資源簡介

課時分層訓練(八)　細胞膜的結構和功能
知識點1　細胞膜的功能
1．科研上鑒別死細胞和活細胞，常用“染色排除法”。例如，用臺盼藍染色，死的動物細胞會被染成藍色，而活的動物細胞不著色，從而判斷細胞是否死亡。該方法所利用的是細胞膜(　　)
A．保護細胞內部結構的功能
B．進行細胞間的信息交流的功能
C．控制物質進出的功能
D．免疫功能
C　[細胞膜具有控制物質進出的功能。 臺盼藍是細胞不需要的物質，在正常情況下不能進入細胞，當細胞死亡后，細胞膜控制物質進出的能力就會喪失，所以臺盼藍染色劑就會進入細胞。]
2．下圖是細胞膜部分功能模式圖。據圖分析，下列說法錯誤的是 (　　)
A．功能①在生命起源過程中具有關鍵作用
B．功能②表示進入細胞的物質對細胞都有利
C．胰島素調控生命活動可用功能③表示
D．相鄰的植物細胞可通過功能④進行信息交流
B　[細胞膜的出現使細胞與外界環境分隔開，在生命起源過程中具有關鍵作用，A正確；功能②中細胞膜對物質進出細胞的控制能力是相對的，有害的物質也可能進入細胞，B錯誤；胰島素可通過血液運輸到達靶細胞并與靶細胞膜上的受體特異性結合，C正確；高等植物細胞一般通過細胞通道進行信息交流，如胞間連絲，D正確。]
知識點2　對細胞膜結構的探索
3．將大量磷脂分子放入清水中，攪拌后靜置一段時間，下列圖示現象不可能出現的是(　　)
A　　 　　B　　 　　C　 　 　　D
A　[磷脂分子的頭部親水，尾部疏水，把大量磷脂分子放入水中，磷脂分子會將頭部朝向水環境，疏水的尾部湊到一起。A圖的散布方式不是磷脂分子穩定存在的形式，A錯誤。]
知識點3　流動鑲嵌模型的基本內容
4．下圖為細胞膜的流動鑲嵌模型示意圖，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．a是指磷脂分子的尾部，具有疏水性
B．糖蛋白在細胞膜的內外側均有分布
C．c是指磷脂分子的頭部，具有親水性
D．細胞膜的選擇透過性與b、d的種類和數量有關
B　[磷脂分子具有疏水性尾部a，因此排列在內側，A正確；糖蛋白分布在細胞膜外側，有識別等作用，B錯誤；磷脂分子具有親水性的頭部c，因此排列在外側，C正確；細胞膜的選擇透過性與膜上b、d(蛋白質)的種類和數量有關，D正確。]
5．磷脂是構成生物膜的重要成分，右圖為用磷脂分子制備的一種人工膜，對此敘述正確的是(　　)
A．磷脂分子的“頭部”是疏水基團，兩個脂肪酸端為親水的尾
B．根據圖示的排布方式，該人工膜中間可包裹脂質
C．固醇類物質是常見的脂質，磷脂、膽固醇、性激素都屬于固醇
D．構成生物膜的磷脂分子鑲嵌在蛋白質中，可以側向自由移動
B　[磷脂分子的頭部是親水基團，兩個脂肪酸端構成的尾為疏水端，A錯誤；疏水的尾部親脂性強，因此該球體中間可包裹脂類物質，B正確；脂質包括脂肪、磷脂和固醇，固醇又包括膽固醇、性激素和維生素D，C錯誤；流動鑲嵌模型認為，蛋白質鑲嵌、貫穿于磷脂雙分子層中，細胞膜的流動性主要表現為構成膜的磷脂分子可以側向自由移動，膜中的蛋白質大多也能運動，D錯誤。]
6．如圖所示，圖甲為細胞膜的亞顯微結構模式圖，圖乙為圖甲細胞膜的磷脂分子結構模式圖，下列有關描述錯誤的是(　　)
A．圖甲中的①②③共同為細胞的生命活動提供相對穩定的內部環境
B．圖乙分子可識別“自己”和“非己”的成分
C．圖甲中①②可作為氣味分子的受體并完成信息的傳遞
D．將圖乙平展在水面上，a部分與水面接觸
