2022年高中生物《细胞膜的结构与功能》教案2 中图版必修1

2022年高中生物细胞膜的结构与功能教案2 中图版必修1科学工作者曾用绿色和红色荧光染料分别标记鼠和人的细胞膜上的蛋白质。当将两个细胞融合成一个细胞后，起初，一般膜发绿色荧光，另一般摸发红色荧光，在37下保温40分钟后，良种颜色的因光点均匀分布，这个实验会得出什么结论？学了本节内容你自然会知道啦！研习教材重难点& 教材文本研习 研习点1 细胞膜的分子结构（理解） 1）细胞膜的成分主要由脂类、蛋白质和糖类组成。 2）细胞膜的分子结构以磷脂双分子层为基本骨架，支持着许多蛋白质分子。 细胞膜上的蛋白质分子分为两类：一另是排布在磷脂双分子层的外侧，即镶在膜的表层；另一类蛋白质分子是嵌插在磷脂双分子层中或贯穿在整个磷脂双分子层中。在细胞膜的外表有糖被，即细胞膜的糖与某些蛋白质结合形成糖蛋白，在生命活动中有重要功能，具有保护、润滑、细胞识别、细胞通讯等功能。 3）细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子不是静止不动的，而是能够作相对的运动。这种特点对于细胞完成各种生理功能是非常重要的。 【领悟整合】1、根据对细胞膜和细胞中其他各种膜的微量化学分析结果（下表）来看，膜主要含有脂类和蛋白质两大类物质，蛋白质约占膜干重的20%70%，脂类红占30%80%。各种膜所含的蛋白质与脂类的比例同膜的功能有关，机能活动较旺盛的膜，其蛋白质含量较高，因为膜的功能主要是由蛋白质来承担的。此外，细胞膜上还含有约10%的碳水化合物，但是碳水化合物都是和膜蛋白质或脂合成糖蛋白或糖脂，分布在细胞膜的外表面。 各种膜的基本组成成 分髓鞘(包在神经纤维外)红细胞细胞膜肝细胞细胞膜心 肌线粒体叶绿体片 层大肠杆菌细 胞 膜蛋白质226060765075总脂类784040245025磷 脂33242622625糖 脂22微量0微量200胆固醇17913100其他脂类67112402、糖被具有保护和润滑作用，如消化道、呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护作用和润滑。人的血型与糖蛋白有关，在人红细胞膜的凝集原就是糖蛋白，主要有两种：A凝集原和B凝集原，具有A凝集原的为A型血，具有B凝集原的为B型，同时有A、B两种凝集原的为AB型，没有凝集原的为O型。如果B型血的红细胞进入A型的血液中，A凝集原就会被A型血的血清中的凝集素识别而发生免疫反应，红细胞凝集成团，使血液循环出现障碍。3、构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子不是静止不动的，而是能够作相对的运动，细胞膜的结构始终处于动态的变化之中。其中的脂类分子可以自由移动，蛋白质分子也可能在磷脂双分子层中作横向移动。细胞膜的结构特点对于完成各种生理功能是非常重要的。细胞膜流动性的大小与温度存在着一定的联系，一般情况下，温度高流动性大，有利于生命活动的进行，但温度过高，膜的流动性过大，甚至破坏膜的结构，就不利于生命流动的正常进行；温度低，膜的流动性下降，粘度增加，附着在其上的酶等将会失去活性，膜运输的功能也将成为不可能。所以细胞膜的这种结构模式称为“流动镶嵌模型”。 【联想发散】1、磷酸分子中脂肪酸链的不饱和性与细胞膜流动性的关系。在磷脂分子中脂肪酸链上有双键存在时，在这个双键处有一个折弯，并在双键可发生旋转，使磷脂双分子层中的各脂肪酸难以组合在一起，因而对于脂双层的流动性是非常重要的。磷脂分子中短链的脂肪酸链有增进流动性的作用。在人体内，脂肪酸链中的不饱和双键是不能合成的，它只能来自于植物脂肪，如菜油、亚麻油等。所以在人的食物结构中，植物油是不能少的，也是人体所必需的。2、胆固醇。胆固醇只存在于动物细胞中，细菌、蓝藻等原核生物和植物细胞中一般没有胆固醇。在动物细胞中，胆固醇占有较大的比例，特别是动物细胞中，几乎和磷脂分子一样多。胆固醇也是极性分子，具有防止磷脂中的脂肪酸链互相接触或结晶，因而可使的流动性不致在温度降低时而下降，保证膜流动性的稳定性。 3、细胞膜的两侧是不对称的。在膜内侧的蛋白质与外侧的蛋白质有很大的不同，膜上糖蛋白一般只分布在膜的外侧。【迁移 体验】 典例1：（xx上海卷）葡萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管，需透过的磷脂分子层数是（ ）A4层B6层C8层D10层研析：小肠粘膜上皮是由一层上皮细胞组成的，毛细血管也是由一层上皮细胞围成的，葡萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管，实际穿过两层细胞，即四层细胞膜，共8层磷脂分子。本题用到初中知识，学生必需了解小肠上皮、毛细血管的结构，否则无从下手。由此可见，高考涉及的知识面是很广的，任何一个小常识、小知识都可作为命题的素材。答案：C典例2：细胞膜具有流动性，这种结构特点是指 （ ） A整个细胞膜具有流动性 B细胞膜上磷脂是静止的，蛋白质具有流动性 C细胞膜中磷脂和蛋白质都具有流动性 D细胞膜上蛋白质是静止的，磷脂具有流动性研析：结构与功能的统一贯穿于整个生物界。细胞膜的流动性的结构基础是细胞膜中的磷脂和蛋白质都具有流动性。