2023新教材高中生物第3章细胞的基本结构第1节细胞膜的结构和功能对点训练新人教版必修1

第3章　细胞的基本结构

第1节　细胞膜的结构和功能

知识点一　细胞膜的功能

1．任何系统都有边界，边界对系统的稳定至关重要。细胞作为一个基本的生命系统，它的边界是(　　)

A．细胞壁    B．细胞膜

C．细胞核    D．细胞膜表面的蛋白质

答案　B

2．下列哪项不属于细胞膜的生理功能(　　)

A．保护性屏障     B．控制物质进出细胞

C．信息的接收和传递     D．能量的储存和释放

答案　D

3．下列关于细胞膜控制物质进出细胞这一功能的叙述中，正确的是(　　)

A．对细胞有害的物质不能进入细胞

B．细胞膜对物质进出的控制作用是相对的

C．细胞内合成的大分子物质不会被排放到细胞外

D．细胞代谢过程中产生的尿素不会排出细胞

答案　B

解析　细胞膜对物质进出的控制作用是相对的，如病毒、病菌等对细胞有害的物质也有可能侵入细胞，A错误，B正确；抗体、有的激素等细胞内合成的大分子物质，会被排放到细胞外发挥作用，C错误；尿素属于代谢废物，对机体具有毒害作用，因此必须排出细胞，D错误。

4．下图所示为某生理活动的一个过程，这一过程体现出的细胞膜功能是(　　)

A．控制物质进出细胞

B．将细胞与外界环境分隔开

C．具有流动性

D．进行细胞间的信息交流

答案　D

5．科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。例如，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。这项技术所利用的是细胞膜的哪种功能(　　)

A．保护细胞内部结构的功能

B．进行细胞间的信息交流功能

C．控制物质进出细胞的功能

D．保障细胞内部环境相对稳定的功能

答案　C

解析　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，而死细胞的细胞膜没有选择透过性，台盼蓝能进入死细胞中，体现了细胞膜的控制物质进出细胞的功能，C符合题意，A、B、D不符合题意。

6．细胞膜在细胞的生命活动中有多种功能。下图主要体现了细胞膜的哪种功能(　　)

A．将细胞与外界环境分隔开

B．把细胞分隔成许多小的区室

C．进行细胞间信息交流

D．促进物质在血液中的运输

答案　C

解析　内分泌细胞分泌的激素(如胰岛素)，随血液运输到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞，从而使靶细胞的生理活动发生改变，体现了细胞膜通过化学信号的传递来进行细胞间信息交流的功能。

知识点二　细胞膜成分

[题型一　细胞膜成分的探索]

7．通过以下四个材料，请分析判断下列相关说法错误的是(　　)

材料一　19世纪末，欧文顿(E.Overton)注意到脂溶性的化合物通过细胞膜的速度比非脂溶性的化合物快。

材料二　1925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔发现，人的红细胞膜所含的脂质若铺展成单分子层的话，其面积等于细胞表面积的两倍。

材料三　通过表面张力的实验发现，细胞的表面张力比水与油之间的表面张力要小得多。有人在脂肪与水的模型中加入极少量的蛋白质，结果表面张力就降低了很多。

材料四　取两种不同的海绵动物，使其细胞分散成单个的，然后掺在一起混合培养，发现只有同种的细胞才结合。

A．材料一说明细胞膜之中含有脂质

B．材料二说明脂质分子在细胞膜上以双分子层的形式排列

C．材料三说明细胞膜不是单纯由脂质构成的，可能还含有蛋白质

D．材料四说明细胞间的识别与糖蛋白有关

答案　D

解析　材料一：脂溶性的化合物通过细胞膜的速度比非脂溶性的化合物快，根据相似相溶原理可确定细胞膜中含有脂质，A正确；材料二：人的红细胞膜所含的脂质若铺展成单分子层的话，其面积等于细胞表面积的两倍，可推知细胞膜上脂质以双分子层的形式排列，B正确；材料三：细胞的表面张力比水与油之间的表面张力要小得多，在脂肪与水的模型中加入极少量的蛋白质，结果表面张力就降低了很多，这说明细胞膜不是单纯由脂质构成的，可能还含有蛋白质，C正确；材料四：只有同种的细胞才结合，与细胞间的识别与交流有关，但不能确定细胞识别与糖蛋白有关，D错误。

