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高中生物第二节 细胞膜控制细胞与周围环境的联系学案
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这是一份高中生物第二节 细胞膜控制细胞与周围环境的联系学案，共13页。
知识点一 活动“通过模拟实验探究膜的透过性”和细胞膜具有选择透过性
1．半透膜定义：一些膜具有一定大小的孔径，水等小分子和离子可以自由通过，而蛋白质、淀粉等__大分子__则无法通过，这种膜称为半透膜。__透析膜__就是一种半透膜。
2．方法步骤
(1)取A、B两个透析袋，将等量的__淀粉__溶液和葡萄糖溶液分别装入A、B透析袋中。透析袋两端用细线系紧。
(2)将透析袋一端的细线绑在玻璃棒中央，透析袋置于烧杯内，玻璃棒横置于烧杯上方。
(3)向烧杯内注入等量蒸馏水，直至淹没透析袋。向A组透析袋外面的蒸馏水中加入适量__碘碘化钾__溶液。
(4)静置12 h。观察A组实验现象；取B组透析袋外面的蒸馏水2 mL，加入2 mL__本尼迪特__试剂，热水浴2～3 min，观察颜色变化。
3．细胞膜又叫质膜，将细胞与__周围环境__区分开。细胞膜可以控制物质进出，选择性地吸收营养物质和排出代谢产物，保持细胞内生化反应有序进行。这一特性称为细胞膜的__选择透过性__。例如，海带细胞内碘浓度远__高__于周围海水，人的组织细胞中的__K＋__的浓度比细胞外高，而Na＋的浓度比细胞外低。
知识点二 细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成
1．磷脂
(1)元素组成：__C、H、O、P__，有些磷脂还含有__N__元素。
(2)分子特点：两性物质。
(3)作用：在水中可形成双层结构，称为__磷脂双分子层__，构成细胞膜的__基本骨架__。
2．膜蛋白
(1)概念：__细胞膜__上的蛋白质。
(2)组成：水溶性部分和__脂溶性__部分。
(3)作用：细胞的功能越多，其膜蛋白的__种类__和数量就越多。细胞膜的功能主要通过膜蛋白来实现。
(4)案例：控制物质进出细胞的__转运蛋白__；有些膜蛋白催化特定化学反应；同一组织的相邻细胞间通过某些膜蛋白__紧密连接__在一起；某些膜蛋白接收外界信息或刺激，激活细胞内相应生理生化反应，在细胞与外界的__信息交流__和细胞识别中发挥重要作用，如胰岛素受体。
3．胆固醇
(1)存在范围：__动物__细胞膜。
(2)存在区域：磷脂双分子层的__疏水__环境中，具有一个很小的亲水基团，与磷脂__头部__连接。
(3)作用：对细胞膜中磷脂分子的活动具有__双重调节__作用。
知识点三 生物膜具有流动性
1．流动镶嵌模型的提出者：辛格和尼克尔森。
2．流动镶嵌模型的内容：磷脂双分子层构成了生物膜的__基本骨架__；蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的全部或部分嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，体现了膜内外结构的__不对称__性；磷脂和蛋白质位置不是固定的，生物膜具有一定__流动__性。
知识点四 细胞壁是植物、真菌和大多数原核细胞的外层结构
1．植物细胞壁的物质组成：主要是__纤维素__，还含有果胶。
2．细胞壁的特点：__全透性__。
3．细胞壁的作用：保护细胞、维持细胞形态、加强细胞的机械强度、参与细胞间的相互__粘连__，是激素等化学信号传递的__介质__和通路。
小思考：为什么植物细胞与周围环境区分开的结构是细胞膜，却不是细胞膜外面的细胞壁？
【答案】细胞膜能作为细胞与周围环境区分开的结构是因为其具有控制物质进出的功能，而细胞壁具有全透性，任何物质都可以进出。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)细胞之间的识别主要取决于磷脂分子。( × )
(2)能使动物细胞膜比较坚实的物质是磷脂。( × )
(3)膜内外两侧的膜蛋白种类往往有较大差异。( √ )
(4)蚕豆叶肉细胞中具有细胞壁且成分不含纤维素。( × )
(5)细胞膜上的蛋白质是静止的，磷脂具有流动性。( × )
(6)膜蛋白在膜内外分布具有对称性。( × )
2．案例分析：人们对细胞膜的结构和组成的研究经历了一个漫长的过程。请根据所学知识，回答下列问题。
(1)早在19世纪末期，研究人员就曾选用500多种化学物质对细胞膜的透性进行了上万次的研究。研究发现：凡是溶于脂质的物质，很容易穿过细胞膜；不易溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。这一现象的原因可能是细胞膜含有大量__脂质__。
(2)1933年研究人员发现：蛋白酶能够使细胞膜分解，这表明__细胞膜中含有蛋白质__。
(3)通过其他方法，测得多种细胞膜的化学成分，如下表：
根据上表数据，分析构成不同细胞的细胞膜在化学组成上的共同点是__组成不同细胞的细胞膜的物质种类相同__；主要区别是__组成不同细胞的细胞膜的物质含量不同__。
【解析】(1)溶于脂质的物质很容易穿过细胞膜，说明细胞膜含有脂质。(2)蛋白酶能水解蛋白质，细胞膜能被蛋白酶分解，说明其中含有蛋白质。(3)从表格中可看出，各种细胞膜中都含有蛋白质、脂质和糖类，但不同的细胞膜中其含量有差别。