解本题要明晰物质的物理特性和结构特性的关系，认识细胞膜的流动性不是细胞膜的物理特性而是其结构特性。答案：C研习点2 细胞膜的主要功能（理解）1）细胞膜的生理功能很复杂，它与细胞的物质交换、细胞识别、分泌、排泄、免疫等都有密切的关系。2）细胞膜的二种跨膜运输方式的联系与区别：运输方式跨膜运输的方向是否需要载体是否耗能量实 例自由扩散高浓度低浓度不需要不消耗O2、CO2、甘油、乙醇、苯、水等主动运输低浓度高浓度需 要消 耗 K+、Na+、葡萄糖、氨基酸等3）细胞膜的功能特性选择透过性。细胞膜能让水分子自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也或以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。细胞膜的选择透过性可以从两个方面理解：一是磷脂双分子层对某些物质的不透性；二是运输物质的载体具有专一性。 细胞是生物体内最基本的结构和功能单位，但细胞功能的完成必须由细胞各结构的配合才能进行，必须强调细胞是一个完整的整体。下图表示的是细胞在完成分泌活动时细胞各结构的配合情况。 细胞膜既是细胞与外界的一个分界线，也是控制内外物质交换的重要结构，它是一个选择透过性膜，其功能的实现依赖于细胞膜的流动性和其上的载体蛋白。【归纳整理】 1、自由扩散是指被吸收的物质从浓度高的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运。这种运输过程不消耗新陈代谢过程中释放的能量。但从物理学的角度分析，物质的运输必定要消耗的能量的。自由扩散过程中分子运动的能量来自于膜两侧的浓度着中所蕴藏的势能。能够通过自由扩散方式完成跨膜动物的物质，一般都能溶于磷脂双分子层中，具有一定的脂溶性。自由扩散是细胞膜的一种简单的运输方式，通过这种方式吸收物质是被动的，主要取决于膜两侧的浓度差如下左图所示。自由扩散的速度与膜两侧该物质的浓度差成正比，如下右图所示。自由扩散的速度还与该物质分子的大小和脂溶性程度的大小有关。一般而言，分子越小，扩散速度越快，脂溶性越大，扩散速度越快。细胞膜外内 自由扩散运输速度物质浓度 主动运输的特点是被选择吸收的物质是从浓度低的一侧，通过细胞膜运输到浓度高的一侧，必须有载体蛋白质的协助才能完成，同时需要消耗新陈代谢所释放的能量（即ATP），其原理如下左图所示。如轮藻细胞中K+的含量比它所生存的水环境中K+的浓度要高出30倍，而红细胞中Na的浓度却是血浆中的1/6。从中可以看出，不论是轮藻细胞还是人的红细胞，都是不断地积累K+和运出Na+，不会使细胞膜内外的K+和Na+的浓度达到平衡。再如海带细胞中的碘浓度是海水的1000倍，但海带细胞还在不断地从海水中吸收碘。这种将物质在膜的低浓度一侧运输到高浓度，必须由ATP水解释放能量来推动，主动地从环境中吸收所需要的营养物质，排出新陈代谢产生的废物和对细胞有害的物质。主动运输对于活细胞完成各项生理活动具有重要作用。以主动运输方式运输物质的速度与该物质的浓度的关系可用下右图所示。在一定的浓度范围内，主动运输的速度随浓度的升高而增高，但达到一定浓度后，运输的速度就不再增加了，原因是细胞膜的运输该物质的载体数量有限，当载体饱和后，运输的速度也就不增加了。主动运输物质浓度运输速度K+ K+ K+K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+左右磷脂双分子层 2、细胞膜的选择透过性可以从两个方面理解：一是磷脂双分子层对某些物质的不透性；二是运输物质的载体具有专一性。这可以通过下面的实验得到证实：用带有一个小孔的隔板把水槽分成左右两室，把磷脂分子引入隔板小孔，使之成为一层薄膜。水槽左室是不加K+的溶液，右室是加入含大量K+的溶液，如右图所示。发现K+不能从右室通过磷脂双分子层进入到左室。但在膜上加入少量的缬氨酶素（一种由12个氨基酸组成的多肽），K+就能从右室进入左室。这说明缬氨酶素起到K+的载体作用。如果在右室的溶液中加入Na+，则Na+不能从右室通过膜进入左室，这说明缬氨酶素不能作为Na+的载体，说明载体具有专一性，即一种载体只有运输同一种物质或同一类的物质。【迁移 体验】 典例3：右图表示植物细胞的质膜对物质的转运。物质转运的方向如箭头所示，黑点的数量代表物质的浓度，该物质可能是：A、叶绿素B、花青素C、生长素D、尿素研析：从图中可看出，该物质的转运从低浓度到高浓度，需载体蛋白质，需消耗能量，是主动运输。而题中叶绿素和花青素是大分子物质，尿素通过自由扩散转运，生长素通过主动运输转运。答案：C典例4：如图所示，在法囊藻的细胞液中，对各种离子浓度的分析表明，细胞液中的成分与海水的成分很不相同。据图回答：（1）K+和Cl在细胞内积累，而Na+在细胞液中的含量低于在海水中的含量。这表明：_。（2）从Na+、Ca2+在细胞内外浓度看，它们有吸收方式叫_，进入细胞的转运方向是_，这种吸收方式需要的两个基本条件是_和_。（3）法囊藻的细胞液中各种离子浓度与海水中各种离子浓度不成比例，其结构基础是_。研析：解本题的关键是先看清图，然后用主动运输的概念特点去思考和分析。