【暑假初升高】人教版生物初三（升高一）暑假预习-（必修1）第07讲 细胞膜的流动镶嵌模型 讲学案

第07讲 细胞膜的流动镶嵌模型

       【学习目标】

1.通过对细胞膜结构的探索学习，了解细胞膜膜的结构模型。

2.通过比较不同的细胞膜结构模型，阐明细胞膜的流动镶嵌模型的特点。

3.通过“脂质体药物”的分析，体会生物科学知识在解决生产、生活问题中的作用。

        【基础知识】

一、细胞膜的结构

1.糖蛋白

糖蛋白只分布在细胞膜的外表面，可通过糖蛋白的位置确定的细胞的膜内、膜外。又叫糖被功能：保护、润滑、信息识别

2.胆固醇

动物细胞膜特有的成分；调节膜的流动性，保持膜结构的稳定性。

3.磷脂

磷脂分子的组成元素是C、H、O、N、P。磷脂分子是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸头部是亲水的，脂肪酸尾部是疏水的。一个磷脂分子有一个亲水的头部和两个疏水的尾部。

二、细胞膜的流动镶嵌模型

1.细胞膜的结构示意图

图中①是糖蛋白，②是磷脂双分子层，③是磷脂分子，④是蛋白质分子。

2.细胞膜的流动镶嵌模型

细胞膜的基本支架是磷脂双分子层。蛋白质分子以不同方式镶嵌在其中，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，有的贯穿于整个磷脂双分子层。组成细胞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，因此细胞膜具有流动性。

三、细胞膜的结构和功能特点

选择透过性：

①表现：水分子，被选择的离子和小分子可以通过；大分子、不被选择的离子和小分子不能通过。

②原因：遗传决定了载体的种类和数量，载体的种类和数量决定了细胞膜的选择透过性。

③影响因素：内因是生物膜（如细胞膜）上载体的种类和数量；外因主要是温度、O2、pH等影响呼吸作用的因素。

三、细胞壁

1.细胞壁不是细胞的边界：

细胞壁具有全透性，无法在细胞壁内制造一个稳定的内部环境，因此细胞壁不是细胞的生命系统的边界，细胞膜才是。

2.不同生物细胞壁的成分不同

3.去除细胞壁的方法

植物细胞壁可用酶解法（纤维素酶、果胶酶）去除，去除后的结构是原生质体。溶菌酶可水解肽聚糖而不能水解几丁质，所以溶菌酶能杀死细菌，却对真菌基本没作用。

   【考点剖析】

考点一：细胞膜的流动镶嵌模型

例1． （2021·浙江·高考真题）质膜的流动镶嵌模型如图所示。下列叙述正确的是（　　）

A．磷脂和糖脂分子形成的脂双层是完全对称的

B．胆固醇镶嵌或贯穿在膜中利于增强膜的流动性

C．物质进出细胞方式中的被动转运过程与膜蛋白无关

D．有些膜蛋白能识别并接受来自细胞内外的化学信号

【答案】D

【解析】脂双层是指磷脂双分子层，不包括膜蛋白，是在有水的环境中自发形成的，由磷脂分子的物理性质和化学性质决定的，但具有识别作用的糖脂分子只分布在质膜的外侧，故脂双层是不完全对称的， A错误；磷脂的尾部与胆固醇一起存在于脂双层内部，而非镶嵌或贯穿在膜中，且由于胆固醇是“刚性的”，会限制膜的流动性，B错误；物质进出细胞方式中的被动转运包括扩散、渗透和易化扩散，其中易化扩散需要载体蛋白，即与膜蛋白有关，C错误；有些膜蛋白起着细胞标志物的作用，能识别并接受来自细胞内外的化学信号，D正确。

考点二、细胞膜的结构特点

例2．（2009·浙江·高考真题）对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：①用某种荧光材料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭（消失）。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即有出现了斑点。

上述实验不能说明的是

A．细胞膜具有流动性

B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合

C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率

D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率

【答案】C

【解析】该过程说明细胞膜具有流动性、荧光染料能与细胞膜组成成分结合，根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率，但不能根据荧光恢复的速率推算出物质跨膜运输的速率，因为该过程中没有发生物质跨膜运输。所以C不正确。