eq \(\s\up7(),\s\d5( \a\vs4\al(活动“通过模拟实验探究膜的,透过性”的实验结果及分析)))
(1)A组加入碘碘化钾溶液后，烧杯内蒸馏水呈现什么颜色？静置12 h后颜色又如何？原因是什么？透析袋内淀粉溶液颜色有何变化？
(2)A组实验说明了什么？
(3)本尼迪特试剂检测的现象是什么？B组实验说明了什么？
【答案】(1)烧杯内蒸馏水呈现棕色；静置12 h后，还是呈现棕色，说明烧杯中没有淀粉，也就是淀粉不能从透析袋中进入烧杯中；透析袋内淀粉溶液颜色变蓝色。
(2)A组实验中碘碘化钾可以通过透析袋，而淀粉分子无法通过，说明了半透膜对分子进出具有半透性。
(3)出现红黄色沉淀，证明了葡萄糖分子可以穿过半透膜，说明了半透膜对分子进出具有半透性。
eq \a\vs4\al(典例) 一些膜具有一定大小的孔径，水等小分子和离子可以自由通过，而一般的大分子物质无法通过，这种膜称为半透膜。利用半透膜进行的“通过模拟实验探究膜的透过性”活动，下列叙述错误的是( D )
A．淀粉实验组静置12 h后，透析袋内的溶液变蓝
B．淀粉实验组静置12 h后，透析袋外的蒸馏水无明显颜色变化
C.该活动说明，葡萄糖分子和碘可以通过半透膜，而淀粉分子无法通过
D．葡萄糖实验组静置12 h，在蒸馏水中直接加入本尼迪特试剂后，出现红黄色沉淀
【解析】透析袋膜相当于半透膜，淀粉实验组静置12 h后，透析袋内淀粉无法出去，碘碘化钾可以通过半透膜，则透析袋内淀粉溶液遇碘变蓝，透析袋外的蒸馏水无明显颜色变化，A、B正确；该活动说明，透析膜具有一定大小的孔径，葡萄糖分子和碘可以通过半透膜，而淀粉分子无法通过，C正确；葡萄糖实验组静置12 h，葡萄糖进入蒸馏水中，应取透析袋外面蒸馏水2 mL，滴加本尼迪特试剂，热水浴加热后才会出现红黄色沉淀，D错误。
1．如下图实验装置所示，一段时间后，含液体②的半透膜袋萎缩，而含液体①的半透膜袋坚挺变硬，请推测三种溶液的浓度关系为( B )
A．①＞②＞③ B．①＞③＞②
C．③＞①＞② D．③＞②＞①
【解析】由题意可知，含①的半透膜袋变得坚挺，说明①＞③；含②的半透膜袋萎缩，说明③＞②。综上所述，B符合题意。
2．如图甲烧杯中是5%的淀粉溶液，图乙烧杯中是5%的葡萄糖溶液，将装有蒸馏水的透析袋分别放入图甲、乙烧杯中(水和葡萄糖分子能通过透析袋的膜)放置一段时间后( D )
A.图甲烧杯中透析袋外的淀粉溶液浓度不变
B．图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖溶液浓度不变
C．图甲烧杯中透析袋内的液体加入碘碘化钾溶液后呈蓝色
D．图乙烧杯中透析袋内的液体加入本尼迪特试剂水浴加热后呈红黄色
【解析】将装有蒸馏水的透析袋分别放入甲、乙烧杯中，放置一段时间后，甲烧杯中由于淀粉不能进入透析袋，但水分可以进入淀粉溶液中，淀粉溶液浓度会降低，A错误；由于水和葡萄糖分子都能通过透析袋的膜，相当于乙烧杯中增加了水分，葡萄糖溶液浓度降低，B错误；由于淀粉不能通过透析袋，所以图甲烧杯中透析袋内的液体加入碘碘化钾溶液后不会呈蓝色，C错误；由于葡萄糖可以透过透析袋，所以图乙烧杯中透析袋内的液体加入本尼迪特试剂水浴加热后呈红黄色，D正确。
3．关于选择透过性膜与半透膜的关系，正确的说法是( D )
A．活细胞的生物膜不具有选择透过性
B．具有半透性就一定具有选择透过性
C．死细胞的生物膜不具有半透性
D．具有选择透过性就一定具有半透性
【解析】活细胞的生物膜具有选择透过性，A错误。具有半透性的不一定有选择透过性，B错误。死细胞的生物膜不具有选择透过性，但还具有半透性，C错误。具有选择透过性的一定有半透性，D正确。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 生物膜的流动镶嵌模型))
(1)细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇。
(2)糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。
(3)脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的，而是呈不对称性分布。
eq \a\vs4\al(典例) 细胞膜的流动镶嵌模型如图所示，①～④表示其中的物质。下列叙述正确的是( D )
A.①在细胞膜的内外侧均有分布，与细胞间的识别有关
B．②构成细胞膜的基本骨架，不参与细胞膜执行的功能
C．③分布于细胞膜中，能催化细胞膜中发生的生化反应
D．④有脂溶性和水溶性两部分，可控制某些离子出入细胞
【解析】①为糖蛋白，与细胞间的识别有关，但只存在于细胞膜外表面，故A错误；②为磷脂分子，也参与细胞膜物质运输的功能，如脂溶性物质，故B错误；③为胆固醇，分布于细胞膜中，但酶的本质为蛋白质或RNA，故胆固醇不能催化细胞膜中发生的生化反应，故C错误；④为膜蛋白，分为脂溶性和水溶性两部分，转运蛋白和通道蛋白属于膜蛋白，可控制某些离子出入细胞，故D正确。
1．下列关于生物膜研究的描述，符合客观实际的是( A )
A．生物膜的磷脂分子在膜中的位置并不固定
B．红、绿荧光标记人、鼠细胞融合实验证明了膜上的磷脂分子都处于运动状态
C．流动镶嵌模型表明了生物膜在结构上是不对称的
D．所有生物膜的结构和功能都是相同的，如糖蛋白都是位于膜的外侧并具有识别作用