答案：（1）法囊藻细胞对K+和Cl的吸收具有选择性（2）主动运输 从低浓度向高浓度 载体协助 消耗能量（3）细胞膜上的载体种类和数量研习点3 细胞的内吞和外排作用 1）内吞作用：是不能穿过细胞膜的一些大分子物质、颗粒性物质和蛋白质等进入细胞内的一种方式。 内吞作用的过程是：大分子物质或颗粒性物质或蛋白质先附着在细胞膜上，由于细胞膜内陷形成小囊，这些物质就被包围在小囊内，然后小囊从细胞膜上分离下来而形成小泡，并且进入细胞内部。如初中曾经学过的变形虫吞食食物颗粒的过程是内吞作用的一种典型形式，如下图所示。 变形虫吞噬食物的过程2）外排作用：与内吞作用相反，有些物质在细胞膜内被一层膜所包围，形成小泡，小泡逐渐移到细胞表面，小泡膜与细胞膜融合在一起，并且向细胞外张开，使内含物质排出细胞外。细胞通过外排作用向外分泌物质。【归纳整理】 1、内吞作用与外排作用属于主动运输，因为它们与其他主动运输一样，也需要能量供应。有实验证明，如果氧化磷酸化被抑制，巨噬细胞的吞噬作用就会停止，如果是糖酵解被抑制则无阻碍作用。内吞与外排作用的一个重要特征，是细胞摄入的或分泌的大分子被收入在小囊泡中，而不与细胞中其他大分子或细胞器混合。小囊泡快速地大规模地形成和融合，是所有真核细胞的特征之一。 2、大分子物质通过内吞作用进入胞内，是通过受体分子介导的。首先，大分子结合到细胞表面特定的受体上，受体所处的细胞膜称为有被小窝。大分子与受体结合后，这部分细胞膜内陷，并最终从膜上脱落下来形成小囊泡，由于受体与大分子特异性结合，加之膜内陷与形成囊泡的速度极快，囊泡中含有的胞外液非常少。 3、细胞内合成的一些大分子若需转运到细胞外，首先包裹在囊泡中，然后转移到细胞膜并与细胞膜融合，囊泡中的物质排出细胞外，组成囊泡的膜成为细胞膜的一部分。胞外基质中的糖蛋白就是通过这种途径运到胞外的。对于一些特殊的细胞，它们分泌的产物如激素、神经递质等，也是通过这种方式释放到细胞外。但是，分泌产物的释放是受特定信号调节的。首先是分泌分子由囊泡包裹，移向细胞膜，当细胞接受到分泌信号后，囊泡与细胞膜融合，将分泌分子释放到胞外。【迁移 体验】 典例5：变形虫的任何部位都能伸出伪足。人体内的一些白细胞可以吞噬病菌和异物。上述生理过程的完成都依赖于细胞膜的（ ） A、选择透过性 B、流动性 C、保护性 D、主动运输研析：变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体内的一些白细胞可以吞噬病菌和异物，这是细胞的内吞作用，而细胞的内吞和外排作用都利用细胞膜的流动性。答案：B& 阅读材料研习旁栏思考题（P22）（1）比较图2-2与图2-3,动物细胞和植物细胞的结构有什么不同？答：植物细胞具有细胞壁、液泡和叶绿体，而动物细胞没有。低等植物细胞、动物细胞具有中心体，而高等植物细胞没有。旁栏思考题（P25） （2）人体的白细胞能吞噬入侵的细菌、细胞碎片及衰老的红细胞,这是细胞的什么作用?对于人体有什么意义吗？答：白细胞能吞噬体内入侵的细菌、细胞碎片及衰老的红细胞这是细胞的内吞作用，对人体的等有积极的意义。 小资料（P23） 细胞膜成分与分析方法组成细胞膜的成分可分为三大类，即膜脂、膜蛋白和糖类。几种成分所占的比例，依据膜类型的不同，细胞类型的不同，生物类型的不同以及细胞不同的发育时期而发生变化，如肝细胞膜中蛋白质与脂质的比例明显高于红细胞。膜脂是细胞膜的基本成分，约占膜成分的50%，它又包括三大类脂质分子，即磷脂、糖脂和胆固醇。磷脂含有极性的磷酸基团，以及非极性的烃链，即包括极性的头部和非极性的尾部，属双型性分子。糖脂也是双型性分子，它的结构与鞘磷脂很相似，仅由一个或多个糖基代替了磷脂酰胆碱。胆固醇分子包括三部分：作为极性头部的羟基、类固醇环和一个非极性的碳氢尾部。膜蛋白是构成细胞膜的重要组分，膜的大部分功能主要由膜蛋白完成。膜蛋白约占膜成分的40%。根据膜蛋白与膜脂的结合方式，膜蛋白可分为内在蛋白（或称跨膜蛋白）和外周蛋白。膜中的糖类约占膜成分的2%10%，它们通常与膜脂结合形成糖脂，或与蛋白结合形成糖蛋白。其中的糖类分子有单糖，也有多糖。对于组成细胞膜的基本成分，最初是通过用脂质溶剂和蛋白酶处理细胞膜来确定的。用脂质溶剂处理细胞，发现细胞膜被溶解，脂质分子进入到溶剂中，说明膜中含有脂质分子；用蛋白酶处理细胞也能破坏膜结构，说明细胞膜的化学组成中除了脂质还有蛋白质。对于一些具体的组成成分，可采用相应酶的处理来确定。例如，用卵磷脂酶处理细胞，可破坏细胞膜，证明膜中有卵磷脂的存在。对于膜中某种蛋白质功能的分析，有很多方法，其中一种是将这种蛋白质分离纯化出来，将它掺入到磷脂小泡中，形成只含一种蛋白质的磷脂小泡，然后检测蛋白质的功能。 小资料（P24） 糖 蛋 白 糖蛋白是一类复合糖或一类结合蛋白质。糖蛋白中的糖链很少含多于15个单糖单位的，因此这里讲的糖链也称寡糖链或聚糖链。 许多膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白。细胞膜中的免疫球蛋白、病毒和激素等的膜受体也常是糖蛋白；消化道上皮细胞分泌的黏液主要成分是糖蛋白；从细胞分泌到胞外体液中的蛋白质也多是糖蛋白，这些糖蛋白包括血液中存在的激素蛋白、血浆蛋白等。作为胞外基质的结构蛋白质，胶原蛋白，也是糖蛋白。糖蛋白和糖脂中的糖链序列是多变的，结构信息丰富，甚至超过核酸和蛋白质。 