B　[圖甲中①表示多糖，②表示蛋白質，③表示磷脂雙分子層。①②③共同構成了細胞膜，為細胞的生命活動提供了相對穩定的內部環境；細胞膜上的糖蛋白具有識別作用，磷脂分子無此功能；圖乙中a是親水性“頭”部，b是疏水性“尾”部。]
7．冰凍蝕刻技術是將在超低溫下凍結的組織或細胞驟然斷開，依照組織或細胞的斷裂面制成復模，用于電鏡觀察的技術。下圖是正在進行冰凍蝕刻技術處理的細胞膜，下列有關分析錯誤的是(　　)
A．BF和PF側均為磷脂雙分子層的疏水側
B．因為BS側分布有糖被，所以BS側表示細胞膜外側
C．冰凍蝕刻技術凍結的細胞膜依舊具有一定的流動性
D．由圖可知，蛋白質分子以不同的方式鑲嵌在磷脂雙分子層中
C　[生物膜的磷脂雙分子層中，磷脂頭部為親水端，尾部為疏水端，A正確；糖被分布于細胞膜外側，B正確；活細胞的細胞膜具有流動性，冰凍蝕刻技術凍結的細胞膜失去了流動性，C錯誤。]
8．據最新研究發現，內皮素在皮膚中分布不均，是造成色斑的主要原因。內皮素拮抗劑進入皮膚，可以和黑色素細胞膜的受體結合，使內皮素失去作用。上述材料體現了細胞膜(　　)
A．保障細胞內部環境的相對穩定
B．控制物質進出細胞
C．進行細胞間的信息交流
D．組成成分主要為磷脂和蛋白質
C　[由題干信息可知，內皮素拮抗劑可以和黑色素細胞膜的受體結合，使內皮素失去作用，故體現了細胞膜的信息交流功能，C正確。]
9．研究者用熒光染料對細胞膜上某些分子進行處理，并使膜發出熒光，再用高強度激光照射細胞膜的某區域，使其瞬間被“漂白”，即熒光消失。隨后，該漂白區域熒光逐漸恢復，如圖1所示。檢測該區域熒光強度隨時間的變化并繪制得到熒光漂白恢復曲線，如圖2所示。請回答問題：
(1)細胞膜的主要成分是__________，實驗中通常對膜上的__________進行熒光標記。
(2)細胞膜上被漂白區域的熒光強度得以恢復，推測其可能的原因：①被漂白物質的熒光會自行恢復；②_________________________________
____________________________________________________________。
(3)研究發現如果用特定方法去除細胞膜中的膽固醇，膜結構上蛋白質分子停泊的“平臺”被拆解，漂白區域熒光恢復的時間縮短，說明膽固醇對膜中分子運動具有__________(填“促進”或“限制”)作用。此項研究說明細胞膜的結構特性是__________________。
解析：(1)細胞膜的主要成分是磷脂和蛋白質，實驗中通常對膜上的蛋白質進行熒光標記。(2)細胞膜上被漂白區域的熒光強度得以恢復，推測其可能的原因：①被漂白物質的熒光會自行恢復；②被漂白區域內外的膜蛋白分子相互運動的結果。 (3)用高強度激光照射細胞膜的某區域，該區域瞬間被“漂白”，一段時間后，該漂白區域熒光逐漸恢復，若去除細胞膜中的膽固醇，漂白區域熒光恢復的時間縮短，說明膽固醇對膜中分子運動具有限制作用。此項研究說明細胞膜的結構特性是具有流動性。
答案：(1)磷脂和蛋白質　蛋白質　(2)被漂白區域內外的膜蛋白分子相互運動的結果　(3)限制　具有流動性
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第1節 細胞膜的結構和功能
第3章 細胞的基本結構
通過細胞膜功能，及流動鑲嵌模型的學習建立結構與功能觀。
制備細胞膜的方法及細胞膜成分的鑒定。
通過學習細胞膜結構的探索，體會科學發現的艱難，為科學奉獻精神。
植物葉片下表皮細胞