8．将细胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，下列能正确反映其分布的是(　　)

答案　A

解析　由于磷脂的头部是亲水性基团，尾部是疏水性基团，所以磷脂分子头部在水中，尾部在空气中。

[题型二　细胞膜成分]

9．对细胞膜成分的描述最全面的是(　　)

A．磷脂、蛋白质     B．脂质、蛋白质

C．脂质、蛋白质和糖类     D．磷脂、蛋白质和糖类

答案　C

解析　细胞膜的成分主要是脂质和蛋白质，还有2%～10%的糖类。细胞中的脂质主要是磷脂，此外还有少量胆固醇。

10．细胞膜功能的复杂程度，主要取决于膜上的(　　)

A．磷脂含量    B．蛋白质的种类和数量

C．糖的种类    D．水含量

答案　B

解析　细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，蛋白质是生命活动的主要承担者，因此蛋白质的种类和数量决定细胞膜功能的复杂程度。

11．最可能构成细胞膜的一组元素是(　　)

A．C、H、O、N    B．C、H、O

C．C、H、O、P    D．C、H、O、N、P

答案　D

解析　细胞膜的主要组成成分是蛋白质和磷脂，蛋白质的组成元素是C、H、O、N等，磷脂的组成元素是C、H、O、N、P，因此细胞膜的组成元素最可能含有C、H、O、N、P。

知识点三　细胞膜的结构

[题型一　细胞膜结构的探索]

12．罗伯特森提出的生物膜的模型：所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间亮层是脂质分子，两边暗层是蛋白质分子。这一观点的局限性最主要在于(　　)

A．不能解释生物膜的化学组成

B．不能解释生物膜成分的相似性

C．不能解释脂质类物质较容易通过生物膜

D．不能解释变形虫的变形运动

答案　D

解析　罗伯特森构建的生物膜模型认为生物膜是静态的统一结构，所以不能解释细胞的生长和分裂，也不能解释变形虫的变形运动。

13．1970年科学家将人和鼠的细胞膜用不同荧光染料标记后，让两种细胞融合，杂种细胞一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光均匀分布。该实验能够证明(　　)

A．细胞膜含有蛋白质和脂质

B．细胞膜具有流动性

C．细胞膜含有磷脂双分子层

D．细胞膜容易染色而发光

答案　B

14．提出生物膜的流动镶嵌模型的是(　　)

A．施旺和施莱登     B．欧文顿

C．罗伯特森     D．辛格和尼科尔森

答案　D

解析　施旺和施莱登是细胞学说的主要建立者，A错误；欧文顿提出膜是由脂质组成的，B错误；罗伯特森提出生物膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的，C错误；辛格和尼科尔森提出生物膜的流动镶嵌模型，D正确。

[题型二　流动镶嵌模型的基本内容]

15．如图为细胞膜的亚显微结构示意图，叙述错误的是(　　)

A．①构成膜的基本支架

B．膜的功能主要与②的种类和数量有关

C．细胞识别与④有关

D．细胞膜的结构特点是具有选择透过性

答案　D

解析　①磷脂双分子层构成膜的基本支架，A正确；蛋白质是生命活动的主要承担者，膜的功能主要与②蛋白质的种类和数量有关，B正确；细胞识别与④糖被有关，C正确；细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特性为具有选择透过性，D错误。

16．下列有关生物膜的结构特点的叙述，最恰当的一项是(　　)

A．构成生物膜的磷脂分子可以运动

B．构成生物膜的蛋白质分子可以运动

C．构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子是静止的

D．构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动

答案　D

解析　生物膜的结构特点是细胞膜具有一定的流动性，因为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的，D符合题意。

17．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组成

B．细胞膜的外表面有糖被

C．细胞膜具有一定的流动性

D．细胞膜具有选择透过性

答案　B

解析　细胞膜表面的糖被与细胞识别联系密切。

18．如图为细胞膜结构示意图，请据图回答下面的问题：

(1)图中2和3表示________；1表示________，1和2构成________；4表示____________，它构成了细胞膜的基本支架。

(2)在低温下，结构4排列整齐，但温度上升后，会出现排列不整齐的现象，其厚度也会减小，这说明4结构特点是具有________性。

(3)________侧表示细胞外侧。

(4)对细胞膜成分和结构的探索历程中，欧文顿发现凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞，于是他提出________________________；后来在新的观察和实验证据基础上，辛格和尼科尔森提出的__________模型为大多数人所接受。