糖蛋白的糖链参与肽链的折叠和缔合；参与糖蛋白的转运和分泌；还参与分子识别和细胞识别，这可能是它最重要的生物学作用。分子识别是通过两个分子各自的结合部位来实现的。结合部位结构互补，相应的基团间产生足够的作用力，使两个分子结合在一起。分子识别是一种普遍的生物学现象。糖链、 蛋白质、核酸和脂质各自间以及它们相互之间都存在分子识别。细胞识别实际上就是细胞表面分子的相互识别。例如，哺乳动物的卵细胞外面有一层透明的糖蛋白外衣，称透明带，由三种糖蛋白组成，糖链能被精子表面上的受体识别，精卵识别引发精子头部释放蛋白酶和透明质酸酶，使透明带水解，精子和卵细胞的细胞膜融合，精子核进入卵细胞内。& 教材习题研习复习题（P22）一、填空题 1、脂质分子和蛋白质分子 2、选择透过性二、选择题1D 2 D 三、简答题出入细胞的物质举例物质出入细胞的方式细胞膜内、外物质的浓度的高低是否需要载体是否消耗细胞内的能量甘油自由扩散膜外浓度高、膜内浓度低不需要不消耗进入红细胞的K+主动运输膜外浓度低、膜内浓度高需 要消 耗 【知识链接】 细胞壁的结构和功能 细胞壁是在植物细胞外层形成的一种较坚硬的结构，它包围着内部的原生质体。植物体的分生组织区如茎尖和根尖，其组成的细胞具有较强的增殖能力，所产生的新细胞一般比较小，其外层具有一圈细胞壁，称为初生细胞壁。初生细胞壁比较薄，具有一定的弹性，以适应细胞的生长。高等植物的初生细胞壁在不同植物、不同器官组织和不同发育时期，成分和结构都有很大差异，但基本组成和结构是相似的，即以纤维素微纤丝为骨架，以半纤维素和果胶以及糖蛋白为基质，通过共价键和非共价键的结合，交叉形成一种高度复杂的、抗张力强的网状结构。细胞壁中存在多种酶，如过氧化物酶、磷酸酯酶、苹果酸脱氢酶等，在衰老和果实成熟时，还产生自溶酶，如纤维素酶、果胶酶等。 随着细胞的分化，植物体产生各类具有特殊功能的细胞、组织和器官，为适应其特殊生理功能的需要，其细胞壁也发生各种不同的次生修饰，如木质部中的导管和管胞，以及纤维和木纤维细胞的细胞壁都发生次生加厚。 植物细胞壁的形成，首先对细胞具有保护作用，还由于细胞壁具有较坚韧的支撑性，因此它对植物体起着骨架作用。细胞壁虽是细胞外层的一种坚韧的结构，但它并未将相邻细胞完全隔离，细胞间存在着一种穿过细胞壁的特殊结构，即胞间连丝，它使细胞间能进行物质和信息的交流。同时细胞壁还具有运输功能。特化的细胞一般都产生具有某种相应功能的细胞壁。探究解题新思路& 基础思维探究 基础发散型【例1】食醋中醋酸分子是活细胞所不选择的小分子物质，蔗糖是被选择的大分子物质用食醋和蔗糖可将新鲜蒜头腌制成糖醋蒜头，这是因为（ ） A、醋酸和蔗糖分子均存在于活细胞的间隙中 B、醋酸和蔗糖分解后被吸收 C、腌制时间长，两种物质缓慢地渗入细胞内部 D、醋酸杀死细胞，使细胞膜失去选择透过性解析：细胞膜具有选择透过性，当细胞膜失去活性，其选择透过性也就丧失，膜内外大分子物质也可自由出入。题中醋酸杀死细胞，使细胞膜失去选择透过性，蔗糖可进入细胞。答案：D误点警示：解本题的关键是理解细胞膜具有选择透过性的功能特点。变式拓展（1）葡萄糖可以通过细胞膜进入细胞内。假设葡萄糖在进入红细胞之前必须先与细胞膜上的载体结合，这种结合的速率会影响葡萄糖进入细胞的快慢。下图中a、b、c分别代表甲、乙丙三种不同的细胞其葡萄糖的吸收曲线。那么，在葡萄糖浓度较低的情况下，这三种细胞对葡萄糖吸收快慢的程度是（ ） A甲细胞的吸收最快，乙细胞次之 B乙细胞的吸收最快，丙细胞次之 C丙细胞的吸收最快，甲细胞次之 D三种细胞的吸收速率相似 基础拓展型D气味分子【例2】xx年诺贝尔生理学或医学奖，授予美国科学家理查德 阿克塞尔和琳达巴克，以表彰两人在气味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出的贡献。现在我们已知道，一种嗅觉受体细胞只拥有一种类型的气味受体，每个单独的嗅觉受体细胞只表达一种并且只有一种气味受体基因。气味受体有多少，就有多少类型的嗅觉受体细胞。每一种受体能探测到有限数量的气味物质。当气味物质分子流动到我们的鼻端黏膜处的嗅觉受体细胞处时，气味物质分子可以粘附于细胞膜上特殊的气味受体上；我们基因的3被用来编码嗅觉受体细胞细胞膜上的不同气味受体。右上图为嗅觉受体细胞膜模式图(局部)。请据图回答：（1）该图表明气味物质是否已进入嗅细胞?_ _，作出这一答案的依据是 。组成A的主要矿质元素是_，C代表 。（2）气味物质分子首先要与图中 结合，才有产生嗅觉的可能。（3）图中A具有特异性，这种特异性最终是由 决定的。（4）某些有机溶剂如苯酚，可溶解B造成膜的损伤，使嗅觉分辨能力下降，B的完整化学名称是 。（5）某同学认为图中D最可能是水分子通过细胞膜的“通道”，作出为一判断的最可能依据是B具有_特性，水不能通过仅由B组成的分子层。解析：解本题的关键是从细胞膜的结构及其功能入手。认真分析细胞膜亚显微结构模式图，掌握其分子（磷脂分子、蛋白质分子、糖被等）结构，理解其流动性及其在细胞识别（信息传递）中的作用；掌握教材中物质跨膜运输示意图中，各种符号的含义。答案：（1）没有 图示表明气味分子仍存在于细胞膜外侧 N 多糖 （2）A气味受体 （3）DNA（或基因、遗传物质） （4）磷脂双分子层 (5)疏水特性误点警示：本题以书本中细胞膜的模式图为载体，考查学生图文转化的能力。