人口腔上皮細胞
你能真真切切看到細胞膜嗎？
問題探討
科學家用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質注入變形蟲體內,伊紅很快擴散到整個細胞,卻不能逸出細胞。
思考：
伊紅為什么不會逸出細胞？此實驗說明了什么？
細胞作為一個完整的系統，它有邊界。
那據此推測，細胞膜作為系統的邊界，它在細胞的生命活動中起什么作用呢？
細胞膜作為細胞的邊界，具有控制物質進出細胞的功能。
一、細胞膜的功能
【閱讀書本P3-4，思考下列問題】
①細胞膜有哪些功能？
②細胞間信息交流的方式有幾種，有何異同？
③細胞膜的功能與其成分、結構的關系？
④課本42頁討論題。
一、細胞膜的功能
膜的出現是生命起源過程中至關重要的階段。
原始海洋
原始生命
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。
1. 將細胞與外界環境分隔開
一、細胞膜的功能
資料：用涼水洗紅莧菜，水不變紅；煮莧菜湯，湯卻是紅色的。這與細胞膜的功能有何關系？
細胞是活的，有邊界
細胞死亡，邊界破壞
2. 控制物質的進出
一、細胞膜的功能
能控制物質進出細胞
控制作用是相對的
細胞
營養物質
分泌物
病菌、病毒
需要的營養物質 ；
不需要或者有害的 容易進入細胞。
抗體、激素等合成后分泌到 ，細胞代謝的廢物也排到 。
細胞內的 等重要成分卻不會流失到細胞外
進
不
細胞外
細胞外
核酸
活細胞膜
廢物
一、細胞膜的功能
激素
受體的本質是 ，受體具有 ，一種受體只能識別一種信號分子。
糖蛋白
特異性
3. 進行細胞間的信息交流
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。例如 ，精子和卵細胞之間的識別和結合。
通過 傳遞信息
細胞膜直接接觸
發出信號的細胞
靶細胞
與膜結合的信號分子
直接接觸
一、細胞膜的功能
3. 進行細胞間的信息交流
不需要特異性受體
通過 傳遞信息
細胞通道（胞間連絲）
細胞通道
胞間連絲
細胞壁
細胞質
細胞膜
相鄰植物細胞
一、細胞膜的功能
3. 進行細胞間的信息交流
【對點練習】
1．下列關于細胞膜功能的敘述，不正確的是(　　)
A．科研上鑒別死細胞和活細胞常用臺盼藍染色法，死細胞會被染成藍色
B．由于細胞膜能控制物質進出細胞，因此，細胞內有用的成分不會流到細胞外
C．將玉米花粉細胞內部與外界環境分隔開的結構是細胞膜
D．精子和卵細胞，胰島細胞和肝臟細胞之間進行信息交流的方式是不相同的
B
一、細胞膜的功能
【對點練習】
2．水溶性染色劑PI能與核酸結合而使細胞核著色，可將其應用于細胞死活的鑒別。細胞浸泡于一定濃度的PI中，僅有死亡細胞的細胞核會被染色，活細胞則不著色，但將PI注射到活細胞后，該細胞核會著色，利用PI鑒別細胞的基本原理是(　　)
A．死細胞與活細胞的核酸結構不同
B．死細胞的核酸含量改變
C．活細胞的細胞膜能阻止PI的進入
D．活細胞能分解染色劑PI
C
一、細胞膜的功能
二、細胞膜成分的探索
閱讀課本P42-44,總結完成下列表格。
時間 科學家或實驗 結論
1895年 歐文頓 細胞膜是由 組成的。
--- 制備純凈的細胞膜 組成細胞膜的脂質有磷脂和 ，其中 含量最多
1925年 戈特和格倫德爾 細胞膜中的磷脂分子必然為連續排列的 。
1935年 丹尼利和戴維森 細胞膜處含脂質分子外，可能還附有 。
