結構
第1課時　細胞膜——系統的邊界
1.簡述細胞膜的成分。
2.舉例說明細胞膜的功能。
3.進行用哺乳動物紅細胞制備細胞膜的實驗。
4.認同細胞膜作為系統的邊界,對于細胞這個生命系統的重要意義。
課程重點:1.細胞膜的成分和功能; 2.用哺乳動物紅細胞制備細胞膜的方法; 3.細胞膜對于細胞這個生命系統的重要意義。
課程難點:1.用哺乳動物紅細胞制備細胞膜的方法; 2.細胞膜對于細胞這個生命系統的重要意義。
教學建議:在學習本課時知識時,要著重掌握體驗制備細胞膜的方法、細胞膜的結構和功能。還需特別注意實驗材料的選擇及原因:易操作、無細胞壁,選動物細胞;易獲取、數量多,選血細胞(紅細胞);無其他生物膜的干擾,選哺乳動物成熟的紅細胞。從細胞膜的成分理解細胞膜功能的多少與細胞膜上蛋白質的種類和數量的多少有關;分清完成細胞間信息傳遞交流的三種形式(簡單地說就是某一細胞產生的信號分子或通過體液的運輸或通過細胞間的直接接觸或通過細胞間的通道傳遞,由另一細胞即靶細胞的受體接受而完成信息交流)及圖解。
　　一、制備細胞膜的方法
1.原理:細胞內的物質有一定的濃度,把細胞放入清水中,細胞由于①　吸水　而漲破,使細胞內的物質流出,從而得到細胞膜。
2.選材:人或哺乳動物的成熟的②　紅細胞　。
3.步驟:選材→③　制片　→觀察→④　引流處理　→觀察。
二、細胞膜的成分
1.脂質:約占細胞膜總量的⑤　50%　,其中最豐富的脂質是⑥　磷脂　。
2.蛋白質:約占細胞膜總量的⑦　40%　,細胞膜行使功能時起重要作用,細胞膜功能越復雜,蛋白質的⑧　種類　和⑨　數量　越多。
3.糖類(少量):約占細胞膜總量的⑩　2%~10%　。
三、細胞膜的功能
1.將細胞與外界環境分隔開,為細胞提供相對穩定的　內部環境　。
2.控制物質進出細胞
(1)需要的　營養　物質可以進入,不需要或者　有害　的物質不容易進入。
(2)抗體、激素等物質分泌到　細胞外　。
(3)細胞產生的　廢物　也要排出,但是細胞內的核酸等重要成分卻不會流失到細胞外。
3.進行細胞間的信息交流
(1)細胞分泌的　化學物質　(如激素),隨血液到達全身各處,與靶細胞的細胞膜表面的受體結合。將信息傳遞給靶細胞。
(2)相鄰兩個細胞的細胞膜　直接接觸　,信息從一個細胞傳遞給另一個細胞。
(3)相鄰兩個細胞之間形成　通道　,攜帶信息的物質通過通道進入另一個細胞。
四、植物細胞壁
1.成分:　纖維素　和　果膠　。
2.功能:對植物細胞有　支持　和　保護　作用。
1.(2015屆廈門六中高一期中)科學家常用哺乳動物成熟紅細胞作材料來研究細胞膜的組成,主要是因為(　　)。
A.哺乳動物紅細胞容易得到
B.哺乳動物紅細胞在水中容易漲破
C.哺乳動物成熟的紅細胞內沒有核膜、線粒體膜等膜結構
D.哺乳動物紅細胞的細胞膜在光學顯微鏡下容易觀察到
【解析】哺乳動物成熟的紅細胞內沒有細胞核和眾多的細胞器,能獲得單純的細胞膜。
【答案】C
2.(2015年安慶五校期中聯考)細胞膜功能的復雜程度,主要取決于膜上的(　　)。
A.磷脂含量　　　　　　　B.蛋白質的種類和數量
C.糖的種類 D.水含量
【解析】蛋白質在細胞膜行使功能時起重要作用,功能越復雜的細胞膜,蛋白質的種類和數量越多。
【答案】B