识图时，要根据糖链先判断细胞膜的内外侧。变式拓展（2）处理污水时，人们设计出一种膜结构有选择地将有毒重金属阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属离子对水的污染，这试图模拟生物膜的（ ） A、选择性功能 B、流动性功能 C、主动运输 D、选择透过性& 综合思维探究 学科内综合型【例3】根据细胞膜的结构和功能特点，分析回答下列问题：1985年Orerton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞的主要成分中有 。有实验表明，将两种不同的海绵动物的细胞分散成单个的，然后将这些细胞掺在一起混合培养，发现只有同种的细胞才能结合，在这细胞识别过程中,起作用的是细胞膜上的_。1925年Gorter Grendel用丙酮提取细胞膜的脂,并将它在空气-水界面上展开时，这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的两倍,由此可以认为细胞膜由_组成。如单层脂分子的面积为S，则该细胞表面积为_。科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：先向枪乌贼神经纤维内注入微量的放射性同位素24Na,不久可测得神经纤维周围溶液中存在24Na。如果在神经纤维周围溶液中加入抑制酶活动的药物，则24Na外流迅速停止。当向神经纤维内注射新鲜ATP（能量）时，24Na又重新透出，直到ATP用完。以上实验证明：24Na通过神经纤维内注射新鲜ATP（能量）时，24Na又重新透出，直到ATP用完。以上实验证明：24Na通过神经纤维膜的方式是_，原因是_。被抑制的酶是催化_的酶。解析：本题取材于书外，原理却在书内，以细胞膜的结构和功能为核心，结合呼吸作用、ATP、糖蛋白及常识,综合性较强。根据化学上的相似相溶原理可知,材料一证明了组成细胞膜的主要成分中有脂类物质。细胞识别主要是由细胞膜上的糖被即糖蛋白质有关，糖蛋白被称为“细胞语言”。材料三，由题意可推知细胞膜由层脂分子组成，表面积为S/2。材料四说明了24Na的外流需要消耗能量即ATP，因此它的外流是主动运输方式。呼吸作用的酶被抑制后，不能提供ATP，因此24Na外流停止。答案：（1）脂类物质 （2）糖蛋白质 （3）层脂分子 S/2 （4）主动运输 需要消耗能量 呼吸作用 误点警示：纯粹单一知识点的习题现在较少见，一般都是综合性的，常结合一些日常知识或其他学科知识，这类题目的难度不大，只要能抓隹题意即可，如本题的中心是细胞膜的结构和功能特点。变式拓展 （3）取两种不同的海绵动物，使其细胞分散。然后将这些细胞掺在一起混合培养，发现只有同种细胞才能结合。这一事实体现了（ ）A细胞的接触抑制 B细胞识别C细胞免疫 D细胞融合 实验探究型【例4】水是否真能“自由”通过细胞膜？科学家开展了深入的研究。 （1）彼得阿格雷利用纯的磷脂通过一定方法制成“脂质体”（一种只由磷脂双分子层构成的泡状结构），作为细胞模型。将“脂质体”置于清水中，一段时间后发现，脂质体的形态、体积没有变化，这一事实表明_。进一步根据细胞膜的化学成份分析推测，水分子的跨膜运输不是真正的自由，它最可能与膜上_（化合物）有关。（2）彼得阿格雷从人红细胞及肾小管壁细胞的细胞膜中分离出一种分子量为28道尔顿的膜蛋白-CHIP28，并证明它就是一种“水通道蛋白”。选择这两种细胞为实验材料的主要依据是_。（3）简述证明CHIP28确实与水分子运输有关的实验基本思路。解析：通过对比知道水不是真能“自由”通过细胞膜，而细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质，由此判断水分子的跨膜运输不是真正的自由，它最可能与膜上的蛋白质有关。在设计实验时要遵循对照原则和单一变量原则。答案：（1）水分子不能通过纯粹的磷脂双分子层 蛋白质 （2）红细胞、肾小管壁细胞所处的环境中含水丰富（水分子进出这些细胞频繁，膜上与水进出有关的蛋白质丰富） （3）在脂质体中加入CHIP28，并置于清水中。相同时间后，观察并比较试验组和对照组脂质体体积变化情况误点警示：第一题中后置信息“化合物”是分析的着眼点，平时解题时既要抓问题前面的信息，也要考虑后置信息。变式拓展（4）异体器官移植手术往往很难成功，最大的障碍就是异体细胞间的排斥，这主要是由于细胞膜具有识别作用，这种生理功能的结构基础是（ ）A、细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成 B、细胞膜的外面有糖被 C、细胞膜具有一定的流动性 D、细胞膜具一定的选择透过性& 创新思维探究 信息迁移型【例5】阅读以下材料后回答问题：科学家在进行细胞膜化学成分的分析时，需制备较纯净的细胞膜。从真核细胞分离出纯的细胞膜较为困难，因为会有细胞内其他膜的混杂。而哺乳动物(或人)的成熟的红细胞，没有内膜，没有细胞核，将其特殊处理后，造成红细胞破裂发生溶血现象，再将溶出细胞外的物质冲洗掉，剩下的结构就是较纯净的细胞膜，在生物学上称为“血影”。