答案　(1)蛋白质分子　糖被　糖蛋白　磷脂双分子层

(2)一定的流动　(3)A

(4)细胞膜是由脂质组成的　流动镶嵌

解析　(3)因A侧有糖被，糖被位于细胞膜的外表面，故A侧为细胞外侧。

　易错题型　混淆细胞膜的结构特性和功能特性

19．关于细胞膜的组成、结构、功能之间的关系，逻辑顺序正确的是(　　)

①膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成　②具有流动性　③具有选择透过性　④膜内磷脂分子可以侧向自由移动，蛋白质分子大都可以运动　⑤物质运输得以正常进行

A．①④②⑤③    B．①②④③⑤

C．①④②③⑤    D．①②④⑤③

答案　C

解析　细胞膜的主要组成成分是蛋白质和脂质，磷脂双分子层构成基本支架，由于磷脂分子可以侧向自由移动，大多数蛋白质分子也是可以运动的，因此细胞膜的结构特点是具有一定的流动性；细胞膜的功能特点是具有选择透过性，由于细胞膜的流动性和选择透过性使细胞膜具有控制物质进出功能。细胞膜的组成成分、结构特点是与功能相适应的，因此细胞膜的组成、结构、功能之间的关系是①④②③⑤。故选C。

一、单项选择题

1．下列有关细胞膜功能的叙述，不正确的是(　　)

A．细胞膜中蛋白质种类和数量越多，功能越复杂

B．细胞膜作为系统的边界，严格控制物质进出细胞，细胞内的物质不能流失到细胞外面，细胞外的物质也不能进入

C．细胞间的信息交流使生物体作为一个整体完成生命活动

D．细胞间的信息交流与细胞膜的结构有关

答案　B

解析　蛋白质是生命活动的主要承担者，功能越复杂的细胞膜，其上蛋白质的种类和数量越多，A正确；细胞膜作为系统的边界，能控制物质进出细胞，但是该作用是相对的，有些病毒和病菌也能进入细胞，使机体患病，B错误；细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子组成，此外还有少量的糖类，膜上的糖被与信息识别有关，膜的流动性有助于通道的形成，所以细胞间的信息交流与细胞膜的结构有关，D正确。

2．在处理污水时，人们设计出一种膜结构，它可以将有毒的重金属离子阻挡在膜的一侧，用这种膜对水进行过滤，这是模拟细胞膜的功能特性，该特性是(　　)

A．全透性    B．选择透过性

C．流动性    D．高效性

答案　B

解析　人工膜有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，降低有毒重金属离子对水的污染，模拟细胞膜控制物质进出细胞的功能，体现了生物膜的功能特性即具有选择透过性。

3．蜜蜂将一株油菜的花粉带到另一株油菜花的柱头上后，花中即可发生花粉萌发、花粉管伸长、释放精子、精卵融合等一系列生理反应；若将一株油菜的花粉带到一朵桃花的柱头上则不会发生这一系列反应。该现象能很好地说明细胞膜(　　)

A．主要由脂质和蛋白质组成

B．可将细胞与外界环境分隔开

C.控制物质进出细胞的作用是相对的

D．能进行细胞间的信息交流

答案　D

解析　根据题可推出细胞能通过直接接触传递信息，即细胞膜能进行细胞间的信息交流。

4．下列说法与生物膜发现史不一致的是(　　)

A．为了确定细胞膜中脂质成分的类型，科学家通过对细胞膜进行化学分析，得出组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇

B．荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积为红细胞表面积的2倍。他们由此推出：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层

C．科学家利用哺乳动物红细胞制备出纯净细胞膜

D．丹尼利和戴维森通过显色实验证明细胞膜中含有蛋白质

答案　D

解析　荷兰科学家依据从人的红细胞中提取的脂质铺成单分子层后，单分子层的面积是红细胞表面积的2倍，得出细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层，B正确；哺乳动物成熟红细胞无核膜和细胞器膜，科学家用它制备出纯净细胞膜，然后通过化学分析，得出细胞膜由磷脂和胆固醇组成，A、C正确；丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力，发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力，推测细胞膜上附有蛋白质，D错误。

