浙科版 必修1 细胞膜控制细胞与周围环境的联系 教案

第二节细胞膜控制细胞与周围环境的联系
考试内容核心素养
1.细胞膜具有选择透过性 1.生命观念——基于结构与功能观分析细胞膜吸收物质具有
选择透过性的原因
2．科学探究——分析、探究膜的透性模拟实验中的操作要点、
材料处理及结果比较，提升实验分析与整合能力
3．科学思维——归纳概括细胞膜的结构组成，分析磷脂和膜
蛋白及胆固醇等分子的结构特点，明确细胞膜的功能与其各种
组分具有直接的关联性；基于模型与建模，建构生物膜的流动
镶嵌模型，并分析细胞膜流动性与细胞膜功能实现的关系；分
析植物细胞壁的构成成分及功能，并能与其他生物的细胞壁进
行比较
2.细胞膜主要由磷脂和蛋白
质构成
3.生物膜具有流动性
4.细胞壁是植物、真菌和大多
数原核细胞的外层结构
知识点(一)| 细胞膜的结构与功能
1．细胞膜具有选择透过性
(1)细胞膜又叫质膜，是围绕在细胞外层，将细胞与周围环境区分开的结构。

(2)细胞膜具有允许某种物质透过的特性，称为细胞膜对该物质的选择透过性。

(3)通过模拟实验探究膜的透过性
①将等量的淀粉溶液和葡萄糖溶液分别装入A、B透析袋，并用细线系紧。

②将透析袋一端的细线绑在玻璃棒中央，横置于两个烧杯上方。

③两烧杯中加入等量蒸馏水，直至淹没透析袋。

④向A组透析袋外的蒸馏水中加入碘-碘化钾溶液，A、B同时静置12 h；取B组透析袋外的蒸馏水2 mL，加入本尼迪特试剂进行水浴加热。

⑤观察A、B两组的颜色变化。

2．细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成
(1)磷脂
①结构模型
②模型解读
磷脂分子具有极性头部和非极性尾部。

在含水的介质中，这种两性分子只有形成双层结构才能稳定，即头部朝外，与水环境接触，尾部朝内，形成一个疏水的环境。

(2)膜蛋白：和磷脂分子一样，有水溶性和脂溶性部分。

①通常细胞的功能越多，其膜蛋白的种类和数量就越多。

②功能
a．转运蛋白有选择性地吸收或排出特定物质；
b．有些膜蛋白催化特定化学反应；
c．同一组织的相邻细胞间通过某些膜蛋白紧密连接在一起；
d．某些膜蛋白在细胞与外界的信息交流和细胞识别中发挥重要作用。

(3)胆固醇
①部位：存在于动物细胞膜的磷脂双分子层的疏水环境中。

②结构特点：具有一个很小的亲水基团，与磷脂头部连接(如下图)。

③功能
a．通过与磷脂脂肪链的相互作用，具有限制其运动、增加其有序性的作用；
b．将磷脂分子分隔开，增强其运动性。

1．判断题
(1)细胞膜能保障细胞内部环境的相对稳定(√)
(2)磷脂双分子层中间为亲水层(×)
(3)细胞膜控制着物质出入细胞的能力就是细胞膜的选择透过性(×)
(4)模拟探究膜的透过性实验中，透析膜对分子的进出具有选择透过性(×)
(5)脂溶性物质更容易通过细胞膜，与细胞膜的组成成分具有一定的关联(√)
(6)不同细胞膜上蛋白质种类和数量有差异(√)
(7)构成细胞膜的脂质主要是磷脂、油脂和胆固醇(×)
2．若将细胞膜的磷脂分子提取后放入盛水的容器中，磷脂分子的稳定分布方式为()
解析：选B磷脂分子的结构特点是具有亲水的头部和疏水的尾部，因此将细胞膜的磷
脂分子提取后放入盛水的容器中，磷脂分子亲水的头部与水接触，疏水的尾部在空气中排列成整齐的一层。

3．细胞膜的主要成分是()
A．脂质B．脂质和蛋白质
C．蛋白质D．糖类
解析：选B细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，此外还有少量糖类，B正确。

