資源簡介

3.1 細胞膜的結構和功能學案
【學習目標】
1、 從系統與環境關系的角度，闡述細胞膜作為系統的邊界所具有的功能。
2、通過分析細胞膜結構模型建立的歷程及其他資料，能基于事實和證據進行推理、論證， 提出或否定假說（或模型），加深對 〝模型與建模” 的理解，感悟科學在質疑與創新中不斷發展。
3、通過概括、比較不同細胞膜結構模型，說出不同模型的要點，闡釋流動鑲嵌模型。
【學習重難點】
1、教學重點：細胞膜的功能；流動鑲嵌模型的主要內容。
2、教學難點：細胞膜的結構與其組成成分的內在聯系；
對細胞膜結構的探索過程。
【預習新知】
（一）細胞膜的功能
(1)將細胞與外界環境分隔開。
(2)控制物質進出細胞
(3)進行細胞間的信息交流
（二）對細胞膜結構的探索
1．對細胞膜成分的探索
(1)探索過程
時間(人物) 實驗依據 結論或假說
1895年，歐文頓 對植物細胞進行通透性實驗，發現可以溶于脂質的物質更容易通過細胞膜 細胞膜是由脂質組成的
20世紀初 對哺乳動物紅細胞的細胞膜進行化學分析 組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多
1925年，戈特和格倫德爾 將從人的紅細胞中提取的脂質鋪成單分子層，其面積是紅細胞表面積的倍 細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續的兩層
1935年，丹尼利和戴維森 細胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力 細胞膜除含脂質分子外，可能還附有蛋白質
(2)各成分的比例及功能
①脂質(約占50%)
②蛋白質(約占40%)：與細胞膜的功能密切相關，蛋白質的種類和數量越多，細胞膜的功能越復雜。
③糖類(2%～10%)：與脂質或蛋白質結合。
2．對細胞膜結構的探索
(1)提出暗—亮—暗的三層結構
①科學家：羅伯特森。
②模型假說
(2)對靜態結構提出質疑：20世紀60年代以后，科學家對細胞膜是靜態的觀點提出質疑。
3．1970年熒光標記的細胞融合實驗
（三）流動鑲嵌模型的基本內容
1．流動鑲嵌模型的基本內容
2.生物膜的結構特性——具有一定的流動性
(1)原因：構成生物膜的磷脂分子可以側向自由移動，大多數蛋白質分子也是可以運動的。
(2)生理意義：對于細胞完成物質運輸、生長、分裂、運動等功能具有重要意義。
3.生物膜的功能特性——選擇透過性
(1)結構基礎：膜上具有載體蛋白。
(2)生理意義：控制物質進出細胞。
【鞏固訓練】
1.圖為細胞膜結構示意圖。下列說法不正確的是( )
A. 1表示通道蛋白 B. 2表示膜的基本支架C. 3表示糖蛋白 D. 乙側為細胞的外側
2.生物膜系統在細胞生命活動中作用極為重要，下列關于生物膜系統的說法，正確的是( )
A.細胞中廣闊的膜面積可為多種酶提供附著位點
B.原核生物只有細胞膜，所以生物膜系統比較簡單
C.生物膜是對生物體中所有膜結構的一個統稱
D.雙層膜結構的細胞器有葉綠體、線粒體和核膜
3.科學家對細胞膜成分及結構的探索經歷了漫長的過程，相關敘述正確的是( )
A.科學家從人的口腔上皮細胞中提取脂質，測得單層脂質的面積是細胞表面積的2倍
B.羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜結構，提出細胞膜是由脂質—蛋白質—脂質構成
C.丹尼利和戴維森發現細胞的表面張力較油—水界面低，推測細胞膜還含有蛋白質