5．将一个细胞中的磷脂成分全部提取出来，并将其在空气一水界面上铺展成单分子层，结果测得单分子层的面积相当于原来细胞表面积的2倍。用下列细胞进行实验与此结果最相符的是(　　)

A．人的肝细胞     B．蛙的红细胞

C．洋葱鳞片叶表皮细胞     D．大肠杆菌细胞

答案　D

解析　生物膜的结构以磷脂双分子层为基本支架。实验现象表明，该细胞中只有细胞膜，没有其他膜结构。A、B、C三项都是真核细胞，除了有细胞膜外，还有核膜、膜性细胞器的膜等，不符合题意。大肠杆菌细胞是原核细胞，符合题意。

6．如图为某细胞细胞膜的结构模型示意图，下列相关叙述不正确的是(　　)

A．①表示多糖，又称为糖被，与细胞识别有关

B．图中②和⑥组成磷脂分子，其中②表示亲水性的头部

C．图中③表示蛋白质，其含量和种类越多，膜功能越复杂

D.图中为磷脂双分子层，构成细胞膜的基本支架，一层细胞膜包括两层磷脂双分子

答案　D

解析　分析题图，①表示糖被，与细胞识别有关，A正确；图中②为磷脂分子的亲水性头部，⑥为磷脂分子的疏水性尾部，②和⑥组成磷脂分子，⑤表示磷脂双分子层，一层细胞膜＝一层磷脂双分子＝两层磷脂分子，B正确，D错误。

7．将酶、抗体、核酸等生物大分子或小分子药物用磷脂制成的微球体包裹后，更容易运输到患病部位的细胞中，这是因为(　　)

A．生物膜具有选择透过性，能够允许对细胞有益的物质进入

B．磷脂双分子层是生物膜的基本支架，且具有流动性

C．生物膜上的糖被起识别作用

D．生物膜具有半透性，不允许大分子物质通过

答案　B

解析　生物膜由磷脂双分子层构成基本支架，根据相似相溶原理，用磷脂制成的微球体包裹后，磷脂分子易与细胞膜融合，并将药物运至患病部位。

二、不定项选择题

8．如图表示细胞间信息交流的三种方式，叙述正确的是(　　)

A．图C中植物细胞依靠胞间连丝交流信息和交换物质

B．精子和卵细胞结合时要发生图B所示的信息交流方式

C．图A、图B中靶细胞表面上的受体与信号分子结合，从而接受信息

D．激素调节过程中，信息交流方式与图A所示相同

答案　ABCD

解析　图A表示内分泌细胞分泌的化学物质(如激素)随血液流到全身各处，与靶细胞表面的受体结合进行信息传递；图B表示的是细胞膜直接接触，进行信息传递，③表示的是信号分子，如精子和卵细胞之间的识别就是细胞膜直接接触；图C表示高等植物细胞之间通过胞间连丝传递信息，通过胞间连丝既能交流信息，也可交换物质，A、B、C、D正确。

9．(2020·山东烟台高一期末)硝苯地平是一种常见的降压药，它的作用机理是通过抑制细胞膜上的Ca2＋通道，使流入细胞的Ca2＋减少，从而导致血压降低。这体现了(　　)

A．细胞膜能将细胞与外界环境分隔开

B．细胞膜能保护细胞内部的结构

C．细胞膜可以控制物质进出细胞

D．功能越复杂的细胞膜，蛋白质的数量越多

答案　C

10．如若用丙酮从人的某种细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，测得单分子层面积为S1，设细胞膜表面积为S0，则S0与S1关系可能是(　　)

A．S1<2S0    B．S1＝2S0

C．S1>2S0    D．S1＝S0

答案　BC

解析　磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架，将细胞膜中的脂质铺成单层的面积恰好是细胞膜表面积的2倍。人的红细胞中只有细胞膜，其他细胞中还含有磷脂双分子层组成的其他膜结构。如果取的是人成熟的红细胞中的脂质，则S1＝2S0；若取自其他细胞，如口腔上皮细胞，则S1>2S0。

11．胰岛细胞和神经元细胞在细胞膜上的不同主要体现在(　　)

A．磷脂的含量高低

B．蛋白质的含量及种类不同

C．糖类的含量及种类不同

D．脂质的含量及种类不同

答案　B

解析　蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者，胰岛细胞和神经元细胞的功能不同，细胞膜上蛋白质的种类和数量不同。

