2021学年第3章 细胞的基本结构第1节 细胞膜的结构和功能学案

第1节细胞膜的结构和功能学案

【学习目标】

1．理解细胞膜是系统的边界及其在生命活动中的作用。

2．走进细胞膜成分和结构的探索历程，感受科学探索永无止境及科学家们追求真理的执着。

3．通过细胞膜模型的构建，理解细胞膜的结构与功能相适应，强化结构与功能观。

【基础梳理】

一、细胞膜的功能

1．将细胞与外界环境分隔开

使细胞成为________的系统，保障细胞________的相对稳定。

2．控制物质进出细胞

3．进行细胞间的信息交流[连线]

二、对细胞膜成分的探索

1．细胞膜成分的探索过程

(1)材料　19世纪末，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行实验，发现可以溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜。

结论：细胞膜是由________组成的。根据相似相溶原理，苯(非极性)和Na＋(极性)中，________更容易通过细胞膜。

(2)材料　科学研究磷脂分子的结构如图

水是一种极性溶剂，根据磷脂分子的结构特点在下图画出它在空气—水界面上的分布情况(用○表示磷脂分子)。

(3)材料　1925年，两位荷兰科学家从红细胞中提取脂质，铺成的单分子层面积是红细胞表面积的2倍。

结论：细胞膜中的磷脂为连续的________。

(4)1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低，因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含________分子外，可能还附有________。

2．细胞膜的成分

3．细胞膜成分与功能的关系

功能越复杂的细胞膜，________的种类和数量越多。

三、对细胞膜结构的探索

1．1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的____________的结构，他结合其他科学家的工作，提出细胞膜模型的假说：所有细胞膜都由____________________构成，电镜下看到的中间的亮层是________分子，两边的暗层是________分子。他把细胞膜描述为________的统一结构。

2.荧光标记细胞膜实验[填图]

3．辛格和尼科尔森的结论

在新的观察和实验证据的基础上，提出的________模型为大多数人所接受。

四、生物膜的流动镶嵌模型

1．结构模型[据图填空]

2．结构特点

生物膜的结构特点是具有一定的________。

答案：

一、

1．相对独立　内部环境

2．营养物质　废物

3.

二、

1．(1)脂质　苯

(2)

(3)两层　(4)脂质　蛋白质

2．磷脂

3．蛋白质

三、

1．暗—亮—暗　蛋白质—脂质—蛋白质　脂质　蛋白质　静态

2．红色荧光　绿色荧光　红色荧光　均匀分布　流动性

3．流动镶嵌

四、

1．(1)磷脂双分子层　基本支架　流动性　(2)蛋白质　运动的

(3)糖蛋白　外表面　细胞识别

2．流动性

【易错提示】

（1）19世纪末，欧文顿通过对红细胞膜化学成分的分析得出细胞膜的成分是脂质和蛋白质（   ）

（2）提取鸡红细胞的脂质在空气-水界面上铺成单层，测得单层分子的面积是其红细胞膜面积的两倍（   ）

（3）磷脂分子由亲水“头”部和疏水“尾”部构成，含C、H、O、N、P五种元素（   ）

（4）科学家罗伯特森用光学显微镜观察到了细胞膜暗一亮-暗的三层结构（   ）

（5）功能越复杂的细胞膜上磷脂含量就越高（   ）

答案：（1）×（2）×（3）√（4）×（5）×

【深化探究】

关注四种常考的“膜蛋白”

(1)信号分子(如激素、淋巴因子、神经递质)的受体蛋白——糖蛋白。　　　　　　　　　　　 　

(2)膜载体蛋白：是用于协助扩散和主动运输的载体蛋白。

(3)具催化作用的酶：如好氧型细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动运输等)。

(4)识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵间的识别，免疫细胞对抗原的特异性识别等)。

【巩固练习】

1.根据生物膜结构探索历程的科学史，下列说法错误的是(   )

A. 通过细胞对不同化学物质通透性的实验，可推测“细胞膜是由脂质组成的”

B. 细胞膜在电镜下呈现“暗-亮-暗”，由此提出膜都是三层结构的动态模型

C. 小鼠细胞和人细胞的融合实验，表明细胞膜具有流动性

D. 流动镶嵌模型能合理解释细胞生长，变形虫运动等现象

2.人类对生物膜结构的探索经历了漫长的历程,下列结论(假说)错误的是(   )

A.脂溶性物质更易通过细胞膜说明细胞膜是由脂质组成的

B.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红细胞表面积的2倍,说明细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层

C.电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构,罗伯特森认为生物膜由脂质—蛋白质—脂质三层结构构成

D.人—鼠细胞融合实验证明细胞膜具有流动性

3.用不同的荧光染料标记人和小鼠细胞的细胞膜上的一种抗原(HLA抗原和H — 2抗原均为蛋白质)进行融合实验,以下有关叙述错误的是(   )

A.人和小鼠细胞膜表面的抗原属于细胞膜的结构成分

B.融合细胞表面两类荧光染料分布的动态变化,体现了细胞膜的分子能够运动

C.融合细胞表面两类荧光染料最终均匀分布.体现了细胞膜具有一定的流动性,是细胞膜的功能特点

D.若在0 ℃下培养40 min,则发现细胞仍然保持一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。这一现象的合理解释是细胞膜的流动性只有在适宜的条件下才能体现