【解析】磷脂分子可运动，所以其位置并不固定，A正确；红、绿荧光标记人、鼠细胞融合实验证明膜上的蛋白质分子处于运动状态，B错误；流动镶嵌模型仅说明蛋白质的分布是不对称的，C错误；生物膜的结构和功能是相似的，不完全相同，如只有细胞膜上有糖蛋白，细胞器膜和核膜上都没有糖蛋白，D错误。
2．如图是某动物细胞膜的结构模式图，①～③表示物质。有关叙述错误的是( C )
A.①与细胞间的信息交流功能有密切关系
B．②的种类和数量与细胞膜的功能有关
C．③是两性分子，内外两层是完全相同的
D．①②③在细胞膜上都不是静止的
【解析】①糖蛋白与细胞间的信息交流功能有密切关系，A正确；②蛋白质的种类与数量越多，细胞膜的功能越复杂，B正确；③磷脂分子是两性分子，磷脂双分子层的两层并不是完全相同的，C错误；细胞膜具有流动性特点，就是指在细胞膜的这些组成分子都是可以运动的，D正确。
3．对细胞膜成分和结构的探索经历了漫长的历程，下列结论(假说)对应错误的是( C )
A．根据脂溶性物质更易通过细胞膜推测细胞膜是由脂质组成的
B．根据提取哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层的面积是该红细胞表面积的2倍，推测细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层
C．根据电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯逊认为所有的细胞膜都由脂质—蛋白质—脂质三层结构构成
D．小鼠细胞—人细胞融合实验可证明细胞膜具有流动性
【解析】根据脂溶性物质更易通过细胞膜可推测细胞膜是由脂质组成的，A正确；哺乳动物成熟红细胞的膜结构中只有一层细胞膜，根据脂质铺展成的单分子层的面积是该红细胞表面积的2倍，可推测细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层，B正确；根据电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯逊认为所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，C错误；小鼠细胞—人细胞融合实验可证明细胞膜具有流动性，D正确。
eq \(\s\up7(),\s\d5())
(1)细胞膜的结构特点——具有一定的流动性
①结构基础：构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。
②实例证明：变形虫运动、白细胞的吞噬作用等。
③膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高，膜的流动性加快。
(2)细胞膜的流动性和选择透过性的关系
①区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。
②联系：流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性。
eq \a\vs4\al(典例) 关于细胞膜结构和功能的叙述，错误的是( C )
A．脂质和蛋白质是组成细胞膜的主要物质
B．精子与卵细胞的识别与结合依赖细胞的直接接触
C．只有细胞产生的废物才能排到细胞外
D．癌细胞的转移与癌细胞膜成分的改变有关
【解析】细胞膜主要是由脂质和蛋白质构成的，A正确；精子与卵细胞的识别与结合依赖于细胞的直接接触，B正确；细胞排到细胞外的可以是代谢废物，也可以是分泌产物，如胰岛素、消化酶等，C错误；癌细胞的转移与癌细胞膜上的粘连蛋白减少有关，D正确。
1．关于细胞膜的叙述，错误的是( D )
A．细胞膜是一种选择透过性膜
B．流动性是生物膜重要的结构特性
C．氨基酸借助膜蛋白可通过细胞膜
D．细胞识别与糖蛋白中的蛋白质有关，与糖链无关
【解析】细胞膜具有选择透过性的特点，A正确；细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，B正确；氨基酸通过细胞膜需要借助细胞膜上的载体蛋白，C正确；糖蛋白是一种含有寡糖链的蛋白质，所以细胞识别与糖蛋白中的蛋白质有关，也与糖链有关，D错误。
2．下列有关生物膜的叙述，错误的是( B )
A．参与细胞膜组成的脂质主要是磷脂
B．用蛋白酶处理生物膜可改变其组成，不改变其通透性
C．生物膜中不一定含有胆固醇
D．小鼠细胞与人细胞的细胞膜在一定条件下能够发生融合
【解析】细胞膜中的脂质主要是磷脂，还有少量的胆固醇，A正确；用蛋白酶处理可分解膜上的蛋白质，从而改变细胞膜的通透性，B错误；胆固醇主要存在于动物细胞中，C正确；人、鼠细胞在一定条件下融合，体现了膜的流动性，D正确。
3．下列关于细胞膜流动性的叙述，错误的是( C )
A．科学家用红、绿两种颜色的荧光染料分别标记人与小鼠细胞膜上的蛋白质，然后再将两种细胞融合成一个细胞，最终发现细胞膜上红、绿荧光染料均匀分布，体现了细胞膜的流动性
B．膜的流动性与温度有关，在一定范围内，温度越高，膜的流动性越大
C．细胞膜的流动性决定了大部分物质能够自由地通过细胞膜
D．细胞膜的流动性对于完成各种生理功能，如物质的透过、膜内外信息的传递等非常重要