4．细胞膜的生理功能不包括()
A．将细胞与外界环境分隔开
B．控制物质进出细胞
C．进行细胞间的信息交流
D．完成细胞内的各种生命活动
解析：选D细胞膜作为系统的边界，将细胞与外界环境分隔开，A正确；细胞膜能控制物质进出细胞，B正确；细胞膜能实现细胞间的信息交流，C正确；细胞膜不能完成细胞内的各种生命活动，如DNA复制主要发生在细胞核内，D错误。

1．科学家在实验中发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜能够被溶解脂类物质的溶剂溶解，说明细胞膜中具有什么成分？
提示：根据“相似相溶”原理，细胞膜中含有脂质。

2．人的消化液中含有许多能水解蛋白质的物质，称为蛋白酶。

蛋白酶可以专一分解蛋白质。

用蛋白酶处理细胞膜，会使细胞膜分解，这种现象说明细胞膜中含有什么物质？
提示：根据酶的专一性，细胞膜中含有蛋白质。

3．将细胞膜的成分分离提纯后，加入本尼迪特试剂进行检测，发现出现红黄色沉淀，这又可以说明什么？
提示：说明质膜中含有还原糖。

1．半透膜与细胞膜透性比较
(1)透析膜对物质的透性为半透性，不具有选择透过性，即分子量小的物质可以通过，而分子量大的物质不能通过。

细胞膜对物质的透性为选择透过性，两者具有本质上的区别。

(2)细胞膜的选择透过性是一种主动的过程，一般是基于细胞的需要与不需要做出的生
理反应，并不是简单的物质大小能否进入的问题。

2．细胞膜的结构与功能的关系
(1)不同细胞膜中各组分的含量不同，与细胞的功能有关，如功能复杂的膜中，蛋白质的种类和数量多。

(2)在细胞膜的外侧，有多糖和蛋白质或磷脂相连构成糖蛋白或糖脂。

糖蛋白分布在细胞膜外，是判断膜内外侧的主要依据。

(3)细胞膜的组分也会发生变化，如癌细胞膜上粘连蛋白(糖蛋白)的含量下降。

1．关于动物细胞膜的叙述，错误的是()
A．细胞膜上的糖蛋白与细胞识别有关
B．细胞融合与细胞膜的流动性有关
C．细胞间信息交流都依赖细胞膜上的受体
D．细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的
解析：选C细胞膜上的糖蛋白位于细胞膜外侧，与细胞识别有关，A正确；细胞膜的流动性是细胞融合的基础，B正确；细胞间信息交流不都依赖细胞膜上的受体，性激素作为信息分子，接受性激素信息的靶细胞的特异性受体位于细胞质中，C错误；由于细胞膜具有流动性，故细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的，D正确。

2．如图表示各种细胞膜组成成分的含量，图示能说明的是()
A．构成细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质和糖类
B．细胞膜中的脂质和蛋白质含量的变化与细胞膜的功能有关
C．细胞膜的功能越简单，所含蛋白质的数量越多
D．蛋白质在进行细胞间的信息交流中具有重要作用
解析：选B细胞膜的成分有脂质、蛋白质和糖类，但脂质和蛋白质在膜成分中占的比例很大，是细胞膜的主要成分，A错误；膜中脂质和蛋白质的含量不同与膜的功能有关，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多，B正确；蛋白质是生命活动的体现者，细胞膜的功能越复杂，所含蛋白质的种类和数量越多，C错误；该图不能体现蛋白质在进行细胞间的信息交流中的作用，D错误。

3．有一种由人工膜制成的袋，为检测淀粉和碘能否透过该膜，现提供试剂和用具如下：铁架台、烧杯和人工膜袋各一个，1%的淀粉溶液、稀碘-碘化钾溶液和细棉线。

(1)请用上述试剂和用具，设计一个实验装置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘-碘化钾溶液中的碘能否通过该膜，请用示意图表示(加图注)。