4.人肺上皮细胞的细胞膜上有与新冠病毒结合的受体。研究人员将此细胞膜套在纳米粒子(一种可降解的高分子有机物)外,研制出一种可以“吸走”新冠病毒的细胞纳米海绵。实验显示新冠病毒无法区分细胞纳米海绵和人肺上皮细胞。此结果体现细胞膜具有(   )

A.流动性  B.选择透过性  C.屏障作用  D.信息交流作用

5.下列各种生理现象中,没有直接涉及细胞间信息交流的是(   )

A.精子和卵细胞相互接触完成受精作用
B.肝细胞表面的糖蛋白结合胰岛素
C.高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接
D.氨基酸脱水缩合

6.冠状病毒具有包裹在蛋白质衣壳外的一层包膜,这层包膜主要来源于宿主细胞膜(磷脂层和膜蛋白),还含有一些病毒自身的糖蛋白,可与宿主细胞膜融合下列相关推理错误的是(   )
A.包膜的存在有利于维护病毒结构的完整性,无包膜病毒更容易被灭活
B.病毒包膜具有抗原性,可以帮助病毒进入宿主细胞
C.冠状病毒进入宿主细胞的方式与噬菌体是相同的
D.子代病毒的形成,需要宿主细胞的内质网和高尔基体参与

7.下图为信号分子与细胞受体作用示意，下列相关水性叙述错误的是(   )

A.细胞膜上受体的化学本质一般是糖蛋白  

B.一个细胞表面只有一种受体

C.信号分子与胞内受体结合可能促进转录  

D.受体所处位置可能与信号分子性质有关

参考答案

1.答案：B

解析：A.欧文顿通过研究不同物质对植物细胞通透性的实验，推测:细胞膜是由脂质组成的，A正确;

B、罗伯特森在电镜下观察到暗亮-暗的三层结构,提出了:所有的细胞膜都是由蛋白质脂质~蛋白质三层结构的静态模型，B错误;

C.小鼠细胞和人细胞的融合实验，表明细胞膜具有流动性, C正确;

D、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，能合理解释细胞生长,变形虫运动等现象，D正确。

2.答案：C

解析：A.根据相似相溶的原理，脂溶性物质更易通过细胞膜，说明细胞膜是由脂质组成的，A正确；
B、哺乳动物成熟红细胞的膜结构中只有一层细胞膜，无其它细胞器膜和核膜，脂质铺展成的单分子层的面积是红细胞表面积的2倍，说明细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层，B正确；
C、电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯特森认为所有的生物膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，C错误；
D、科学家用绿色和红色荧光染料标记小鼠和人细胞表面的蛋白质，并使之融合，发现两种颜色的荧光均匀分布，再根据这一实验及其他相关实验表明细胞膜具有流动性，故人—鼠细胞融合实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性，D正确。
故选C。

3.答案：C

解析：人鼠细胞膜表面的抗原属于蛋白质.是两种细胞的细胞膜的 结构成分，A正确。荧光染料分布的动态变化说明组成细胞膜的蛋白质分子可以运动，由此可以证实细胞膜中物质能够运动的观点是成立的，B正确。细胞膜具有一定的流动性是其结构特点，细胞膜的功能特点是具有选择透过性，C错误。低温条件下膜上蛋白质分子均匀分布的时间延长.说明蛋白质分子运动速率随温度的降低逐渐减慢，细胞膜分子的运动与温度有关。若在0℃下培养40 min，则发现细胞仍然保持一半发红色荧光，另一半发绿色荧光.则说明细胞膜 的流动性特点只有在适宜的条件下才能体现，D正确。

4.答案：D

解析：结合题意可知，若将人肺上皮细胞的细胞膜套在纳米粒子外，则新冠病毒无法区分细胞纳米海绵和人肺上皮细胞，说明细胞膜与识别有关，即体现了细胞膜的信息交流功能。

故选：D。

5.答案：D

解析：相邻细胞间直接接触传递信息，如精子和卵细胞互相接触完成受精作用;借助体液传递信息，如肝细胞表面的糖蛋白结合胰岛素；高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接来传递信息；氨棊酸脱水缩合在核糖体上进行，没有涉及细胞间的信息交流， 故选D。

6.答案：C
解析：

A、根据以上分析可知,冠状病毒不仅具有蛋白质外壳和核酸,还具有类似于细胞膜的包膜,包膜的存在有利于维护病毒结构的完整性,无包膜保护的病毒更容易被灭活,A正确;

B、根据题意,病毒包膜来源于宿主细胞膜,还含有一些病毒自身的糖蛋白,因此具有抗原性,且利用包膜与宿注细胞的细胞膜融合,可以帮助病毒进入宿主细胞,B正确;

C、噬菌体的结构只有蛋白质外壳和核酸,没有包膜结构,通过吸附后将核酸注入宿主细胞,因此二者进入宿主细胞的方式不同,C错误;

D、子代病毒的形成,需要利用宿主细胞的核糖体合成病毒的蛋白质,如膜蛋白和糖蛋白等,因此需要在内质网和高尔基体的参与,D正确。

故选C。

7.答案：B

解析：A、细胞膜上受体的化学本质一股是糖蛋白，A正确；B、一个细胞表面不只有一种受体，如一个细胞表面可以有多种激素的受体，B错误； C、从图乙看胞内受体在细胞核，转录在细胞核内进行，故信号分子与胞内受体结合可能促进转录，C正确；D、图甲受体在表面，与亲水性信号分子结合，图乙受体在胞内，与疏水性信号分子结合，说明受体所处位置可能与信号分子的物理、化学性质有关，D正确。

故选B。