【解析】用红色荧光染料标记的人细胞膜上的蛋白质与用绿色荧光染料标记的鼠细胞膜上的蛋白质在融合细胞中分布均匀，说明细胞膜的蛋白质分子是可以运动的，体现了细胞膜具有流动性的特点，A正确；膜的流动性与温度有关，在一定范围内，温度越高，膜的流动性越大，但超过一定温度，膜会失去活性，B正确；细胞膜的选择透过性，决定了只有某些物质能够通过细胞膜，C错误；细胞膜的流动性对于完成各种生理功能，如物质的透过、膜内外信息的传递等非常重要，D正确。
归纳总结
细胞膜能控制对营养物质的吸收及有害废物的排出，防止病菌、病毒的侵入，但是这种控制作用也是相对的。细胞一旦死亡，细胞膜的选择透过性也会丧失。
(1)莲“出淤泥而不染”的事例说明细胞膜的功能特性是选择透过性，主要体现在对营养物质的吸收及有害废物的排出，防止病菌、病毒的侵入等方面。
(2)细胞膜有选择透过性，用一定量的糖和醋腌制大蒜，可得到美味的糖醋蒜，原因是腌制大蒜的过程中细胞死亡，细胞膜变成全透性膜，糖和醋进入细胞。
(3)有些病毒和病菌也能进入细胞，使生物体患病，这说明细胞膜控制作用的相对性。
1．下列哪种细胞没有细胞壁( A )
A．红细胞 B．叶肉细胞
C．大肠杆菌 D．酵母菌
【解析】红细胞属于动物细胞，无细胞壁，A符合题意；叶肉细胞属于植物细胞，有细胞壁，B不符合题意；大肠杆菌是一种细菌，有细胞壁，C不符合题意；酵母菌是一种真菌，有细胞壁，D不符合题意。
2．细胞膜功能的复杂程度，主要取决于膜上的( B )
A．磷脂含量
B．蛋白质的种类和数量
C．糖的种类
D．水含量
【解析】功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
3．科研上鉴别死细胞、活细胞，常用“染色排除法”，如用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。这项技术的原理是细胞膜( B )
A．具有保护细胞内部结构的功能
B．具有控制物质进出功能
C．具有信息交流功能
D．具有保障细胞内部环境相对稳定的功能
【解析】台盼蓝是细胞不需要的大分子，活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝不能进入活细胞中，而死亡细胞没有选择透过性，台盼蓝能进入死细胞中，体现细胞膜的控制物质进出功能，B正确，没有体现A、C、D项叙述的功能。
4．细胞膜承担着为细胞把守大门的任务，下列相关叙述正确的是( C )
A．电子显微镜下可看到细胞膜的流动镶嵌模型
B．镶嵌在磷脂双分子层中的蛋白质，只有水溶性部分
C．冰冻细胞膜后撕裂，裂面上的颗粒是蛋白质
D．膜蛋白在膜中可以像磷脂一样容易移动
【解析】细胞膜的流动镶嵌模型是用荧光标记法构建起来的物理模型，电子显微镜下能看到细胞膜呈现暗—明—暗三层，但看不到细胞膜的流动镶嵌模型，A错误；组成细胞膜的蛋白质和磷脂分子一样，有水溶性部分，也有脂溶性部分，B错误；细胞膜上，蛋白质分子有的镶嵌、有的横跨磷脂双分子层，所以冰冻细胞膜后撕裂，裂面上的颗粒是蛋白质，C正确；膜蛋白可以移动，但和磷脂在膜中流动速率不一定相同，一般情况下，膜蛋白没有磷脂移动那样容易，D错误。
5．如图中，U形管R端装有蛋清溶液，S端内为清水，并被一半透性膜(X)隔开。向S端加入双缩脲试剂，预计一段时间后( B )
A.S端呈紫色，液面高于R端
B．S端呈蓝色，液面低于R端
C．R端呈蓝色，液面高于S端
D．R端呈紫色，液面低于S端
【解析】依据渗透作用的条件可知：R端蛋清溶液浓度较高，吸水能力较强，R端液面高于S端液面，半透膜的存在使得蛋白质分子不能通过X，所以S端溶液呈蓝色(双缩脲试剂的颜色)。
6．脂质体是根据磷脂分子可在水中形成稳定的脂质双层膜的原理而制备的人工膜。单层脂分子铺展在水面上时，极性端(亲水)与非极性端(疏水)排列是不同的，搅拌后形成双层脂分子的球形脂质体(如图)。回答下列问题：
(1)将某细胞生物膜脂质体置于清水中后，一段时间后发现，脂质体的体积为细胞面积的二倍。这一事实说明该细胞可能为__A__。
A．猪的红细胞 B．猪的肝细胞
C．鸡的红细胞
(2)下列能正确表示细胞膜的亚显微结构的模式图是__B__。
A B C D
(3)有些有机溶剂如苯酚，可溶解膜的部分结构Q，造成膜的损伤，增加膜的通透性，该Q最可能的名称是__磷脂双分子层__。动物细胞吸水膨胀时，Q的厚度变小，说明Q具有__一定的流动性__特点。试举一个体现细胞膜具有该特点的其他实例：__变形虫变形运动(白细胞吞噬病菌等)__。
【解析】(1)将某细胞生物膜脂质体置于清水中，一段时间后发现，脂质体的体积为细胞面积的二倍，说明细胞内无其他细胞器膜存在，高等哺乳动物的成熟红细胞没有细胞器和细胞核存在，故选A。(2)根据亲水头部和疏水尾部以及糖蛋白位于膜外的特点，应选B。(3)生物膜的基本骨架是磷脂双分子层，该部分被溶解，细胞膜透性增强；动物细胞吸水膨胀时，Q的厚度变小，体现了细胞膜具有(一定)流动性的特点，类似的例子还有变形虫的变形运动、白细胞吞噬病菌等。知识目标
核心素养
1.概述细胞膜的“流动镶嵌模型”的基本内容，体会建立模型是解决问题的科学方法之一。
2．举例说出细胞膜的选择透过性。
3．说出膜组成成分的生理作用。
4．说出植物细胞壁的组成和生理作用
1.运用对照方法于课堂实验，提高学生的实验能力。
2．分析磷脂分子在不同条件下的排列方式，提高运用和处理信息的能力。
3．探讨细胞膜结构模型，认同生物体结构与功能相统一的生物学观点，树立辩证唯物主义观点
物质
种类
膜的
类别
蛋白质
/%
脂质(主要是磷脂)/%