考点三：细胞膜的功能特点

例3．（2022·福建莆田·二模）红苋菜的叶肉细胞中含有花青素。若将刚萎蔫的红苋菜叶放入清水中，菜叶逐渐恢复坚挺，水的颜色无明显变化；若对其进行加热，随着水温升高，水的颜色逐渐变成红色。下列相关叙述错误的是（       ）

A．花青素储存在叶肉细胞的液泡中

B．水进入萎蔫的红苋菜叶不需要消耗ATP

C．红苋菜叶在恢复坚挺过程中，细胞液渗透压逐渐降低

D．高温使红苋菜叶的细胞壁失去选择透过性

【答案】D

【解析】花青素是水溶性色素，储存在叶肉细胞的液泡中，液泡膜具有选择透过性，因此，花青素不透过液泡膜被运出去，A正确；水进入萎蔫的红苋菜叶的方式是被动运输，该过程中不需要消耗ATP，B正确；红苋菜叶在恢复坚挺过程中，不断吸收水分，因而细胞液浓度下降，细胞液渗透压逐渐降低，C正确；由于生物膜的选择透过性，花青素无法扩散细胞外，高温后生物膜失去选择透过性，花青素通过液泡膜和细胞膜扩散到细胞外，但细胞壁无活性，因而不具有选择透过性，D错误。

        【真题演练】

1.（2017·全国·高考真题改编）下列关于细胞结构与成分的叙述，错误的是（       ）

A．细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测

B．检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色

C．观察酵母菌的细胞壁时，碘液不能使细胞壁呈蓝色

D．斐林试剂是含有Cu2+的碱性溶液，可被葡萄糖还原成砖红色

1.【答案】B

【解析】用台盼蓝鉴定细胞死活，被染色的细胞是死细胞，因为死细胞的细胞膜失去了对台酚蓝的选择透过性，能进去而被染成蓝色，如果细胞膜结构不完整台盼蓝也能进去，故也能判断细胞膜结构的完整性，A正确；双缩脲试剂是用来检测蛋白质中肽键的，不能检测氨基酸的含量，B错误；酵母菌细胞壁不含淀粉，碘液不能使酵母菌的细胞壁呈蓝色，C正确；斐林试剂是含有Cu2+的碱性溶液，可被葡萄糖还原成砖红色，使用时需现配现用，D正确。

2．（2017·浙江·高考真题改编）以玉米籽粒为实验材料进行“验证活细胞吸收物质的选择性”活动。下列叙述错误的是（   ）

A．实验前将玉米籽粒放在20～25℃温水中浸泡适当时间

B．先纵切并观察其颜色变化，再用红墨水染色玉米籽粒

C．未煮熟的玉米胚比煮熟过的染色浅，说明活细胞吸收物质具有选择性

D．若煮过的玉米胚乳与未煮过的均被染成红色，说明细胞吸收物质具有选择性

2.【答案】D

【解析】实验前将玉米籽粒放在 20～25℃温水中浸泡适当时间，增加细胞的活性，A正确；先纵切玉米籽粒，再用红墨水染色玉米籽粒，观察其颜色变化，B正确；胚细胞是活细胞，由于细胞膜具有选择透过性，不会染上颜色，煮熟过的细胞失去选择透过性，会染上颜色，如果未煮熟的玉米胚比煮熟过的染色浅，说明活细胞吸收物质具有选择性，C正确；煮过的和没有煮过的玉米胚乳着色都较深，说明成熟的胚乳细胞已经死亡, 丧失了选择性,D错误。

3．（2016·海南·高考真题）科学家用两种荧光染料分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子，将这两种标记细胞进行融合。细胞刚发生融合时，两种荧光染料在融合细胞表面对等分布（即各占半边），最后在融合细胞表面均匀分布。这一实验现象支持的结论是

A．膜蛋白能自主翻转

B．细胞膜具有流动性

C．细胞膜具有选择透过性

D．膜蛋白可以作为载体蛋白

3.【答案】B

【解析】两种荧光染料标记细胞表面的蛋白质分子，细胞刚融合时，两种染料在细胞表面对等分布，最后在细胞表面均匀分布，说明细胞膜具有流动性不能说明细胞膜在内外翻转，也不能说明细胞膜的物质运输功能。综上分析，B正确，ACD错误。