3.(2014年晉江僑聲高一月考)下圖為細胞間信息交流的一種方式,下列有關敘述不正確的是(　　)。
A.圖中反映了細胞膜具有細胞間信息交流的功能
B.圖中乙細胞表示靶細胞
C.圖中a表示信號分子(如激素)
D.圖中b表示細胞膜上的載體
【解析】圖中b表示細胞膜上與信號分子特異性結合的受體。
【答案】D
4.細胞膜將細胞與外界環境分隔開的作用不包括(　　)。
A.保障了細胞內部環境的相對穩定
B.將生命物質與外界環境分隔開
C.使細胞成為相對獨立的系統
D.使細胞內物質不能流失到細胞外,細胞外物質不能進入細胞內
【解析】細胞膜將生命物質與外界環境分隔開,使細胞成為相對獨立的系統,保障了細胞內部環境的相對穩定,細胞膜還能控制物質進出細胞,細胞需要的營養物質可以從外界進入細胞內,細胞不需要的或者對細胞有害的物質不容易進入細胞內。
【答案】D
5.(2014年宜昌高一檢測)下列關于細胞膜的組成和功能的敘述,錯誤的是(　　)。
A.動物細胞膜有保護作用
B.細胞膜能將細胞與外界環境分隔開
C.細胞膜都含有磷脂、蛋白質、膽固醇、少量糖類
D.細胞膜能夠完成信息交流
【解析】動物細胞沒有細胞壁,細胞膜在外層具有保護作用,A正確;細胞膜能將細胞與外界環境分隔開,保證了細胞內部環境的相對穩定,B正確;膽固醇是動物細胞膜的特有成分,植物細胞膜中不含膽固醇,C錯誤;細胞膜還有信息交流的功能,D正確。
【答案】C
知識點一:制備細胞膜的方法解讀
1.請寫出制備細胞膜的實驗步驟,并作簡單說明。
答案:選材(新鮮的哺乳動物紅細胞稀釋液)→制片(用滴管滴一滴紅細胞稀釋液于載玻片上,蓋上蓋玻片)→觀察[先用低倍鏡找到要觀察的視野,再轉到高倍鏡下觀察細胞的形態(兩面凹的圓餅狀)] →滴清水(從載玻片一側滴蒸餾水,用吸水紙從另一側吸引)→觀察(持續觀察細胞的變化)。
2.根據上述實驗步驟進行操作,可得到的預期結果是什么
　　答案:接觸清水的紅細胞凹陷逐漸消失→體積增大→細胞破裂→內容物流出。
3.選用哺乳動物細胞而不選用植物細胞、鳥類(如雞)的成熟的紅細胞為實驗材料的原因是什么
答案:不選植物細胞的原因:哺乳動物成熟的紅細胞無細胞壁,既省去了去除細胞壁的麻煩,又無細胞壁的支持和保護,細胞易吸水漲破。不選鳥類的成熟紅細胞的原因:細胞核和許多細胞器也有膜,這些膜會與細胞膜混在一起,但哺乳動物成熟的紅細胞無細胞核和眾多的細胞器,易用離心分離法得到不摻雜其他生物膜的純凈細胞膜。
知識總結
本知識點要重點掌握實驗原理、選材的注意事項以及實驗的操作步驟。同時要注意,取得的紅細胞先要用生理鹽水稀釋的目的是:使細胞分散開來,不易凝集成塊;使細胞暫時保持原有形態。
例1　某同學欲獲得純凈的細胞膜,請你幫他設計一個簡單的實驗,并回答有關問題。
(1)選取哺乳動物的　　　　　　　　細胞作為獲取較純凈的細胞膜的來源,而一般不選用植物細胞。
(2)將選取的材料放入　　　　中,由于　　　作用,一段時間后細胞將吸水漲破;再用　　　　法獲得純凈的細胞膜。上清液中含量最多的有機物是　　　　,該物質的特點是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)剩下的結構就是較純凈的細胞膜,在生物學上稱為“血影”。 “血影”的化學成分中的脂質主要是　　　　。有的科學家將“血影”中的脂質提取出來,使其在空氣—水界面上鋪展成單分子層,所形成的薄膜面積是原來細胞整個表面積的兩倍,這說明了　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