三、非选择题

12．一种嗅觉受体细胞只拥有一种类型的气味受体。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，气味物质分子可以黏附在细胞膜上的特殊气味受体上；人体基因的3%被用来编码嗅觉受体细胞膜上的不同气味受体。如图为嗅觉受体细胞膜模式图(局部)，请据图回答下列问题：

(1)A代表________分子，C代表________。

(2)气味物质分子首先要被图中[　]________识别，才有产生嗅觉的可能。

(3)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________________。

(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哪一结构？________(填字母)。

答案　(1)蛋白质　糖被　(2)C　糖被　(3)磷脂双分子层　(4)A

解析　细胞膜结构的基本支架是磷脂双分子层。A表示蛋白质，B表示磷脂双分子层，C表示糖被，D表示糖蛋白。糖被与细胞表面的识别等功能有关。生物膜上蛋白质种类、数量不同，膜的生理功能不同。

13．用不同的荧光染料标记的抗体，分别与人细胞和小鼠细胞的细胞膜上的一种抗原物质结合，使两类细胞分别产生绿色和红色荧光。当这两种细胞融合成一个细胞时，开始一半呈绿色，一半呈红色。但在37 ℃下保温0.5 h后，两种颜色的荧光点就呈均匀分布。请据图回答下面的问题：

(1)人和小鼠细胞膜表面的抗原属于构成膜结构的____________物质。

(2)融合细胞表面两类荧光染料分布的动态变化，表明了组成细胞膜的________分子是可以运动的。

(3)融合细胞表面两类荧光染料最终均匀分布，原因是___________________，这表明细胞膜的结构特点是具有________________。

(4)如果该融合实验在20 ℃条件下进行，则两种表面抗原均匀分布的时间将大大延长，这说明______________________________。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____________________________________。

答案　(1)蛋白质

(2)蛋白质等

(3)构成膜结构的磷脂分子可以侧向自由移动，蛋白质分子也大多可以运动　一定的流动性

(4)随环境温度的降低，膜上蛋白质分子的运动速率减慢　细胞膜的流动性特点只有在适宜的条件下才能体现

　　实验探究

14．生物体细胞内的膜具有一定的选择透过性，即水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他离子、小分子和大分子则不能通过。请根据以下所提供的条件探究细胞膜的选择透过性。

实验材料和用具：①新鲜的红色康乃馨，②烧杯，③玻璃铅笔，④质量分数为15%的盐酸，⑤清水，⑥量筒。

(1)简要说明膜的成分与选择透过性的关系。_______________________。

(2)完善下列实验设计，验证膜具有选择透过性。

第一步：选两只大小相同的烧杯，用玻璃铅笔标上A和B。

第二步：_________________________________________________。

第三步：__________________________________________________。

结果预测：__________________________________________________。

原因分析：_____________________________________________________。

(3)此实验体现的最主要的实验思想是什么？运用这一实验思想设计实验时应特别注意什么？从实验结果分析，此实验的关键是什么？__________________。

(4)此实验主要验证了哪些膜的选择透过性？____________________。

答案　(1)膜的选择透过性主要取决于膜的组成成分中的蛋白质

(2)第二步：在A、B两只烧杯中，分别加入等量的15%的盐酸和清水

第三步：选等量的红色康乃馨花瓣，分别放入A、B两只烧杯中，经过一段时间后观察

结果预测：清水中的花瓣仍为红色，清水仍呈无色；盐酸中的花瓣红色逐渐变浅，而盐酸溶液变红

原因分析：盐酸对活细胞具有很强的伤害作用，它可以将细胞杀死使其丧失选择透过性，而清水对活细胞无伤害作用

(3)体现的主要实验思想为对照实验设计的实验思想。在设计对照实验时，要特别注意遵循等量原则，即向烧杯中分别加入等量的盐酸和清水；选等量的康乃馨；处理相同时间。此实验的关键是用盐酸还是用清水处理康乃馨花瓣

(4)此实验主要验证了液泡膜和细胞膜的选择透过性

解析　康乃馨的红色部分位于其细胞的液泡中，正常情况下其色素分子是不能透过细胞膜的，若用盐酸处理其细胞，则细胞膜的选择透过性将丧失，这是实验设计的出发点。