(2)实验结果预测及分析
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________。

解析：(1)本实验的探究目的是“探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜”，实验的设计思路是把淀粉和碘-碘化钾溶液分开，分别置于半透膜的袋内和烧杯内。

在画实验装置示意图时，人工膜袋口要用细棉线扎紧，袋口要高于烧杯内液面。

(2)在进行实验结果预测时要预估到多种可能的情况，各种情况如下：一段时间后，①袋内外液体均不变蓝，表明淀粉和碘均不能通过；②袋内外液体均变蓝，表明淀粉和碘均能通过；③袋内液体变蓝，袋外液体不变蓝，表明碘能通过，淀粉不能通过；④袋外液体变蓝，袋内液体不变蓝，表明碘不能通过，淀粉能通过。

答案：(1)
(2)实验结果预测及分析：
一段时间后，
①袋内外液体均不变蓝，表明淀粉和碘均不能通过
②袋内外液体均变蓝，表明淀粉和碘均能通过
③袋内液体变蓝，袋外液体不变蓝，表明碘能通过，淀粉不能通过
④袋外液体变蓝，袋内液体不变蓝，表明碘不能通过，淀粉能通过
注：结果预测应与实验设计一致
知识点(二)| 流动镶嵌模型及细胞壁
1．生物膜具有流动性
(1)生物膜的概念及特点
①概念：细胞膜、细胞内其他的所有膜统称为生物膜。

②特点
不同部位的膜功能不同，但具有相似的物质组成和空间结构。

(2)生物膜的流动镶嵌模型
①基本模型
②模型分析
a．磷脂双分子层构成了生物膜的基本支架。

b．蛋白质分子在膜上有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、有的贯穿整个磷脂双分子层，体现了膜内外结构的不对称性。

c．蛋白质和磷脂的位置不是固定的，生物膜具有一定的流动性。

2．细胞壁是植物、真菌和大多数原核细胞的外层结构
(1)植物的细胞壁
①主要成分：纤维素、果胶等。

②特点：具有全透性，与细胞的选择透过性无关，水、离子和其他分子都极易通过。

③作用
a．保护细胞，维持细胞的形态，加强细胞的机械强度；
b．参与细胞间的相互粘连；
c．是激素等化学信号传递的介质和通路。

(2)其他细胞壁
真菌和大多数原核细胞同样具有细胞壁，但组成物质和结构与植物不同。

1．判断题
(1)细胞膜的结构特点是具有一定的流动性(√)
(2)纤维素是植物细胞壁与真菌细胞壁的共有成分(×)
(3)大鼠脾细胞与兔骨髓瘤细胞实现融合的基础是膜的流动性(√)
(4)细胞膜中磷脂分子是静止的，而蛋白质分子是可以运动的(×)
(5)质膜流动镶嵌模型是科学家们通过科学探究发现的质膜的具体结构，其真实性如同人有两只眼睛和一个鼻子那么确定(×)
2．下列细胞中具有细胞壁的是()
A．红细胞B．叶肉细胞
C．皮肤细胞D．淋巴细胞
解析：选B植物细胞具有细胞壁，真菌及细菌细胞也具有细胞壁，动物细胞不具有细胞壁，B项符合题意。

3．如图所示最能正确表示细胞膜结构的是()
解析：选C细胞膜由脂质、蛋白质和少量的糖类构成。

磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架，蛋白质覆盖、贯穿或镶嵌于磷脂双分层中。

在细胞膜的外表面，还有一些多糖与蛋白质分子结合形成糖蛋白。

4．下列关于质膜流动镶嵌模型的叙述，错误的是()
A．磷脂双分子层中的两层是完全相同的
B．细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质
C．电子显微镜技术为该模型提供了证据
D．细胞之间的识别主要取决于蛋白质
解析：选A磷脂双分子层中的两层不是完全相同的，A错误；细胞膜的主要成分是磷
脂和蛋白质，B正确；电子显微镜技术为该模型的建立提供了有力证据，C正确；细胞之间的识别主要取决于细胞膜上的糖蛋白，D正确。

