第一节 细胞的结构和功能
一 细胞膜的结构和功能
教学目的
1． 细胞膜的分子结构（D：应用）。
2． 细胞膜的主要功能（D：应用）。
重点和难点
1． 教学重点
（1） 细胞膜的分子结构。
（2） 细胞膜的主要功能。
2． 教学难点
细胞膜内外物质交换的主动运输方式。
教学过程
【板书】
细胞膜的分子结构
细胞膜的 自由扩散
结构和功能 细胞膜的主要功能
主动运输
【注解】 细胞膜
原生质 细胞质
真核细胞 细胞核 à真核生物
细胞 绝大多数） 细胞壁 细胞生物
原核细胞（支原体、细菌、蓝藻、放线菌）à原核生物
一 细胞膜的结构和功能
（一）成分：磷脂分子、蛋白质分子和少量糖类（位于膜外侧）
（参阅小资料中的表格，注意蛋白质和磷脂含量的大小关系）
【例析】
．科学家在实验中发现：脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂类物质
的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。这些事实说明，组成细胞膜的物质中有脂类和蛋白质。
（二）结构：（观察图2-4，注意糖链的分布）（D）
1． 磷脂双分子层是膜的基本骨架。
2． 蛋白质分子镶在膜的表面，有的嵌插在磷脂双分子层中。
3． 膜外表面的有些蛋白质与多糖结合形成糖蛋白——糖被。
【例析】
．在研究细胞膜的化学组成时，为了获取纯净的细胞膜，最理想的材料是
A．神经细胞 B．肌肉细胞 C．成熟红细胞 D．洋葱根尖细胞
（三）结构特点：具有一定的流动性（两种成分都可流动）
（四）功能特性：选择透过性（选择透过性膜可以让水分子自由通过、细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而期他的离子、小分子和大分子则不能通过。注意与半透膜比较）
（五）功能（D）
1． 保护：与外环境隔开，维持细胞内部环境的稳定。
2． 控制细胞内外物质的交换
（1）自由扩散：物质由高浓度à低浓度。如O2、CO2、甘油、乙醇、苯；HO2，脂溶性维生素（物质）。
影响速率的因素：浓度差或分压差。
（2）主动运输：物质由低浓度à高浓度，需载体、能量。
·若物质由低浓度à高浓度则必为主动运输，但主动运输不一定都是由低浓度à高浓度。另外图中由细胞外向细胞内也是不一定的。
·如：葡萄糖、氨基酸等有机小分子和各种离子（矿质离子、有机基团）
·意义：主动地选择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。对完成各项生命活动有重要作用。
·影响速率的因素：载体、能量（直接）温度、PH（间接）
（3）内吞作用和外排作用：大分子和颗粒性物质进出细胞。
【例析】
．小肠绒毛上皮细胞能够从消化的食物中吸收葡萄糖，却很难吸收相对分子量比葡萄糖小
的木糖，这个事实说明，细胞膜具有选择透过性。
．通过实例，比较物质出入细胞的两种方式的主要区别。
出入细胞的物质举例 | 物质出入细胞的方式 | 细胞膜内外物质浓度的高低 | 是否需要载体蛋白 | 是否消耗细胞内的能量 |
甘油 |
|
|
|
|
进入红细胞的K+ |
|
|
|
|
3． 其他功能：细胞识别、分泌、排泄和免疫等
附：细胞壁：植物细胞具有；化学成分为纤维素和果胶；对细胞有支持和保护作用。注意其他有细胞壁的生物类型。
【同类题库】
细胞膜的分子结构（D：应用）
．细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，能够反映该特点的实例有（B）
①白细胞吞噬病菌 ②蛋白质不能吸收 ③变形虫的变形运动 ④水分子能自由进出细胞⑤细胞融合
A．①②③ B．①③⑤ C．②④⑤ D．③④⑤
．细胞内膜结构的主要成分是（B）
A．蛋白质和脂肪B．蛋白质和磷脂C．葡萄糖和蛋白质D．磷脂和蛋白质