4.（2016·课标Ⅲ改编）下列有关细胞膜的叙述，正确的是（   ）

A.细胞膜两侧的离子浓度差与细胞膜控制物质进出无关

B.细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同

C.细胞生长、变形虫的变形运动过程存在膜脂的流动现象

D.膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的

4.【答案】C

【解析】活细胞的细胞膜对物质进入细胞具有控制作用，细胞需要的离子可以主动从外界吸收进入细胞导致细胞内浓度高于细胞外，细胞不需要的离子不容易进入细胞，导致细胞内浓度低于细胞外，A不正确；和细胞膜一样，线粒体膜、核膜等蛋白质在膜行使功能方面起着重要的作用，因此功能越复杂的膜，蛋白质的种类与数量就越多，线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能不同，B不正确；细胞生长、变形虫的变形运动都依赖细胞膜的流动，因此存在膜脂的流动现象，C正确；磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的分子，D不正确。

5.（2014·全国·高考真题）关于细胞膜结构和功能的叙述，错误的是

A．脂质和蛋白质是组成细胞膜的主要物质

B．当细胞衰老时，其细胞膜的通透性会发生改变

C．甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜

D．细胞产生的激素与靶细胞膜上相应受体的结合可实现细胞间的信息传递

5.【答案】C

【解析】细胞膜的主要由脂质和蛋白质组成，A正确；衰老细胞的细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低，B正确；甘油以自由扩散的方式通过细胞膜进入细胞，C错误；激素是信息分子，可与靶细胞膜上的相应受体的结合实现细胞间的信息传递，D正确。

6.（2009·北京·高考真题）细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。下列相关叙述不正确的是

A．细胞膜的糖被在细胞间具有识别作用

B．细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性

C．细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异

D．载体蛋白是镶在细胞膜内外表面的蛋白质

6.【答案】D

【解析】细胞膜上的糖蛋白具有识别作用，好比是细胞与细胞之间，或者细胞与其他大分子之间，互相联络用的文字或语言，A正确；细胞膜对物质进出具有选择性，由细胞膜本身和其上的各种蛋白质所实现，B正确；细胞膜外侧的蛋白质多与糖类结合形成糖蛋白，载体蛋白一般是指那些贯穿细胞膜两侧的，如在主动运输中起作用的蛋白质，C正确；载体蛋白是镶、嵌或贯穿于磷脂双分子层中的蛋白质，D错误。

       【过关检测】

1．科学家从细胞膜成分入手探索生物膜结构，提出生物膜的流动镶嵌模型，下列关于该模型的叙述错误的是（   ）

A．磷脂双分子层构成膜的基本支架

B．蛋白质分子均匀排列在磷脂分子的两侧

C．构成生物膜的磷脂分子可以运动

D．构成生物膜的大多数蛋白质分子可以运动

1.【答案】B

【解析】磷脂双分子层构成膜的基本支架，A正确；蛋白质分子不是均匀排列在磷脂分子的两侧，以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中，B错误；构成生物膜的磷脂分子可以运动，故细胞膜具有一定的流动性，C正确；构成生物膜的大多数蛋白质分子可以运动，D正确。

2．在人类对细胞膜结构的探索历程中，罗伯特森提出的三层结构模型与流动镶嵌模型的相同点是（　　）A．两种模型都认为磷脂双分子层是构成膜的基本支架

B．两种模型都认为蛋白质分子镶嵌在脂质分子中

C．两种模型都认为组成细胞膜的主要物质是蛋白质和脂质

D．两种模型都认为组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动

2.【答案】C

【解析】磷脂双分子层是构成膜的基本支架是流动镶嵌模型的内容，A错误；蛋白质分子镶嵌在脂分子中是流动镶嵌模型的内容，B错误；不论是三层结构模型还是流动镶嵌模型都是建立在生物膜主要由蛋白质和脂质组成这一基础之上的，C正确；三层结构模是静态统一模型，流动镶嵌模型认为组成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动的，D错误。