对“血影”的分析得知其化学组成如下：蛋白质49%，脂类43%，糖类8%。有的科学家将“血影”中的脂类提取出来，使其在空气水界面上铺展成单分子层，所形成的薄膜面积是原来细胞整个表面积的2倍。(1)哺乳动物细胞内其他的膜有哪些?_。(2)如何处理红细胞才能使其发生溶血现象?_(3)红细胞溶血后，溶出细胞外的物质应该是_，这种物质的特性是_，因而使红细胞具有_的功能。(4)“血影”的化学成分中的脂类主要是哪一类?_。它是构成细胞膜的_。(5)脂类单分子层的面积是细胞表面积的2倍，这说明了_。 解析：解本题的关键是从细胞膜的结构和功能着手。细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层，所以细胞膜在空气水界面上铺展成单分子层的面积是其膜面积的2倍。 答案：(1)核膜、线粒体膜、内质网膜、高尔基体膜(2)将红细胞置于蒸馏水中使其渗透吸水而胀破(3)血红蛋白；容易与氧结合，也容易与氧分离；运输氧的功能(4)磷脂；基本骨架(5)磷脂在细胞膜中是双分子层误点警示：本题给出一定的材料，通过对材料的分析，提取有用的信息来回答问题。答题时，思路要清晰，力求联系书本的知识点，用该知识点去解决问题。变式拓展（5）科学家在制备较纯净的细胞膜时，一般不选用植物细胞，其原因是（ ） 植物细胞细胞液中的有机酸会溶解膜结构 光学显微镜下观察，植物细胞看不到细胞膜 植物细胞的细胞膜较薄 植物细胞有细胞壁，提取细胞膜的过程比较繁琐 植物细胞内会有其他膜结构干扰A B C D& 高考思维探究【例6】(xx年广东、河南高考试题) 物质进入细胞都要穿过细胞膜。不同物质穿过细胞膜的方式不同，下列各图表示在一定范围内细胞膜外物质进人细胞膜内的三种不同情况。回答下列问题： （1）据图指出A、B、C所表示的物质运输方式，A是 ，B是 ，C是 。（2）上述三种运输方式中，哪一种加入呼吸抑制剂后曲线会发生什么变化?为什么?（3）乙醇、C02、氨基酸进入细胞的方式分别是 、 、 。解析：本题考查考生的图文信息转化能力，在物质出入细胞的三种方式中，自由扩散和协助扩散属被动扩散，主动运输属主动扩散。三者区别是：扩散方向是否需要载体是否耗能自由扩散高浓度低浓度否否协助扩散高浓度低浓度需否主动运输高浓度低浓度（主要） 低浓度高浓度（也存在）需需三图明确各自横坐标和纵坐标区别后，可得结论。答案（1）自由扩散 协助扩散 主动运输 （2）主动运输 主动运输需要呼吸作用提供能量 （3）自由扩散 自由扩散 主动运输 误点警示：图文信息转化的关键是了解坐标与曲线间的关系，细胞内外的浓度是解题题眼。但主动运输不一定非要由低浓度到高浓度一侧。考向指南 本题考查学生对基础知识的识记、理解和进行知识迁移的能力，在学习过程中对基础知识、基本概念进行区别比较，理解后才记忆。考查学生对图文信息的转化能力是高考的一个方向。变式拓展（6）用呼吸抑制剂处理红细胞，其对下列物质吸收量显著减少的一组是（ ） A、甘油、CO2 B、K+、氨基酸 C、O2、H2O D、甘油、脂肪酸开拓学习新视野& 教材知识拓展【课题研究】生物体内的细胞代谢效率与物质扩散的速度有关。同种物质虽然在细胞中扩散的速度基本相同，但细胞大小不同，扩散发生的快慢会有差异。有人设计了一种模型，用于研究这一问题。实验目的：（略）实验材料：（略）实验步骤：a.用小刀将琼脂块（内含酚酞）切成三块边长分别为3cm、2cm和1cm的立方体；b.将以上三种琼脂块样品，浸入0.1%NaOH溶液中，处理10分钟；c.取出琼脂块样品，吸干浮液后，分别将每一样品切成两半，观察切面，测量每一切面上NaOH扩散的深度，记录结果并分析。（1）请你为此研究拟定一个课题名称 。（2）该研究中所用的细胞模型是 ，考虑在样品中加入酚酞是为了检测NaOH在琼脂块中的扩散深度，原因是 。（3）计算得出样品相关数据如下表：琼脂块样品表面积（cm2）体积（cm3）比值（表面积：体积）1号样品（3cm）54272：12号样品（2cm）2483：13号样品（1cm）616：1通过上表比值分析，你的结论是 ，据此推测三个样品中NaOH扩散深度依次为 。（4）通常情况下，细胞边长小于0.1cm。根据上述模型研究，可以对细胞大小与物质扩散之间的关系作出合理解释： 。研析：本题是为了研究细胞代谢效率与物质扩散速度之间的关系，而细胞大小不同，物质的扩散速度也有差异。因此可以确定课题名称为：细胞大小与物质扩散快慢之间关系的研究。研究计划及相关的数据题干中已显示。实验步骤a中所用的边长不等的立方体其实就是细胞模型，分别把他们侵入等浓度的NaOH溶液中等时，利用 NaOH遇酚变红色这一原理，在琼脂块中加入酚酞，这样将琼脂样品切开，会看到样品红色的程度，即可知NaOH扩散的深度。对琼脂样品的相关数据表分析可知：细胞边长越小，则其表面积与体积之比越大，反之则越小。因此可推知，在三个样品中，NaOH扩散深度最深的应为3号，其次为2号，最浅的为1号，也即可得出相应的结论：细胞表面积与体积之比大，则物质扩散发生得快，细胞的代谢效率高。课题研究是近年高考的一个重点，主要考查学生科学研究的能力，试题的灵活性、开放性较大，对学生的能力要求较高。研究性课题的实施过程包括：明确研究问题、制定研究计划、确定研究方法、实施研究计划、统计数据、得出结论、交流表达展示成果。 