5．如图是细胞膜结构图，据图回答。

([]里填写数字，________上填写文字)
(1)构成细胞膜的结构基础是[]_______________ _______________________。

(2)与细胞膜的识别功能有关的物质是[]_____________________。

(3)巨噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有流动性，这是因为________________。

(4)不同细胞的细胞膜生理功能不同，主要取决于细胞膜上的________ 种类不同。

(5)细胞膜的外侧是________(填“A”或“B”)侧，判断的依据是______________________。

解析：(1)构成细胞膜的结构基础是[1]磷脂双分子层，即细胞膜的基本支架。

(2)[2]糖蛋白的功能有进行细胞识别、保护和润滑。

(3)巨噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有流动性，因为组成质膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以移动的。

(4)不同细胞的细胞膜生理功能不同，主要取决于细胞膜上膜蛋白的种类和数量不同。

(5)A侧有多糖与蛋白质结合形成糖蛋白，则表示细胞膜的外侧。

答案：(1)1磷脂双分子层(2)2糖蛋白(3)组成质膜的磷脂分子和蛋白质分子是可以移动的(4)膜蛋白(5)A A侧有多糖与蛋白质结合形成糖蛋白
1．科学工作者用绿色和红色荧光染料，分别标记人和鼠的细胞膜上的蛋白质，然后将两个细胞融合成一个细胞。

起初，一半膜发绿色荧光，另一半膜发红色荧光。

在37 ℃下培养40分钟以后，两种颜色的荧光点均匀分布，如下图所示。

思考以下问题：
(1)人和鼠的细胞能够融合为一体，说明人和鼠的细胞膜具有什么共性？
提示：人和鼠细胞膜的基本结构是相同的。

(2)人和鼠细胞表面的两类荧光染料最终呈均匀分布状态，说明了什么？
提示：说明细胞膜具有一定的流动性，构成细胞膜的蛋白质分子是可以运动的。

(3)若在两个细胞融合成一个细胞后，将杂交细胞置于0 ℃条件下保持40 min，则融合细胞仍是一半膜发绿色荧光，另一半膜发红色荧光，这说明什么？
提示：蛋白质分子的运动受温度的影响。

2．植物细胞壁是存在于植物细胞外围的一层厚壁，是区别于动物细胞的主要特征之一。

细胞壁参与维持细胞的一定形态、增强细胞的机械强度，并且还与细胞的生理活动有关。

请思考以下问题：
(1)植物细胞壁的具体构成成分是什么？
提示：主要由纤维素组成，还含有果胶等多种物质。

(2)植物细胞壁具有支撑和保护植物细胞的作用，你能否举例支持该观点。

提示：①显微镜下观察植物细胞，植物细胞具有规则的形态；②植物细胞在清水中不会吸水胀破。

(3)细菌也具有细胞壁，其细胞壁的成分主要是肽聚糖，抗生素能够阻止肽聚糖聚合。

试根据提示信息，分析抗生素抑菌的原理。

提示：根据题干信息可知，肽聚糖构成细菌的细胞壁，而抗生素能抑制肽聚糖的聚合，可知抗生素抑菌的主要原理是抑制细菌的细胞壁形成。

1．流动镶嵌模型分析
(1)流动性：指组成细胞膜的磷脂分子、蛋白质均处于动态的运动中，并且磷脂分子的运动性较膜蛋白更容易。

细胞膜的流动性是细胞膜功能特性的基础，若是磷脂分子、膜蛋白固定不动，细胞膜的各种生理特性均无法正常实现。

(2)镶嵌：指膜蛋白在细胞膜中的分布情况，有的全部或部分嵌入磷脂双分子层，有的贯穿于整个磷脂双分子层。

膜蛋白的数量和种类与膜的功能息息相关。

2．细胞壁成分比较及植物细胞壁的透性分析
(1)细胞壁成分比较
植物细胞壁的成分为纤维素和果胶等，但真菌的细胞壁主要成分为壳多糖，细菌的细胞壁主要成分则为肽聚糖，抗生素抑制细菌增殖，主要作用机理是抑制细菌细胞壁的合成。