3.下列最能正确表示细胞膜的结构的是(　　)

A　　　　　B　　　　　C　　　　　D

3.【答案】C

【解析】磷脂的一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾,其疏水的“尾”只能位于膜的中央，“头”则位于膜的外侧和内侧，构成双分子层，A、B不正确；糖蛋白是细胞膜外表面上由蛋白质和糖类结合形成的，C正确、D不正确。

4.下列不符合生物膜的流动镶嵌模型的说法是(　　)

A.磷脂双分子层可以自由移动，具有流动性

B.磷脂双分子层中磷脂分子的疏水端位于膜的内部

C.嵌入磷脂双分子层的蛋白质分子大多能运动

D.流动镶嵌模型能够解释变形虫运动但不能解释细胞间信息传递

4.【答案】D

【解析】表面的流动镶嵌模型认为构成细胞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。A、C符合；磷脂分子疏水的“尾”只能位于膜的中央，“头”则位于膜的外侧和内侧，构成磷脂双分子层，C符合；糖蛋白是细胞膜外表面上，是细胞与细胞之间、细胞与其他大分子之间相互联络媒介，可以解释细胞间信息传递，D不符合。

5.下图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，有关叙述错误的是(　　)

A.a指磷脂分子的尾部，具有疏水性

B.c指磷脂分子的头部，具有亲水性

C.糖蛋白在细胞膜的内外侧均有分布

D.细胞膜的功能与b的种类和数量关系密切

5.【答案】C

【解析】磷脂分子的尾部具有疏水性，位于细胞膜的内部，A正确；磷脂分子的头部具有亲水性，位于细胞膜的内外两侧，B正确；糖蛋白分布在细胞膜的外表面，C错误；b表示蛋白质，细胞膜的功能与蛋白质的种类和数量关系密切，D正确。

6．决定细胞膜功能复杂性和细胞识别作用的物质分别是（　　）

A．淀粉和纤维素 B．纤维素和糖蛋白

C．蛋白质和糖类分子 D．蛋白质和磷脂

6.【答案】C

【解析】细胞膜的功能主要由其上的蛋白质来行使，所以决定细胞膜功能复杂性的是蛋白质；细胞膜外表面的糖类分子形成糖被，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系，C正确。

7.在电子显微镜下观察细胞膜，可以看到的是两条暗带中间夹一条明带，那么关于对这两条暗带和一条明带的化学成分的说法比较准确的是(　　)

A.两条暗带的主要成分是蛋白质；明带的主要成分是磷脂，无蛋白质

B.明带的主要成分是蛋白质；两条暗带的主要成分是磷脂，无蛋白质

C.两条暗带的主要成分是蛋白质；明带的主要成分是磷脂，也有蛋白质

D.明带的主要成分是蛋白质；两条暗带的主要成分是磷脂，也有蛋白质

7.【答案】C

【解析】1959年，罗伯特森根据电镜下看到的细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构，结合其他科学家的工作提出蛋白质—脂质—蛋白质三层结构模型。选择C。

8.单纯的磷脂分子在水中可以形成双层磷脂分子的球形脂质体（如图），它载入药物后可以将药物送入靶细胞内部，下列关于脂质体的叙述正确的是

A.在A处嵌入脂溶性药物，利用它的流动性将药物送入细胞

B.在B处嵌入脂溶性药物，利用它的流动性将药物送入细胞

C.在A处嵌入水溶性药物，利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞

D.在B处嵌入水溶性药物，利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞

8．【答案】C

【解析】球形脂质体的双层磷脂分子的亲水端朝外，疏水端朝内，所以图中A处可嵌入水溶性物质，B处可嵌入脂溶性物质，利用脂质体可以和细胞膜融合的特点，将药物送入靶细胞内部，C正确。

9.荧光漂白恢复技术在细胞生物学中具有重要的应用，包括三个步骤：绿色荧光染料与膜上的蛋白质结合，细胞膜上呈现一定强度的绿色；激光照射猝灭(漂白)膜上部分绿色荧光；检测猝灭部位荧光再现速率。实验过程如图甲、乙所示。下列说法错误的是(　　)