1959年 羅伯特森 所有的細胞膜都由 三層結構構成。
1970年 熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗 細胞膜具有 。
1972年 辛格和尼科爾森 提出 模型。
脂質
膽固醇
磷脂
脂雙層
蛋白質
暗--亮--暗
流動性
流動鑲嵌
磷脂分子結構式
磷脂分子模型
頭部：親水
尾部：疏水
磷脂分子示意圖
1. 磷脂分子的結構及其特點
二、細胞膜的成分
（1）推測磷脂分子在空氣—水界面上會怎么樣鋪展？
（2）推測磷脂分子在細胞膜（兩側均由水）中可能是怎樣排布的？
（3）推測磷脂分子在水—苯混合溶劑中，會如何分布
微團
脂單分子層
脂質體
苯等疏水環境
問題思考：根據磷脂分子的特點，推測以下問題
二、細胞膜的成分
2. 細胞膜的磷脂分子是排列為連續的兩層
思考：若用人的肝細胞，脂單分子層的面積還是細胞表面積的2倍嗎？
表面積=S
脂單分子層面積=2S
推測
不是，由于人的肝細胞含有除細胞膜之外的其它膜性結構的細胞器，所以脂單分子層的面積遠大于細胞表面積的2倍。
二、細胞膜的成分
二、細胞膜的成分
脂質
蛋白質
少量的糖類
（50%）
（40%）：
（2%--10%）
功能越復雜的細胞膜蛋白質種類和數量越多
磷脂（主要）
膽固醇（動物細胞膜）
3. 細胞膜的成分
蛋白質（%） 脂質（%） 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 40 55 5
注：不同生物細胞膜組成成分相似，但蛋白質含量及種類不同。
細胞膜的成分
3．科學家們對細胞膜成分和結構的探索經歷了漫長的歷程，下列敘述錯誤的是(　　)
A．歐文頓通過對細胞膜成分的提取和化學分析，提出細胞膜是由脂質組成的
B．羅伯特森在電鏡下看到細胞膜是清晰的暗—亮—暗結構，認為細胞膜由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構構成
C．熒光標記的小鼠細胞和人體細胞融合實驗的實驗結果說明細胞膜具有流動性
D．提取人的紅細胞的脂質鋪展成的單分子層面積是紅細胞表面積的2倍，說明細胞膜中的磷脂分子排列為連續的兩層
【對點練習】
A
二、細胞膜的成分
三、細胞膜的結構
【閱讀書本P43-45，思考下列問題】
①細胞膜結構的探索歷程是怎樣的？
②流動鑲嵌模型的基本內容是什么
③細胞膜的結構特點是什么？
三、細胞膜的結構
假說：所有細胞膜都由“ — — ”
三層結構成的 結構。
1.靜態模型的建立：1959年，羅伯特森實驗
蛋白質
脂質
蛋白質
靜態的統一
細胞膜結構的電鏡照片
注：蛋白質的電子密度高，在電鏡下會呈暗色,磷脂分子相對來說電子密度低，顯亮色
三、細胞膜的結構
質疑：細胞膜是靜態結構嗎？
細胞的生長過程
變形蟲的運動
受精卵卵裂
推論：細胞膜不是靜止不動的，而是具有流動性
三、細胞膜的結構
方法：
技術：
熒光標記法
動物細胞融合技術
體現了細胞膜具有一定的流動性
2.動態模型的建立：
人鼠細胞融合實驗
細胞膜的結構特性
紅色熒光染料標記的膜蛋白
綠色熒光染料標記的膜蛋白
小鼠細胞
人細胞
37℃
40min
兩種顏色
的熒光均
勻地分布
三、細胞膜的結構
（1）時間：1972年
（2）人物：辛格和尼科爾森提出生物膜模型——流動鑲嵌模型，為多數人所接受。
3.流動鑲嵌模型
三、細胞膜的結構
提出假說
三、細胞膜的結構
閱讀教材P44—P45關于流動鑲嵌模型的基本內容，回答下列問題：