答案：（1）细胞大小与物质扩散快慢之间关系的研究；（2）不同大小的琼脂块，酚酞遇NaOH变红色；（3）细胞边长越大，其表面积与体积之比越小 深度为3号 2号1号；（4）当细胞的边长为0.1cm左右时，表面积与体积之比较大，物质扩散发生得快，细胞的代谢效率高。& 多彩生物漫步 细胞膜的主要功能 细胞膜对于细胞整个结构的完整性以及细胞的正常生命活动都是至关重要的。其功能概括起来有以下几个方面。（1）细胞的界膜这是细胞膜最重要的功能。无论是真核细胞还是原核细胞，都必定有一个由一定膜结构形成的界膜，不然的话就不会有细胞存在。细胞膜的出现使生命起源到了细胞的形式，也保证了细胞生命活动的正常进行。细胞膜的出现使各种生物大分子集中到一个相对稳定的微环境中，这样有利于细胞的物质和能量代谢，也有利于细胞的生长发育。（2）物质的跨膜运输膜的存在使细胞成为一个相对独立的系统，但细胞不是一个封闭的系统，细胞的生存、生长和发育依赖于细胞内外的物质交流。膜对于物质的运输具有选择性，只有在需要时，物质才会被运转。物质既可以从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧，也可以从浓度低的一侧转运到浓度高的一侧。前者属被动运输，不需要细胞提供代谢能量；后者属主动运输，需要细胞提供代谢能量。对于大分子的运输，细胞采用的是内吞与外排的方式，通过将物质包裹在囊泡中进行转运。（3）信号转导膜上的某些蛋白属于信号受体蛋白，这些蛋白与胞外信号分子相结合被激活，然后将信号转入胞内，再通过胞内信号转导分子沿信号通路传递，最终产生特定的生物学效应。例如，某些信号分子激活细胞膜上的受体后，可促进细胞增殖。（4）胞间连接与通讯多细胞生物体内，细胞通过细胞膜进行细胞间的多种相互作用。动物细胞间有多种连接方式，概括起来为：紧密连接、锚定连接和间隙连接，植物细胞间主要是通过细胞壁连接在一起。有些细胞连接方式主要是为细胞间的通讯提供结构基础，如动物细胞的间隙连接，在相邻细胞间形成孔道结构；植物细胞间的胞间连丝，也成为细胞间物质转运和信息交流的通道。（5）胞间的识别识别是指细胞对同种或异种细胞、同源或异源细胞以及对自己或异己分子的认识和鉴别。通过细胞表面受体与胞外信号分子的选择性相互作用，导致一系列的生理生化反应，从而实现信号传递。细胞识别是细胞发育和分化过程中一个十分重要的环节，细胞通过识别和黏着形成不同类型的组织。结合以上信息，请完成以下探究：1、（多选）下列与细胞膜功能有关的是（ ）A、识别和分泌 B、排泄和免疫 C、内吞和外排 D、支持和遗传2、科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素24Na，不久可测得神经纤维周围溶液中存在24Na。如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和ATP，测得周围溶液中24Na的量如下图实线所示。据图作出下列推断，错误的是 （ ）A“某药物”的作用机理是抑制细胞呼吸B若将纵坐标改为“细胞内24Na的量”，则对应图中虚线所示曲线（注入神经纤维中24Na的总量为2.2）C神经纤维排出24Na需要消耗ATP，24Na通过细胞膜的方式是主动运输D加入“某药物”后，溶液中24Na的量不再增加，加入ATP后，细胞中24Na的量增加优化考题新演练一、理解与应用（共55分）1构成细胞膜的基本骨架是（ ） A、蛋白质分子 B、核酸双分子层 C、脂肪分子 D、磷脂双分子层2在下列物质的离子和分子中，以自由扩散方式转移的是（ ）A、CO2、O2、H2O B、Na+、K+、Ca+ C、葡萄糖、氨基酸 D、尿素、氨基酸和甘油3关于细胞膜结构的“流动镶嵌模型”的下述论点中，揭示出不同的膜物质分子之间排列关系的论述是（ ） A、磷脂排列成双分子层 B、球蛋白分子覆盖或镶嵌于脂双层 C、两侧膜物质分子排列不对称 D、膜物质分子的运动使其有流动性4细胞膜上与细胞的识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（ ） A、糖蛋白 B、磷脂 C、脂肪 D、核酸5蛋白质是细胞膜的重要组成成分，下列能体现膜蛋白功能的是：（ ）A、细胞膜上的载体 B、A型血的人红细胞表面的凝集原是AC、B型血的人血清中的有凝集素A D、甲状腺细胞上接受促甲状腺激素的受体6如果植物细胞膜由选择透过膜变成了全透性膜，则细胞将（ ） A、缩小 B、膨胀 C、死亡 D、生长 7对细胞内各种生物膜的结构和组成的叙述错误的是（ ） A、 主要由蛋白质、脂类和少数糖类组成 B、 磷脂双分子层是各种生物膜的基本骨架 C、不同生物膜上的蛋白质的种类和数量不同 D、内质网膜上能生成高尔基体膜，说明两者化学组成完全相同8线粒体的外膜中的磷脂比内膜高2倍3倍，你认为下列解释中正确的是（ ） A、内膜上蛋白质分子多，占用空间大，所以磷脂含相对少 B、内膜的磷脂分子只有一层，所以磷脂分子相对少 C、内膜上有许多小孔，占用相当大的空间，所以磷脂分子相对少 D、内膜的磷脂分子被其它脂类替代9下列特性与细胞壁的功能有关的是（ ） A、流动性 B、保护性 C、选择通过性 D、相对稳定性10以下哪一项是主动运输的例子（ ） A、CO2由细胞进入血液 B、钠在肾小管远端的重吸收 C、氧由肺泡进入血液的运动 D、肌纤维中氧的运动11水溶性指示剂（PI）能与核酸结合而使细胞核着色，可将其应用于细胞死活的鉴别。