【解析】“血影”中的脂質(磷脂)在空氣—水界面上鋪展成單分子層,所形成的薄膜面積是原來細胞整個表面積的兩倍,說明細胞膜中含有雙層磷脂分子層。
【答案】(1)成熟的紅　(2)蒸餾水　滲透　離心　血紅蛋白　在 O2濃度高的地方容易與O2結合,在 O2濃度低的地方容易與 O2分離　(3)磷脂　磷脂在細胞膜中是雙分子層
　 技巧歸納
解題的關鍵是要理解選材的依據及實驗原理。無細胞壁、只有細胞膜一種生物膜的細胞→清水中漲破→血影→鋪展成單分子層→面積加倍→磷脂雙分子層。
知識點二:認識細胞膜的成分和功能
1.請完成以下表格。
成分 所占比例 在細胞膜構成中的作用
蛋白質
脂質
糖類
　　答案:
成分 所占比例 在細胞膜構成中的作用
蛋白質 約40% 主要行使細胞膜的功能
脂質 約50% 構成生物膜的重要成分(磷脂最為豐富)
糖類 約2%~10% 與膜蛋白或膜脂結合形成糖蛋白或糖脂,分布在細胞膜的外表面
　　2.細胞膜有哪些主要功能
答案:①將細胞與外界環境隔開,保障了細胞內部環境的相對穩定;②控制物質進出細胞;③進行細胞間的信息交流。
　　3.如何正確理解細胞膜控制物質進出細胞的功能
答案:細胞膜控制物質進出細胞具有普遍性和相對性。普遍性:如細胞需要的、選擇吸收的營養物質能夠進入細胞;抗體、激素等物質在細胞內合成后,通過細胞膜分泌到細胞外起作用;細胞產生的廢物通過細胞膜排到細胞外。相對性:對細胞有害的物質有可能通過細胞膜進入細胞;有些病菌、病毒能通過細胞膜侵入細胞。
例2　下圖是細胞間的三種信息交流方式,請據圖分析回答下列問題:
(1)圖A表示通過細胞分泌的化學物質,隨①　　　　　到達全身各處,與靶細胞表面的②　　　　　結合,將信息傳遞給靶細胞。
(2)圖B表示通過相鄰兩細胞的　　　　　　　　　　,使信息從一個細胞傳遞給另一個細胞,圖中③表示　　　　,請舉例:　。
(3)圖C表示相鄰兩植物細胞之間形成　　　　　,攜帶信息的物質從一個細胞傳遞給另一個細胞,圖中④表示　　　　　。
【解析】細胞間信息交流的常見方式有三種:①通過血液的傳送,將腺細胞分泌的物質運送到靶細胞,把信息傳遞給靶細胞,如激素調節;②通過細胞間的直接接觸,把信息傳遞給另一個細胞,如精子與卵細胞相互識別和結合的過程;③相鄰細胞間形成通道,由通道完成信息的相互傳遞,如高等植物細胞間的胞間連絲。
【答案】(1)血液　受體　(2)細胞膜接觸　與膜結合的信號分子　精子和卵細胞之間的識別和結合　(3)通道　胞間連絲
　 技巧歸納
解答本題的關鍵: 　
1.明確圖形代表的含義。
2.理解三種信息交流方式的特點。
1.最可能構成細胞膜的一組元素是(　　)。
A.C、 H、 O、 N　　　　　　B.C、 H、 O
C.C、 H、 O、 P D.C、 H、 O、 N、 P
【解析】此題考查細胞膜的成分及各成分的元素組成。細胞膜的成分包括脂質、蛋白質及少量糖類。其中磷脂含量最豐富,其元素組成為 C、 H、 O、 N、 P。
【答案】D
2.下列關于植物細胞細胞壁的說法,錯誤的是(　　)。