糖类/%
变形虫
细胞膜
54
42
4
小鼠肝
细胞膜
44
52
4
人红细
胞膜
49
43
8
知识点一 活动“通过模拟实验探究膜的透过性”和细胞膜具有选择透过性
1．半透膜定义：一些膜具有一定大小的孔径，水等小分子和离子可以自由通过，而蛋白质、淀粉等__大分子__则无法通过，这种膜称为半透膜。__透析膜__就是一种半透膜。
2．方法步骤
(1)取A、B两个透析袋，将等量的__淀粉__溶液和葡萄糖溶液分别装入A、B透析袋中。透析袋两端用细线系紧。
(2)将透析袋一端的细线绑在玻璃棒中央，透析袋置于烧杯内，玻璃棒横置于烧杯上方。
(3)向烧杯内注入等量蒸馏水，直至淹没透析袋。向A组透析袋外面的蒸馏水中加入适量__碘碘化钾__溶液。
(4)静置12 h。观察A组实验现象；取B组透析袋外面的蒸馏水2 mL，加入2 mL__本尼迪特__试剂，热水浴2～3 min，观察颜色变化。
3．细胞膜又叫质膜，将细胞与__周围环境__区分开。细胞膜可以控制物质进出，选择性地吸收营养物质和排出代谢产物，保持细胞内生化反应有序进行。这一特性称为细胞膜的__选择透过性__。例如，海带细胞内碘浓度远__高__于周围海水，人的组织细胞中的__K＋__的浓度比细胞外高，而Na＋的浓度比细胞外低。
知识点二 细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成
1．磷脂
(1)元素组成：__C、H、O、P__，有些磷脂还含有__N__元素。
(2)分子特点：两性物质。
(3)作用：在水中可形成双层结构，称为__磷脂双分子层__，构成细胞膜的__基本骨架__。
2．膜蛋白
(1)概念：__细胞膜__上的蛋白质。
(2)组成：水溶性部分和__脂溶性__部分。
(3)作用：细胞的功能越多，其膜蛋白的__种类__和数量就越多。细胞膜的功能主要通过膜蛋白来实现。
(4)案例：控制物质进出细胞的__转运蛋白__；有些膜蛋白催化特定化学反应；同一组织的相邻细胞间通过某些膜蛋白__紧密连接__在一起；某些膜蛋白接收外界信息或刺激，激活细胞内相应生理生化反应，在细胞与外界的__信息交流__和细胞识别中发挥重要作用，如胰岛素受体。
3．胆固醇
(1)存在范围：__动物__细胞膜。
(2)存在区域：磷脂双分子层的__疏水__环境中，具有一个很小的亲水基团，与磷脂__头部__连接。
(3)作用：对细胞膜中磷脂分子的活动具有__双重调节__作用。
知识点三 生物膜具有流动性
1．流动镶嵌模型的提出者：辛格和尼克尔森。
2．流动镶嵌模型的内容：磷脂双分子层构成了生物膜的__基本骨架__；蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的全部或部分嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，体现了膜内外结构的__不对称__性；磷脂和蛋白质位置不是固定的，生物膜具有一定__流动__性。
知识点四 细胞壁是植物、真菌和大多数原核细胞的外层结构
1．植物细胞壁的物质组成：主要是__纤维素__，还含有果胶。
2．细胞壁的特点：__全透性__。
3．细胞壁的作用：保护细胞、维持细胞形态、加强细胞的机械强度、参与细胞间的相互__粘连__，是激素等化学信号传递的__介质__和通路。
小思考：为什么植物细胞与周围环境区分开的结构是细胞膜，却不是细胞膜外面的细胞壁？
【答案】细胞膜能作为细胞与周围环境区分开的结构是因为其具有控制物质进出的功能，而细胞壁具有全透性，任何物质都可以进出。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)细胞之间的识别主要取决于磷脂分子。( × )
(2)能使动物细胞膜比较坚实的物质是磷脂。( × )
(3)膜内外两侧的膜蛋白种类往往有较大差异。( √ )
(4)蚕豆叶肉细胞中具有细胞壁且成分不含纤维素。( × )
(5)细胞膜上的蛋白质是静止的，磷脂具有流动性。( × )
(6)膜蛋白在膜内外分布具有对称性。( × )
2．案例分析：人们对细胞膜的结构和组成的研究经历了一个漫长的过程。请根据所学知识，回答下列问题。
(1)早在19世纪末期，研究人员就曾选用500多种化学物质对细胞膜的透性进行了上万次的研究。研究发现：凡是溶于脂质的物质，很容易穿过细胞膜；不易溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。这一现象的原因可能是细胞膜含有大量__脂质__。
(2)1933年研究人员发现：蛋白酶能够使细胞膜分解，这表明__细胞膜中含有蛋白质__。
(3)通过其他方法，测得多种细胞膜的化学成分，如下表：
根据上表数据，分析构成不同细胞的细胞膜在化学组成上的共同点是__组成不同细胞的细胞膜的物质种类相同__；主要区别是__组成不同细胞的细胞膜的物质含量不同__。
【解析】(1)溶于脂质的物质很容易穿过细胞膜，说明细胞膜含有脂质。(2)蛋白酶能水解蛋白质，细胞膜能被蛋白酶分解，说明其中含有蛋白质。(3)从表格中可看出，各种细胞膜中都含有蛋白质、脂质和糖类，但不同的细胞膜中其含量有差别。
eq \(\s\up7(),\s\d5( \a\vs4\al(活动“通过模拟实验探究膜的,透过性”的实验结果及分析)))
(1)A组加入碘碘化钾溶液后，烧杯内蒸馏水呈现什么颜色？静置12 h后颜色又如何？原因是什么？透析袋内淀粉溶液颜色有何变化？