①細胞膜的基本支架是什么？
②蛋白質在細胞膜上如何分布？
③細胞膜具有流動性的原因是什么？
④什么叫糖蛋白？有什么功能？
（3）流動鑲嵌模型的基本內容
3.流動鑲嵌模型
三、細胞膜的結構
磷脂
雙分子層
①
蛋白質分子
（鑲、嵌、貫穿）
糖類
（糖被）
糖蛋白
糖脂
②
③
④
⑤
識別和信息交流
糖被只存在于細胞膜外側，可以據此判斷細胞膜的內外側。
（3）流動鑲嵌模型的基本內容
3.流動鑲嵌模型
三、細胞膜的結構
（3）流動鑲嵌模型的基本內容
3.流動鑲嵌模型
②基本支架:
①細胞膜成分:
磷脂雙分子層
主要為脂質（磷脂）和蛋白質，還有少量糖類
磷脂雙分子層內部是 端， 分子或 不能自由通過，因此具有 作用
疏水
水溶性
離子
屏障
P45旁欄思考：既然膜內部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運輸呢？
a. 水分子極小，可以通過由于磷脂分子運動而產生的間隙；
b. 膜上存在水通道蛋白，水分子可以通過通道蛋白通過膜。
三、細胞膜的結構
（3）流動鑲嵌模型的基本內容
3.流動鑲嵌模型
③蛋白質的位置:
鑲：在磷脂層表面
嵌：部分或全部嵌入磷脂雙分子層
穿：貫穿整個磷脂雙分子層
體現了膜結構的不對稱性
功能：在物質運輸等方面具有重要作用
④糖類的位置:
與蛋白質結合形成糖蛋白
與脂質結合形成糖脂
功能：與細胞表面的識別、細胞間信息傳遞等功能密切相關
三、細胞膜的結構
（3）流動鑲嵌模型的基本內容
3.流動鑲嵌模型
⑤細胞膜的結構特性---流動性：構成膜的磷脂分子可以側向自由移動，膜中的蛋白質大多也能運動，因此細胞膜具有流動性（在一定范圍內，溫度升高，流動性增強）。
三、細胞膜的結構
（3）流動鑲嵌模型的基本內容
3.流動鑲嵌模型
⑥細胞膜功能特點--選擇透過性：膜內部是磷脂分子疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過；水分子極小，可以通過由于磷脂分子運動而產生的間隙。
三、細胞膜的結構
攪動后
水溶液中
形成球狀的微團
雙層脂分子的球形脂質體
脂質體：根據磷脂分子可在水相中形成穩定脂雙層膜的現象而制備的人工膜
用途：可嵌入不同的膜蛋白， 是研究膜脂與膜蛋白生物學性質以及轉基因、藥物靶向的好材料
三、細胞膜的結構
觀察圖片中運載藥物的脂質體的特點,為什么兩類藥物的包裹位置各不相同？
4．提取生物膜中的磷脂分子，將其放入水中可以形成雙層磷脂分子的球形脂質體(見下圖所示)，它可作為運載體將攜帶藥物米托蒽醌(不易溶于水) 進入腫瘤細胞，進而抑制腫瘤細胞的增殖。下列說法錯誤的是(　　)
【對點練習】
C
A．磷脂分子在水中能自發形成磷脂雙分子層是因為
其具有親水頭部和疏水尾部
B．腫瘤細胞細胞膜上的兩層磷脂分子并不是完全對稱的
C．米托蒽醌應被包載在脂質體的①處，以更好地進入腫瘤細胞
D．脂質體能與細胞膜發生融合使藥物進入細胞
三、細胞膜的結構
5．下圖是動物質膜的流動鑲嵌模型，①～④表示構成質膜的物質，下列敘述正確的是(　　)
【對點練習】
B
三、細胞膜的結構
A．這是電鏡下觀察到的質膜流動鑲嵌的結構
B．②的尾部和③一起存在于脂雙層的內部
C．質膜中都存在③，③的存在使得質膜比較“堅實”
D．質膜具有選擇透過性是由②體現出來的

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