(2)植物细胞壁的透性
植物细胞壁虽然位于细胞膜的外侧，具有支撑和保护作用，但是细胞壁具有全透性，对物质的出入没有选择性，因此细胞壁并不是细胞的边界，而细胞的边界是具有选择透过
性功能的细胞膜。

1．下列关于植物细胞细胞壁的说法，不正确的是()
A．植物细胞都有细胞壁
B．细胞壁的化学组成中含有多糖
C．细胞壁对植物细胞有支撑和保护作用
D．细胞壁可控制物质进出细胞
解析：选D正常的植物细胞都具有细胞壁，A正确；植物细胞壁的主要成分是纤维素，纤维素是多糖，B正确；细胞壁对植物细胞具有支持和保护的作用，C正确；细胞壁具有全透性，不能控制物质进出细胞，D错误。

2．(2018·浙江11月选考改编)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()
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可自发形成双层结构，其头部和尾部均具有两性
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：选D分析图示可知，①表示糖蛋白，仅分布在细胞膜的外侧，A错误；②表示磷脂分子，其头部具有亲水性，尾部具有疏水性，整个磷脂分子为两性分子，B错误；③表示胆固醇，维持细胞膜的刚性，起催化作用的是酶，C错误；④表示膜蛋白，具有水溶性和脂溶性，若为转运蛋白，则具有控制物质出入的作用，D正确。

3．如图是科学家普遍认可的细胞膜流动镶嵌模型，下列叙述正确的是()
A．细胞膜功能的复杂性与①的种类无关
B．在有水的环境中，③可自发形成双层结构
C．②在细胞的内侧，起到信息传递作用
D．此图为电子显微镜下观察到的细胞膜亚显微结构
解析：选B细胞膜功能的复杂性与蛋白质的种类和数量有关，A错误；③是磷脂分子，其具有亲水性的头部和疏水性的尾部，因此其可自发形成双层结构，B正确；②分布在细胞膜的外侧，起到信息传递作用，C错误；此图为细胞膜的结构模型，不属于亚显微结构，D 错误。

1．如图为细胞中某一结构的局部示意图，下列说法正确的是()
A．人体血浆中含有②会引发心脑血管疾病
B．由①组成的膜称为磷脂双分子层，细胞膜由两层磷脂双分子层组成
C．②是脂溶性的，分布在磷脂双分子层内部，其元素组成为C、H、O
D．①中的两层结构完全相同，②使该结构具有一定的流动性
解析：选C血液中高胆固醇可能会引发心脑血管疾病，A错误；①表示磷脂双分子层，是构成细胞膜的基本骨架，细胞膜只有一层磷脂双分子层，B错误；②表示胆固醇，是脂溶性的，分布在磷脂双分子层内部，其组成元素为C、H、O，C正确；①磷脂中的两层结构不完全相同，如蛋白质分布不均匀，①②都能运动，体现膜结构具有一定的流动性，D错误。

2．已知物质X与物质Y能产生蓝色反应，用X、Y的溶液作为材料探究物质能否通过半透膜，下列实验现象和结论对应错误的是()
选项烧杯内盛有X溶液漏斗内盛有Y溶液结论
A 变蓝不变蓝Y能通过半透膜，而X不能
B 不变蓝不变蓝X能通过半透膜，而Y不能
C 变蓝变蓝X和Y都能通过半透膜
D 不变蓝变蓝X能通过半透膜，而Y不能
解析：选B Y能通过半透膜，盛有X溶液的烧杯内变蓝，X不能通过半透膜，盛有Y 溶液的漏斗内不变蓝，A正确；X和Y都不能通过半透膜，盛有X溶液的烧杯内和盛有Y 溶液的漏斗内都不变蓝，B错误；X和Y都能通过半透膜，盛有X溶液的烧杯内和盛有Y 溶液的漏斗内都变蓝，C正确；Y不能通过半透膜，盛有X溶液的烧杯内不变蓝，X能通
过半透膜，盛有Y溶液的漏斗内变蓝，D正确。