细胞浸泡于一定浓度的PI中，仅有死亡细胞的核会被染色，但将PI注射到细胞中，则细胞核都会被着色，利用PI鉴别细胞死活的基本原理是： A、死细胞与活细胞的核酸结构不同 B、死细胞与活细胞的核酸含量不同 C、死细胞能分解染色剂PI D、活细胞的细胞膜阻止PI的进入12细胞膜脂质双分子层中，镶嵌蛋白质分子分布在（ ） A、仅在表面 B、仅在两层之间 C、仅在内表面与外表面 D、两层之间、内表面与外表面都有 二、拓展与创新（共35分）AB13右图表示细胞膜的亚显微结构，根据图回答：（1）图中的A是 ，B是 。（2）细胞膜的结构特点是 。 （3）细胞膜的生理特性是 。（4）细胞膜的基本功能是 。（5）细胞识别、物质的跨膜运动等与图中什么有关？14根据细胞膜的结构和功能特点，分析回答下列问题：（1）1985年Orerton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞的主要成分中有 。（2）有实验表明，将两种不同的海绵动物的细胞分散成单个的，然后将这些细胞掺在一起混合培养，发现只有同种的细胞才能结合，在这细胞识别过程中,起作用的是细胞膜上的_。（3）1925年Gorter Grendel用丙酮提取细胞膜的脂,并将它在空气-水界面上展开时,这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的两倍,由此可以认为细胞膜由_组成。如单层脂分子的面积为S,则该细胞表面积为_。（4）科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：先向枪乌贼神经纤维内注入微量的放射性同位素24Na,不久可测得神经纤维周围溶液中存在24Na。如果在神经纤维周围溶液中加入抑制酶活动的药物，则24Na外流迅速停止。当向神经纤维内注射新鲜ATP（能量）时，24Na又重新透出，直到ATP用完。以上实验证明：24Na通过神经纤维内注射新鲜ATP（能量）时，24Na又重新透出，直到ATP用完。以上实验证明：24Na通过神经纤维膜的方式是 ，原因是 。被抑制的酶是催化 的酶。三、综合与探究（共10分）15生物学家做了下列实验：用红色荧光染料标记人细胞膜上的蛋白质；用绿色荧光染料标记鼠细胞膜上的抗原；把人和鼠的细胞融合为一，此细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。然后把此细胞在37下培养40分钟，再检查，两种颜色的荧光均匀分布在整个细胞表面。根据上述实验现象回答下列问题： 人细胞 鼠细胞融合细胞融合细胞促融剂3740min人抗原小鼠抗原（1）人和鼠的细胞能够融合为一体，是因为其细胞膜的基本结构是 。（2）上述细胞表面的两类荧光染料最终呈均匀分布状态，这是由于细胞具有 的结果。（3）这个实验证明构成细胞膜的 分子和 分子大都是可以 的，不是静止固定的。（4）人和鼠细胞膜表面的抗原属于构成膜结构的 。答案与解析研读【变式拓展】（1）A（2）D（提示：生物膜的生理功能是选择透过性。）（3）B（4）B（提示：糖被有识别功能）（5）D（6）B（提示：主动运输需消耗呼吸作用产生的能量）【多彩生物漫步】1ABC2D创新训练1D，解析：磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架。2A，解析：CO2、O2、H2O、尿素和甘油自由扩散方式转移而Na+、K+、Ca+ 、葡萄糖、氨基酸以主动运输的方式转移。3D，解析：组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都可以运动，使其有一定的流动性。4A，解析：细胞膜上与细胞的识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是糖蛋白。5ABD，解析：凝集素存在于血清中，不属于膜蛋白。6C，解析：细胞膜的选择透过性失去，则细胞内的生命物质可以流出，细胞不需要的外界物质也可流进，细胞将死亡。7D，解析：内质网与高尔基体是两种不同的细胞器，因此两者的化学组成不可能完全相同。8A，解析：从上述材料中可以看出内膜上的蛋白质比外膜上的多，占去空间大，所以磷脂双分子所占的比例就小，磷脂的含也就双外膜少。9B，解析：变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体内的一些白细胞可以吞噬病菌和异物，说明细胞膜具有一定的流动性。10B，解析：CO2由细胞进入血液、氧由肺泡进入血液的运动 、肌纤维中氧的运动是自由扩散，而钠在肾小管远端的重吸收，是主动运输，需消耗能量。 11D、解析：活细胞的细胞膜具有选择透过性。 12D，解析：细胞膜脂质双分子层中，镶嵌蛋白质分子在磷脂双分子层之间、内表面与外表面都有。13（1）蛋白质 磷脂 （2）一定的流动性 （3）选择透过性 （4）保护和控制物质出入细胞 （5）A 14（1）脂类物质 （2）糖蛋白质 （3）层脂分子 S