(2)A组实验说明了什么？
(3)本尼迪特试剂检测的现象是什么？B组实验说明了什么？
【答案】(1)烧杯内蒸馏水呈现棕色；静置12 h后，还是呈现棕色，说明烧杯中没有淀粉，也就是淀粉不能从透析袋中进入烧杯中；透析袋内淀粉溶液颜色变蓝色。
(2)A组实验中碘碘化钾可以通过透析袋，而淀粉分子无法通过，说明了半透膜对分子进出具有半透性。
(3)出现红黄色沉淀，证明了葡萄糖分子可以穿过半透膜，说明了半透膜对分子进出具有半透性。
eq \a\vs4\al(典例) 一些膜具有一定大小的孔径，水等小分子和离子可以自由通过，而一般的大分子物质无法通过，这种膜称为半透膜。利用半透膜进行的“通过模拟实验探究膜的透过性”活动，下列叙述错误的是( D )
A．淀粉实验组静置12 h后，透析袋内的溶液变蓝
B．淀粉实验组静置12 h后，透析袋外的蒸馏水无明显颜色变化
C.该活动说明，葡萄糖分子和碘可以通过半透膜，而淀粉分子无法通过
D．葡萄糖实验组静置12 h，在蒸馏水中直接加入本尼迪特试剂后，出现红黄色沉淀
【解析】透析袋膜相当于半透膜，淀粉实验组静置12 h后，透析袋内淀粉无法出去，碘碘化钾可以通过半透膜，则透析袋内淀粉溶液遇碘变蓝，透析袋外的蒸馏水无明显颜色变化，A、B正确；该活动说明，透析膜具有一定大小的孔径，葡萄糖分子和碘可以通过半透膜，而淀粉分子无法通过，C正确；葡萄糖实验组静置12 h，葡萄糖进入蒸馏水中，应取透析袋外面蒸馏水2 mL，滴加本尼迪特试剂，热水浴加热后才会出现红黄色沉淀，D错误。
1．如下图实验装置所示，一段时间后，含液体②的半透膜袋萎缩，而含液体①的半透膜袋坚挺变硬，请推测三种溶液的浓度关系为( B )
A．①＞②＞③ B．①＞③＞②
C．③＞①＞② D．③＞②＞①
【解析】由题意可知，含①的半透膜袋变得坚挺，说明①＞③；含②的半透膜袋萎缩，说明③＞②。综上所述，B符合题意。
2．如图甲烧杯中是5%的淀粉溶液，图乙烧杯中是5%的葡萄糖溶液，将装有蒸馏水的透析袋分别放入图甲、乙烧杯中(水和葡萄糖分子能通过透析袋的膜)放置一段时间后( D )
A.图甲烧杯中透析袋外的淀粉溶液浓度不变
B．图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖溶液浓度不变
C．图甲烧杯中透析袋内的液体加入碘碘化钾溶液后呈蓝色
D．图乙烧杯中透析袋内的液体加入本尼迪特试剂水浴加热后呈红黄色
【解析】将装有蒸馏水的透析袋分别放入甲、乙烧杯中，放置一段时间后，甲烧杯中由于淀粉不能进入透析袋，但水分可以进入淀粉溶液中，淀粉溶液浓度会降低，A错误；由于水和葡萄糖分子都能通过透析袋的膜，相当于乙烧杯中增加了水分，葡萄糖溶液浓度降低，B错误；由于淀粉不能通过透析袋，所以图甲烧杯中透析袋内的液体加入碘碘化钾溶液后不会呈蓝色，C错误；由于葡萄糖可以透过透析袋，所以图乙烧杯中透析袋内的液体加入本尼迪特试剂水浴加热后呈红黄色，D正确。
3．关于选择透过性膜与半透膜的关系，正确的说法是( D )
A．活细胞的生物膜不具有选择透过性
B．具有半透性就一定具有选择透过性
C．死细胞的生物膜不具有半透性
D．具有选择透过性就一定具有半透性
【解析】活细胞的生物膜具有选择透过性，A错误。具有半透性的不一定有选择透过性，B错误。死细胞的生物膜不具有选择透过性，但还具有半透性，C错误。具有选择透过性的一定有半透性，D正确。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 生物膜的流动镶嵌模型))
(1)细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇。
(2)糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。
(3)脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的，而是呈不对称性分布。
eq \a\vs4\al(典例) 细胞膜的流动镶嵌模型如图所示，①～④表示其中的物质。下列叙述正确的是( D )
A.①在细胞膜的内外侧均有分布，与细胞间的识别有关
B．②构成细胞膜的基本骨架，不参与细胞膜执行的功能
C．③分布于细胞膜中，能催化细胞膜中发生的生化反应
D．④有脂溶性和水溶性两部分，可控制某些离子出入细胞
【解析】①为糖蛋白，与细胞间的识别有关，但只存在于细胞膜外表面，故A错误；②为磷脂分子，也参与细胞膜物质运输的功能，如脂溶性物质，故B错误；③为胆固醇，分布于细胞膜中，但酶的本质为蛋白质或RNA，故胆固醇不能催化细胞膜中发生的生化反应，故C错误；④为膜蛋白，分为脂溶性和水溶性两部分，转运蛋白和通道蛋白属于膜蛋白，可控制某些离子出入细胞，故D正确。
1．下列关于生物膜研究的描述，符合客观实际的是( A )
A．生物膜的磷脂分子在膜中的位置并不固定
B．红、绿荧光标记人、鼠细胞融合实验证明了膜上的磷脂分子都处于运动状态
C．流动镶嵌模型表明了生物膜在结构上是不对称的
D．所有生物膜的结构和功能都是相同的，如糖蛋白都是位于膜的外侧并具有识别作用
【解析】磷脂分子可运动，所以其位置并不固定，A正确；红、绿荧光标记人、鼠细胞融合实验证明膜上的蛋白质分子处于运动状态，B错误；流动镶嵌模型仅说明蛋白质的分布是不对称的，C错误；生物膜的结构和功能是相似的，不完全相同，如只有细胞膜上有糖蛋白，细胞器膜和核膜上都没有糖蛋白，D错误。