A.该技术说明细胞膜具有一定的流动性

B.应用该技术可以测定膜上单个蛋白质的流动速率

C.降低实验温度，漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将延长

D.理论分析，漂白区域恢复足够长的时间荧光强度F2仍小于F1

9.【答案】B

【解析】由实验可知，该技术的理论基础是细胞膜具有一定的流动性；应用该技术只能测定群体蛋白质的流动速率；降低温度，膜流动性降低，恢复时间延长；由于实验时，一部分荧光消失，因此，漂白区域恢复足够长的时间荧光强度仍小于漂白前。

10．细胞膜非常薄，使用高倍显微镜也难以看清它的真面目，人们对细胞膜化学成分与结构的认识经历了很长的过程。下列关于细胞膜成分和结构探索历程的叙述正确的是（    ）

A．根据脂溶性物质容易穿过细胞膜证实细胞膜是由脂质组成的

B．对细胞膜表面张力的研究推测出膜中附有蛋白质

C．电镜下观察到的细胞膜都由脂质一蛋白质一脂质三层结构构成

D．流动镶嵌模型认为细胞膜的磷脂和蛋白质都是可以运动的

10.【答案】B

【解析】欧文顿结合大量的物质通透性实验，提出了生物膜是由脂质组成的，A错误；1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力，推测细胞膜除含脂质外，可能还附有蛋白质，B正确；罗伯特森根据电镜下看到的细胞膜清晰的暗-亮-暗三层结构，结合其他科学家的工作提出蛋白质-脂质-蛋白质三层结构模型，C错误；流动镶嵌模型表明，组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的，D错误。

11.如图表示细胞膜的亚显微结构模式图，请据图回答：

（1）图中[B]________的基本组成单位是________。构成细胞膜基本支架的结构是[　　]________。

（2）与细胞膜的识别功能有关的结构是[　　]________。

（3）吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有________性。这是因为_______________________。

（4）不同细胞细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的什么结构？________(填写标号)。

（5）细胞膜的外侧是________(选填“M”或“N”)侧，判断的依据是_______________________。

（6）细胞膜的这种结构模型被称为________。

11.【答案】（1）蛋白质　氨基酸　D　磷脂双分子层　

（2）E　糖蛋白　

（3）流动　组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都不是静止不动的，而是可以运动的

（4）B　

（5）M　M侧有多糖与蛋白质结合形成的糖蛋白，糖蛋白位于细胞膜外侧　

（6）流动镶嵌模型

 【解析】（1）图中[B]为细胞膜蛋白质，组成单位是氨基酸。细胞膜基本支架的结构是[D]磷脂双分子层。
（2）细胞膜外侧的[E]糖蛋白有细胞识别作用。
（3）吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有流动性，因为组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都能运动。
（4）细胞膜的[B]蛋白质决定细胞膜的功能。
（5）因为糖蛋白有细胞识别作用，位于细胞膜外侧，故M为细胞膜外侧。
（6）细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子组成，具有一定流动性。磷脂分子为基本骨架。蛋白质覆盖、镶嵌或贯穿其中，为流动镶嵌模型。

12.请根据以下材料设计实验，验证细胞膜具有控制物质进出的功能。

材料：红玫瑰、质量分数为15%的盐酸、蒸馏水、培养皿、量筒。

实验步骤：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________。

12.【答案】①取适量的红玫瑰花瓣，均分为两组，分别加入培养皿中，编号为A、B　

②A组加入适量的蒸馏水，B组加入等量的质量分数为15%的盐酸　

③观察A、B两组花瓣的颜色变化及溶液的颜色变化

 【解析】实验设计要遵循单一变量和对照原则。细胞膜控制物质进出细胞的功能包括：细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞；细胞不需要的物质不容易进入细胞。抗体、激素等物质在细胞内合成后，分泌到细胞外，细胞产生的废物也要排到细胞外；但是，细胞内有用的成分却不会轻易流失到细胞外。本实验应从“细胞内有用的成分却不会轻易流失到细胞外”入手。本实验的单变量是细胞是活的还是死的，因变量是玫瑰花中的物质是否能够从细胞中进入细胞外。

 【规律总结】