A.植物細胞都有細胞壁
B.細胞壁的化學組成中含有多糖
C.細胞壁對植物細胞有支持和保護作用
D.細胞壁可控制物質進出細胞
【解析】植物細胞都有細胞壁;細胞壁的主要成分是纖維素和果膠,纖維素是多糖;細胞壁對植物細胞有保護和支持作用;細胞壁是全透性的,不能控制物質進出細胞。
【答案】D
3.細胞膜上與識別、免疫反應、信息傳遞和血型決定有密切關系的化學物質是(　　)。
A.糖蛋白　　　B.磷脂　　　C.脂肪　　　D.核酸
【解析】位于細胞膜上的糖蛋白又叫作糖被,它是由細胞膜上的蛋白質與多糖結合形成的。它與細胞識別、免疫反應、信息傳遞和血型決定有密切關系。
【答案】A
4.細胞膜對物質進出的控制作用主要體現在哪些方面 (　　)。
①細胞需要的營養物質可以從外界進入細胞　②細胞產生的代謝廢物可以排出細胞　③細胞內核酸等重要的成分不會流出細胞　④環境中一切有害物質都不能通過細胞膜進入細胞
A.①②③　 B.①②④　 C.②③④　 D.①③④
【解析】細胞膜控制物質進出細胞的作用是相對的,環境中的有害物質也可能進入細胞,如重金屬離子、病毒、病菌等。
【答案】A
5.現需要獲得純凈的細胞膜,以研究其結構和功能。請完成下列實驗設計,并分析回答有關問題:
(1)應選取人體　　　　細胞做實驗。
A.口腔上皮 B.神經
C.白 D.成熟的紅
(2)將上述材料放入　　　　　中,細胞會　　　　　,一段時間后細胞將破裂。
(3)經過(2)的實驗步驟后,可用　　　　方法獲得較純凈的細胞膜。
A.靜置 B.加熱 C.離心 D.過濾
【解析】成熟的哺乳動物紅細胞一般沒有細胞核,細胞器較少,避免了其他膜的影響;將紅細胞放在蒸餾水中,因為細胞內液的濃度高,可以不斷地吸水至破裂;然后經離心獲得較純凈的細胞膜。
【答案】 (1)D　(2)蒸餾水　吸水　(3)C
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.細胞膜上一般不含(　　)。
A.膽固醇　 B.磷脂　　 C.糖蛋白　 D.血紅蛋白
【解析】細胞膜主要由脂質(磷脂最豐富)、蛋白質和少量的糖構成,膽固醇也是構成細胞膜的重要成分,血紅蛋白是紅細胞的重要成分。因此選D。
【答案】D
2.細胞膜是一種重要的實驗材料,科學家在制備較純凈的細胞膜時,一般不選用植物細胞,其原因是(　　)。
①植物細胞液中的有機酸會溶解膜結構　②光學顯微鏡下觀察植物細胞,看不到細胞膜　③植物細胞的細胞膜較薄　④植物細胞有細胞壁,提取細胞膜的過程比較煩瑣　⑤植物細胞內會有其他膜結構干擾
A.①④ B.②③ C.②⑤ D.④⑤
【解析】植物細胞有細胞壁,提取細胞膜時要去壁,過程比較煩瑣;植物細胞內還有線粒體、液泡等具膜細胞器。
【答案】D
3.科學家在用電子顯微鏡清晰地觀察到細胞膜之前,已經能夠確定細胞膜的存在了。你認為當時確定細胞膜存在的依據最可能是(　　)。
A.動物細胞有明確的邊界
B.植物細胞有明顯的固定的形態
C.細胞能夠分裂
D.物質進出細胞受到控制
【解析】電子顯微鏡未使用前便已推測出細胞膜的存在,最重要依據是物質進出細胞受到控制。
【答案】D
4.(2015屆安溪一中高一月考)取兩種不同的海綿動物,使其細胞分散成單個狀態,然后摻在一起混合培養,發現只有同種的細胞才會相互結合。這一實例體現了細胞膜的哪一功能 (　　)。