2．如图是某动物细胞膜的结构模式图，①～③表示物质。有关叙述错误的是( C )
A.①与细胞间的信息交流功能有密切关系
B．②的种类和数量与细胞膜的功能有关
C．③是两性分子，内外两层是完全相同的
D．①②③在细胞膜上都不是静止的
【解析】①糖蛋白与细胞间的信息交流功能有密切关系，A正确；②蛋白质的种类与数量越多，细胞膜的功能越复杂，B正确；③磷脂分子是两性分子，磷脂双分子层的两层并不是完全相同的，C错误；细胞膜具有流动性特点，就是指在细胞膜的这些组成分子都是可以运动的，D正确。
3．对细胞膜成分和结构的探索经历了漫长的历程，下列结论(假说)对应错误的是( C )
A．根据脂溶性物质更易通过细胞膜推测细胞膜是由脂质组成的
B．根据提取哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层的面积是该红细胞表面积的2倍，推测细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层
C．根据电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯逊认为所有的细胞膜都由脂质—蛋白质—脂质三层结构构成
D．小鼠细胞—人细胞融合实验可证明细胞膜具有流动性
【解析】根据脂溶性物质更易通过细胞膜可推测细胞膜是由脂质组成的，A正确；哺乳动物成熟红细胞的膜结构中只有一层细胞膜，根据脂质铺展成的单分子层的面积是该红细胞表面积的2倍，可推测细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层，B正确；根据电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯逊认为所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，C错误；小鼠细胞—人细胞融合实验可证明细胞膜具有流动性，D正确。
eq \(\s\up7(),\s\d5())
(1)细胞膜的结构特点——具有一定的流动性
①结构基础：构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。
②实例证明：变形虫运动、白细胞的吞噬作用等。
③膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高，膜的流动性加快。
(2)细胞膜的流动性和选择透过性的关系
①区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。
②联系：流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性。
eq \a\vs4\al(典例) 关于细胞膜结构和功能的叙述，错误的是( C )
A．脂质和蛋白质是组成细胞膜的主要物质
B．精子与卵细胞的识别与结合依赖细胞的直接接触
C．只有细胞产生的废物才能排到细胞外
D．癌细胞的转移与癌细胞膜成分的改变有关
【解析】细胞膜主要是由脂质和蛋白质构成的，A正确；精子与卵细胞的识别与结合依赖于细胞的直接接触，B正确；细胞排到细胞外的可以是代谢废物，也可以是分泌产物，如胰岛素、消化酶等，C错误；癌细胞的转移与癌细胞膜上的粘连蛋白减少有关，D正确。
1．关于细胞膜的叙述，错误的是( D )
A．细胞膜是一种选择透过性膜
B．流动性是生物膜重要的结构特性
C．氨基酸借助膜蛋白可通过细胞膜
D．细胞识别与糖蛋白中的蛋白质有关，与糖链无关
【解析】细胞膜具有选择透过性的特点，A正确；细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，B正确；氨基酸通过细胞膜需要借助细胞膜上的载体蛋白，C正确；糖蛋白是一种含有寡糖链的蛋白质，所以细胞识别与糖蛋白中的蛋白质有关，也与糖链有关，D错误。
2．下列有关生物膜的叙述，错误的是( B )
A．参与细胞膜组成的脂质主要是磷脂
B．用蛋白酶处理生物膜可改变其组成，不改变其通透性
C．生物膜中不一定含有胆固醇
D．小鼠细胞与人细胞的细胞膜在一定条件下能够发生融合
【解析】细胞膜中的脂质主要是磷脂，还有少量的胆固醇，A正确；用蛋白酶处理可分解膜上的蛋白质，从而改变细胞膜的通透性，B错误；胆固醇主要存在于动物细胞中，C正确；人、鼠细胞在一定条件下融合，体现了膜的流动性，D正确。
3．下列关于细胞膜流动性的叙述，错误的是( C )
A．科学家用红、绿两种颜色的荧光染料分别标记人与小鼠细胞膜上的蛋白质，然后再将两种细胞融合成一个细胞，最终发现细胞膜上红、绿荧光染料均匀分布，体现了细胞膜的流动性
B．膜的流动性与温度有关，在一定范围内，温度越高，膜的流动性越大
C．细胞膜的流动性决定了大部分物质能够自由地通过细胞膜
D．细胞膜的流动性对于完成各种生理功能，如物质的透过、膜内外信息的传递等非常重要
【解析】用红色荧光染料标记的人细胞膜上的蛋白质与用绿色荧光染料标记的鼠细胞膜上的蛋白质在融合细胞中分布均匀，说明细胞膜的蛋白质分子是可以运动的，体现了细胞膜具有流动性的特点，A正确；膜的流动性与温度有关，在一定范围内，温度越高，膜的流动性越大，但超过一定温度，膜会失去活性，B正确；细胞膜的选择透过性，决定了只有某些物质能够通过细胞膜，C错误；细胞膜的流动性对于完成各种生理功能，如物质的透过、膜内外信息的传递等非常重要，D正确。