3．用发不同颜色荧光的染料分别标记人、鼠细胞膜上的蛋白质分子，然后将人、鼠细胞进行融合，一段时间后两种膜蛋白能在杂种细胞膜上均匀分布形成嵌合体。

如图表示在不同温度下进行人、鼠细胞的融合所测得的膜蛋白的融合情况，下列分析中错误的是()
A．该实验证明温度能够影响细胞膜流动性的强弱
B．该实验证明细胞膜上的蛋白质分子是在运动的
C．该实验证明细胞膜上的磷脂分子也是在运动的
D．该实验中的自变量是实验过程中的温度梯度
解析：选C该实验证明温度能够影响细胞膜流动性的强弱，A正确；该实验证明细胞膜上的蛋白质分子是在运动的，B正确；该实验没有用荧光染料标记磷脂分子，不能证明细胞膜上的磷脂分子也是在运动的，C错误；该实验中的自变量是实验过程中的温度梯度，D 正确。

4．如图X、Y、Z是细胞中的三种化合物，X为细胞内最重要的能源物质，Y、Z是构成细胞膜的主要成分。

下列有关说法正确的是()
A．许多X连在一起形成的物质与蛋白质结合后可参与细胞通讯
B．维生素D可优先通过细胞膜到细胞内部与Y有关
C．细胞膜的选择透过性与Z无关
D．构成细胞膜的Y和Z具有一样的流动速度
解析：选A X是葡萄糖，许多X连在一起形成的物质与蛋白质结合形成糖蛋白，糖蛋白可参与细胞通讯，A正确；维生素D可优先通过细胞膜到细胞内部与Z磷脂有关，B 错误；细胞膜的选择透过性与Z有关，如脂溶性物质优先通过细胞膜，C错误；膜蛋白和磷脂分子在膜中流动速率不一定相同，D错误。

5．如图为细胞膜结构模型示意图，①～④表示组成细胞膜的物质。

请回答下列问题：
(1)细胞膜主要由____________组成。

细胞膜具有流动性，但因为________(填图中序号)的存在会降低其流动性而比较坚实。

(2)图中①是________分子，其具有亲脂部分的脂肪酸是一条长的________。

图中③代表________，与细胞识别有密切的关系。

(3)由于________的分布使细胞膜的结构表现出不对称性。

细胞质位于图中的________(填“A 侧”或“B 侧”)。

(4)磷脂双分子层使许多分子和离子不能________________，膜蛋白控制着某些分子和离子的出入，使细胞膜具有选择透过性。

(5)科学家用丙酮从哺乳动物成熟红细胞中提取所有磷脂分子并铺成单分子层，其面积正好为红细胞膜面积的两倍。

其原因是①___________________________________________；
②________________________________________________________________________。

解析：(1)细胞膜主要由磷脂和蛋白质分子组成，还有少量糖类和胆固醇。

细胞膜具有流动性，但因为②胆固醇的存在会降低其流动性而比较坚实。

(2)图中①是磷脂分子，其具有亲脂部分的脂肪酸是一条长的碳氢链。

图中③表示糖蛋白，与细胞识别有密切的关系。

(3)由于膜蛋白的分布使细胞膜的结构表现出不对称性。

B侧为细胞内，故细胞质位于图中的B 侧。

(4)磷脂双分子层使许多分子和离子不能随意出入细胞，膜蛋白控制着某些分子和离子的出入，使细胞膜具有选择透过性。

(5)科学家用丙酮从哺乳动物成熟红细胞中提取所有磷脂分子并铺成单分子层，其面积正好为红细胞膜面积的两倍。

其原因是①无细胞膜以外的其他膜结构(成熟红细胞的膜结构只有细胞膜)；②细胞膜由双层磷脂分子组成。

答案：(1)磷脂和蛋白质②(2)磷脂碳氢链糖蛋白(3)膜蛋白B侧(4)随意出入细胞(5)①无细胞膜以外的其他膜结构(成熟红细胞的膜结构只有细胞膜)②细胞膜由双层磷脂分子组成。