D.辛格和尼克爾森提出細胞膜不是靜止的，因為組成膜的磷脂可以運動而蛋白質不能
4.下列有關細胞膜的敘述，錯誤的是( )
A.細胞膜主要由脂質和蛋白質組成，此外還含有少量糖類
B.不同功能的細胞，其細胞膜上蛋白質的種類和數量相同
C.相鄰兩個細胞的細胞膜可以通過直接接觸來進行信息交流
D.細胞膜和細胞器膜、核膜等結構共同構成細胞的生物膜系統
5.2004年諾貝爾生理醫學獎授予理查德·阿克賽爾和琳達·巴克，以表彰兩人在人體氣味受體和嗅覺系統組織方式研究中作出的貢獻。下圖為嗅覺受體細胞膜的模式圖，錯誤的是( )
A.②為蛋白質分子，可作為氣味受體
B.①為多肽，其基本組成單位是氨基酸
C.②具有特異性的直接原因是它有特定的空間結構
D.③為磷脂雙分子層，為細胞膜的基本支架
6.如圖是細胞膜結構模式圖，相關敘述中正確的是( )
A.若該圖表示動物細胞膜，則B面為細胞質基質
B.①是蛋白質，與糖類結合形成糖蛋白，是細胞間信息交流所必需的結構
C.③是磷脂分子的頭端，具有疏水性，④是磷脂的尾端，具有親水性
D.分離出口腔上皮細胞中的磷脂，在空氣—水的界面鋪成單分子層，其面積剛好是細胞表面積的2倍
7.脂筏是指生物膜上由許多膽固醇聚集的微結構區，一些膜蛋白（如糖蛋白）可與脂筏表面的化學基團結合，構成生物膜上分子排列緊密、結構相對穩定的特定區域。據此推測，下列哪項不是脂筏的作用( )
A.使生物膜結構穩定性增強
B.有利于細胞間信息的傳遞
C.有助于膜蛋白穩定發揮功能
D.增加了細胞膜上蛋白質的種類和功能
8.如圖是腎小管細胞膜的流動鑲嵌模型。下列敘述正確的是( )
A.①磷脂和③糖脂分子形成的脂雙層是完全對稱的
B.⑤膽固醇插在磷脂之間有利于增強細胞膜的流動性
C.細胞膜的選擇透過性是細胞膜具有流動性的基礎
D.糖蛋白④能識別并接受來自細胞外的化學信號
9.細胞膜作為生命系統的邊界，其結構模型如圖所示。下列敘述錯誤的是( )
A.①是糖蛋白，有糖蛋白的一側為細胞膜的外表面
B.②是膜的基本支架，其內部是疏水的，水溶性分子或離子不能自由通過
C.細胞膜的選擇透過性與③的種類和數量有關，與②無關
D.細胞膜結構模型的探索歷程，反映了提出假說這一科學方法的作用
10.細胞膜像海關或邊防檢查站，對進出細胞的物質進行嚴格的“檢查”。細胞需要的營養物質可以從外界進入細胞，一般細胞不需要或者對細胞有害的物質不容易進入細胞。這些事實體現的細胞膜的功能是( )
A.具有一定的流動性 B.控制物質進出細胞
C.進行細胞間的信息交流 D.將細胞與外界環境分隔開
參考答案
1.答案：D
解析：A、蛋白質分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層，1表示通道蛋白，A正確；
B、磷脂雙分子層構成膜的基本支架，2表示膜的基本支架，B正確；
CD、在細胞膜的外表，少數糖類與蛋白質結合形成糖蛋白，3表示糖蛋白，甲側為細胞的外側，C正確，D錯誤。
故選D。
2.答案：A
解析：A、細胞中廣闊的膜面積可為多種酶提供附著位點，是許多生物化學反應的場所，A正確;
B、生物膜系統包括細胞膜、細胞器膜和核膜，原核生物只有細胞膜一種生物膜，不具有生物膜系統，B錯誤;
C、生物膜是細胞的膜結構統稱而非個體的膜結構統稱，消化道和呼吸道黏膜都不屬于生物膜系統，C錯誤;
D、雙層膜結構的細胞器有葉綠體、線粒體，核膜不屬于細胞器膜，D錯誤。
3.答案：C
解析：C、通過發現細胞表面張力明顯低于油-水界面的張力,同時發現油滴如果吸附蛋白質成分則表面張力會降低,因此推測細胞膜可能還附有蛋白質,C正確。