A.細胞識別 B.免疫
C.控制物質進出 D.排泄
【解析】同種細胞的細胞膜上的受體能相互識別進行信息交流,從而相互結合。
【答案】A
5.用哺乳動物的紅細胞制備細胞膜的方法正確的是(　　)。
A.把細胞放在清水里,漲破細胞
B.用針扎破細胞
C.用鑷子把細胞膜剝下來
D.用石英砂研磨細胞
【答案】A
6.在哺乳動物受精過程中,精子能夠與卵細胞相互識別,精子將其頭部鉆入卵細胞中,與卵細胞發生結合,當一個精子進入后,細胞發生變化,不再讓其他精子進入。這一現象體現出細胞膜能夠(　　)。
A.保障細胞內部環境的相對穩定
B.控制物質進出細胞
C.決定卵細胞所需要的精子種類
D.進行細胞間的信息交流
【解析】細胞膜具有多種重要功能,細胞膜將細胞與外界環境分隔開,保障了細胞內部環境的相對穩定;細胞膜能控制物質進出細胞;能夠進行細胞間的信息交流。而解答本題關鍵是針對題目所給的材料進行分析。精卵之間的相互識別與結合,靠的是細胞膜上對應的信息分子,是一種信息交流過程。
【答案】D
7.觀察紅細胞在蒸餾水中的變化實驗中,能防止紅細胞被吸水紙吸跑的操作是(　　)。
A.緊壓蓋玻片
B.多加清水
C.用多層吸水紙加大吸水力度
D.在載玻片上適當加些棉纖維
【解析】棉纖維阻擋了紅細胞,只有水被吸水紙吸走。
【答案】D
8.下列不屬于細胞膜控制物質進出的是(　　)。
A.細胞需要的營養物質從外界進入細胞
B.細胞產生的廢物排到細胞外
C.激素作用于靶細胞
D.有些病菌、病毒也可能進入細胞
【解析】A、B、D都體現了細胞膜控制物質進出的作用,激素作用于靶細胞屬于細胞間信息傳遞。
【答案】C
9.回答下列問題:
(1)通過有關方法,測得多種膜的化學成分,如下表:
　　　物質種類 膜的類別　　　 蛋白質(%) 脂質(主要是 磷脂)(%) 糖類(%)
變形蟲細胞膜 54 42 4
小鼠肝細胞膜 44 52 4
人紅細胞膜 49 43 8
線粒體內膜 76 24 0
菠菜葉綠體片層膜 70 30 0
依據上表數據可知,構成細胞膜與線粒體、葉綠體等細胞器膜在化學組成上的共同點是　　　　　　　　　　　　　　　　　,主要區別是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)右圖反映的是細胞膜具有　　　　　　　　的功能。
(3)圖中甲表示的是　　　　的細胞,乙表示的是　　　　細胞。
(4)圖中1表示　　　　　　　, 2表示　　　細胞膜上的　　　,其化學本質是　　　　　。
【解析】生物膜都由蛋白質和脂質構成,不同生物膜上的蛋白質含量不同,含量越多,反映其功能越復雜。相鄰兩個細胞的細胞膜接觸,信息從一個細胞傳遞給另一個細胞,如精子與卵細胞之間的識別與結合。
【答案】(1)都有脂質和蛋白質　細胞膜都含有糖類,而細胞器膜不含糖類　(2)信息交流　(3)發出信號　靶　(4)與膜結合的信號分子　靶　受體　蛋白質(通常為糖蛋白或脂蛋白)
10.將小麥種子浸泡在紅墨水中10 min后,取出剖開,發現胚為白色,胚乳為紅色,這說明(　　)。
A.胚成活,胚乳已死亡 B.胚已死亡,胚乳成活
C.胚和胚乳均成活 D.胚和胚乳均死亡