归纳总结
细胞膜能控制对营养物质的吸收及有害废物的排出，防止病菌、病毒的侵入，但是这种控制作用也是相对的。细胞一旦死亡，细胞膜的选择透过性也会丧失。
(1)莲“出淤泥而不染”的事例说明细胞膜的功能特性是选择透过性，主要体现在对营养物质的吸收及有害废物的排出，防止病菌、病毒的侵入等方面。
(2)细胞膜有选择透过性，用一定量的糖和醋腌制大蒜，可得到美味的糖醋蒜，原因是腌制大蒜的过程中细胞死亡，细胞膜变成全透性膜，糖和醋进入细胞。
(3)有些病毒和病菌也能进入细胞，使生物体患病，这说明细胞膜控制作用的相对性。
1．下列哪种细胞没有细胞壁( A )
A．红细胞 B．叶肉细胞
C．大肠杆菌 D．酵母菌
【解析】红细胞属于动物细胞，无细胞壁，A符合题意；叶肉细胞属于植物细胞，有细胞壁，B不符合题意；大肠杆菌是一种细菌，有细胞壁，C不符合题意；酵母菌是一种真菌，有细胞壁，D不符合题意。
2．细胞膜功能的复杂程度，主要取决于膜上的( B )
A．磷脂含量
B．蛋白质的种类和数量
C．糖的种类
D．水含量
【解析】功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
3．科研上鉴别死细胞、活细胞，常用“染色排除法”，如用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。这项技术的原理是细胞膜( B )
A．具有保护细胞内部结构的功能
B．具有控制物质进出功能
C．具有信息交流功能
D．具有保障细胞内部环境相对稳定的功能
【解析】台盼蓝是细胞不需要的大分子，活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝不能进入活细胞中，而死亡细胞没有选择透过性，台盼蓝能进入死细胞中，体现细胞膜的控制物质进出功能，B正确，没有体现A、C、D项叙述的功能。
4．细胞膜承担着为细胞把守大门的任务，下列相关叙述正确的是( C )
A．电子显微镜下可看到细胞膜的流动镶嵌模型
B．镶嵌在磷脂双分子层中的蛋白质，只有水溶性部分
C．冰冻细胞膜后撕裂，裂面上的颗粒是蛋白质
D．膜蛋白在膜中可以像磷脂一样容易移动
【解析】细胞膜的流动镶嵌模型是用荧光标记法构建起来的物理模型，电子显微镜下能看到细胞膜呈现暗—明—暗三层，但看不到细胞膜的流动镶嵌模型，A错误；组成细胞膜的蛋白质和磷脂分子一样，有水溶性部分，也有脂溶性部分，B错误；细胞膜上，蛋白质分子有的镶嵌、有的横跨磷脂双分子层，所以冰冻细胞膜后撕裂，裂面上的颗粒是蛋白质，C正确；膜蛋白可以移动，但和磷脂在膜中流动速率不一定相同，一般情况下，膜蛋白没有磷脂移动那样容易，D错误。
5．如图中，U形管R端装有蛋清溶液，S端内为清水，并被一半透性膜(X)隔开。向S端加入双缩脲试剂，预计一段时间后( B )
A.S端呈紫色，液面高于R端
B．S端呈蓝色，液面低于R端
C．R端呈蓝色，液面高于S端
D．R端呈紫色，液面低于S端
【解析】依据渗透作用的条件可知：R端蛋清溶液浓度较高，吸水能力较强，R端液面高于S端液面，半透膜的存在使得蛋白质分子不能通过X，所以S端溶液呈蓝色(双缩脲试剂的颜色)。
6．脂质体是根据磷脂分子可在水中形成稳定的脂质双层膜的原理而制备的人工膜。单层脂分子铺展在水面上时，极性端(亲水)与非极性端(疏水)排列是不同的，搅拌后形成双层脂分子的球形脂质体(如图)。回答下列问题：
(1)将某细胞生物膜脂质体置于清水中后，一段时间后发现，脂质体的体积为细胞面积的二倍。这一事实说明该细胞可能为__A__。
A．猪的红细胞 B．猪的肝细胞
C．鸡的红细胞
(2)下列能正确表示细胞膜的亚显微结构的模式图是__B__。
A B C D
(3)有些有机溶剂如苯酚，可溶解膜的部分结构Q，造成膜的损伤，增加膜的通透性，该Q最可能的名称是__磷脂双分子层__。动物细胞吸水膨胀时，Q的厚度变小，说明Q具有__一定的流动性__特点。试举一个体现细胞膜具有该特点的其他实例：__变形虫变形运动(白细胞吞噬病菌等)__。
【解析】(1)将某细胞生物膜脂质体置于清水中，一段时间后发现，脂质体的体积为细胞面积的二倍，说明细胞内无其他细胞器膜存在，高等哺乳动物的成熟红细胞没有细胞器和细胞核存在，故选A。(2)根据亲水头部和疏水尾部以及糖蛋白位于膜外的特点，应选B。(3)生物膜的基本骨架是磷脂双分子层，该部分被溶解，细胞膜透性增强；动物细胞吸水膨胀时，Q的厚度变小，体现了细胞膜具有(一定)流动性的特点，类似的例子还有变形虫的变形运动、白细胞吞噬病菌等。知识目标
核心素养
1.概述细胞膜的“流动镶嵌模型”的基本内容，体会建立模型是解决问题的科学方法之一。
2．举例说出细胞膜的选择透过性。
3．说出膜组成成分的生理作用。
4．说出植物细胞壁的组成和生理作用
1.运用对照方法于课堂实验，提高学生的实验能力。
2．分析磷脂分子在不同条件下的排列方式，提高运用和处理信息的能力。
3．探讨细胞膜结构模型，认同生物体结构与功能相统一的生物学观点，树立辩证唯物主义观点
物质
种类
膜的
类别
蛋白质
/%
脂质(主要是磷脂)/%
糖类/%
变形虫
细胞膜
54
42
4
小鼠肝
细胞膜
44
52
4
人红细
胞膜
49
43
8
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