4.答案：B
解析：A、生物膜主要由蛋白質、脂類和少量糖類組成，A正確;B、不同功能的細胞，其細胞膜上蛋白質的種類和數量不相同，B錯誤;C、相鄰兩個細胞的細胞膜可以通過直接接觸來進行信息交流，如精子和卵子的識別，C正確;D、細胞膜、核膜和細胞器膜等結構共同構成生物膜系統，D正確。
5.答案：B
解析：A、②為蛋白質分子，具有特異性，可作為氣味受體，A正確;B、①是指多糖，基本單位是葡萄糖，B錯誤;C、②為蛋白質，具有特異性的直接原因是它有特定的空間結構，因為結構與功能是相適應的，C正確;D、③為磷脂雙分子層，構成細胞膜的基本支架，且其中的磷脂分子是可以移動的，D正確。
6.答案：A
解析：A、由于A面具有糖蛋白，所以A面為細胞膜的外側，一般為組織液，B面為細胞膜的內側，為細胞質基質，A正確；
B、①是蛋白質與糖類結合形成糖蛋白，但是糖蛋白并非是細胞間信息交流所必需的結構，如高等植物細胞間可以通過胞間連絲進行物質和信息的交流，不需要糖蛋白，B錯誤；
C、由于口腔上皮細胞中含有具膜細胞器和細胞核，所以提取口腔上皮細胞中磷脂在空氣—水界面鋪成單分子層的面積大于表面積的2倍，C錯誤；
D、③是磷脂分子的頭端，具有親水性，④是磷脂的尾端，具有疏水性，D錯誤。
故選：A。
7.答案：D
解析：AC、一些膜蛋白與脂筏表面的化學基團結合，構成了生物膜上分子排列緊密、結構相對穩定的特定區域，還能把特定的膜蛋白限定在脂雙層的局部區域，從而在細胞或細胞器的表面產生特化的功能區，故脂筏可以使生物膜結構的穩定性增加，有利于膜上的蛋白質發揮功能，AC正確；
B、一些膜蛋白（如糖蛋白）可與脂筏表面的化學基團結合，而膜蛋白可進行細胞間信息交流，因此脂筏有利于細胞間信息的傳遞，B正確；
D、根據題干信息可知，由膽固醇聚集的微結構區“脂筏”，能與蛋白質結合形成特定區域。因此脂筏并沒有增加細胞膜上蛋白質的種類和功能，D錯誤。
故選D。
8.答案：D
解析：A、①為磷脂分子，形成的磷脂雙分子層是膜的基本支架，蛋白質分子有的鑲在磷脂雙分子層表面、有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中、有的貫穿于整個磷脂雙分子層，③是位于細胞膜外表面的糖脂分子，因此形成的脂雙層不是完全對稱的，A錯誤;B、⑤為膽固醇，插在磷脂之間，能保持細胞膜的穩定性，B錯誤;C、質膜的流動性是細胞膜的選擇透過性的基礎，C錯誤;D、有些膜蛋白如受體，能識別并接受來自細胞外的化學信號，完成細胞間的信息傳遞，D正確。
9.答案：C
解析：A、①是糖蛋白，在細胞膜的外側，在細胞生命活動中具有重要的功能，與細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能有密切關系，A正確；
B、②表示磷脂雙分子層，膜的基本支架，其內部是疏水的，水溶性分子或離子不能自由通過，B正確；
C、②表示磷脂雙分子層，能起到屏障的作用，③為蛋白質，細胞膜的選擇透過性與③的種類和數量有關，與②也有關，C錯誤；
D、圖示為細胞膜的流動鑲嵌結構模型，該模型的研究過程反映了提出假說這一方法的科學性，D正確。
故選C。
10.答案：B
解析：細胞膜像海關或邊防檢查站,對進出細胞的物質進行嚴格的“檢查”。一般來說,細胞需要的營養物質可以從外界進入細胞;細胞不需要的物質不容易進入細胞,這體現了細胞膜具有控制物質進出細胞的功能,B正確。

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