【解析】由題意可知,紅墨水中的色素分子沒有進入胚細胞內,但已進入胚乳細胞中,因色素分子不是細胞所需要的物質,因此具有活性的細胞膜不會選擇不需要的物質,不會被染成紅色,反之,若被染色,說明細胞膜失去了控制物質進出的功能,也就意味著細胞已死亡。
【答案】A
11.下圖表示各種膜的組成成分及含量,該圖不能說明的是(　　)。
A.構成細胞膜的主要成分是蛋白質和脂質
B.膜中的脂質和蛋白質含量的變化與膜的功能有關
C.膜的功能越簡單,所含蛋白質的數量越少
D.膜的功能越復雜,所含糖類的種類和數量越多
【解析】此圖反映的是幾種膜的組成成分及含量,沒有反映出膜的功能與所含糖類的種類和數量之間的關系。
【答案】D
12.為探究溫度對植物細胞膜通透性的影響,某同學以紅甜菜根(液泡中含有花青素)進行下列實驗:
a.將不同切片放在不同溫度的蒸餾水中處理1 min后取出。
b.再分別放在清水中浸泡1 h而獲得不同的切片浸出液。
c.測量這些溶液的花青素吸光度,得結果如圖。
請回答以下問題:
(1)上述實驗操作步驟的敘述存在著一個明顯的不足,沒有遵循實驗設計的　　　　　原則。請你對上述實驗中不準確的操作重新進行敘述:　
　。
(2)由上圖中的曲線可以得出的結論是
　。
(3)已知物質A能促進細胞膜上載體的活性。請你借助上述材料設計實驗證明該觀點是否正確。
材料用具:略。
實驗步驟:
①取兩組等量的相同大小的切片,進行編號,一組加入物質A處理一段時間,另一組　　　　　。
②將兩組切片分別放在等量的清水中浸泡1 h而獲得不同的切片浸出液。
③　。
結果與結論:
①　,
說明上述觀點不正確。
②　,
說明上述觀點正確。
【解析】(1)找出評價類實驗中存在漏洞的方法:分析修訂實驗方案時,首先應看有沒有對照,對照設置是否合理,是否遵循實驗設計的一般原則。從實驗的過程看,實驗的目的是探究溫度對植物細胞膜通透性的影響,自變量是溫度,可設置具有一定梯度的系列溫度進行相互對照。還應注意無關因素的影響,通過步驟a看出使用的切片不同,也就是無關變量不同會對實驗結果造成影響,所以應保持等量的原則。
(2)分析曲線含義的方法:分析曲線時應該理解曲線的起點、轉折點等關鍵點的含義,并對曲線的走勢作出合理的解釋,結合相應的生理變化過程逐步分析,如從坐標圖看,10~50 ℃時,溶液中的花青素吸光度低且相同。隨溫度的繼續升高,花青素的吸光度突然增大,這種變化的原因是細胞膜的通透性增大,花青素從細胞中滲出。
(3)根據實驗目的找出單一變量:這個實驗的目的是測試A物質的作用,它是否會促進細胞膜上載體的活性,特別是對細胞膜上花青素載體活性的影響,此時物質A是實驗中研究的對象,應該是實驗中的單一變量,在這個實驗中溫度就會變成無關變量,應保持等量原則,并且溫度不能高于50 ℃。
【答案】
(1)等量　將等量的相同大小的切片放在不同溫度的蒸餾水中處理1 min后取出;再分別放在等量的清水中浸泡1 h而獲得不同的切片浸出液　(2)受50 ℃以上的溫度處理后細胞膜的通透性大大增加　(3)實驗步驟:①不作處理,作為對照　③測量兩組溶液的花青素吸光度并進行比較　結果與結論:①如果兩組溶液的吸光度相同或相近　②如果實驗組的吸光度大于對照組
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