．下列哪组最可能是细胞膜组成元素（C）
A．C、H、O、P、 B．C、H、O、N
C．C、H、O、N、P、S D．C、H、O、S
．变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病毒，这些生理活动的完成都依赖于细胞膜的（ ）
A．选择透过性 B．主动运输 C．一定的流动性 D．保护作用
．下列与非特异性免疫中吞噬细胞吞噬病菌有关的有（多选）(AB)
A．膜的流动性 B．内吞作用 C．主动运输 D．膜的选择透过性
．有两位科学家在1970年做了下列实验：（１）用红色荧光染料标志人细胞膜上的蛋白质。（２）用绿色荧光染料标志鼠细胞膜上的蛋白质。（３）把人细胞和鼠细胞融合，融合开始后一半细胞（人细胞）发红色荧光，另一半（鼠细胞）发绿色荧光。细胞在３７℃下培养４０分钟后，两种颜色均匀分布在融合细胞的表面。如下图
分析说明：两种颜色均匀分布是由于 的结果，这一实验证明细胞膜具有 。若将融合细胞置于0℃下培养40分钟，发现融合细胞依然一半发绿色荧光，另一半发红色荧光，这说明 。
[细胞膜的流动性受温度影响，低温时，磷脂和蛋白质的流动受抑制]
细胞膜的主要功能（D：应用）
．低温储存较久的血液，血浆中K+浓度升高，Na+浓度下降，这是因为(B)
A．血细胞死亡 B．血细胞膜上载体活动受抑制
C．血细胞代谢消耗K+，产生Na+ D．血液代谢活动消耗Na+，产生K+
．某科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系，分别用四种曲线表示
在研究具体的物质X时，发现与曲线②和④相符，试问：细胞膜运输物质x的方式是（A）
A．主动运输 B．自由扩散 C．内吞 D．外排
．食醋中的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，这是因为（ ）
A．醋酸和蔗糖分子均存在于活细胞的间隙里
B．醋酸和蔗糖分解后被细胞吸收
C．腌制时间长，两种物质缓慢地进入细胞内部
D．醋酸杀死细胞，使细胞失去选择透过性
．将紫色水萝卜的块根切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化，若进行加温，随着水温的增高，水的颜色逐渐变红，其原因是（C）
A．细胞壁在加温中受到破坏 B．水温增高，花青素的溶解度加大
C．加温使生物膜失去了选择透过性 D．加温使水中的化学物质发生了反应
．红墨水中红色成分是细胞生命活动不需要的物质，将玉米切开后浸泡在红墨水中10min，取出发现胚不变色，胚乳变为红色，这说明（A）
A．胚成活，胚乳已死亡 B．胚已死亡，胚乳成活
C．胚和胚乳均成活 D．胚和胚乳均已死亡
．脂溶性的小分子物质以自由扩散的方式进入细胞内，这是因为（A）
A．细胞膜以磷脂双分子层为基本骨架 B．磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质
C．细胞膜的结构特点是具有流动性 D．细胞膜是选择透过性膜
．下列物质中，通过自由扩散方式进入小肠绒毛上皮细胞的是（B）
A．K+ B．胆固醇 C．Na+ D．葡萄糖
．下列物质中，易通过细胞膜的是（B）
Ａ．淀粉 Ｂ．甘油 Ｃ．蛋白质 Ｄ．糖类
．人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于(A)
A．组织液中甘油的浓度 B．细胞膜上载体的数量
C．线粒体呼吸作用的强度 D．液泡中物质的浓度
．海带细胞中碘的浓度比海水中高出许多，其原因是（D）
A．海水中碘的含量高 B．海带细胞膜为全透性
C．碘的通透性强 D．海带细胞膜上运输碘的载体多
．下列因素会影响细胞对所需物质的主动吸收的是(BCD)
A．浓度 B．温度 C．载体 D．PH
．侧芽生长素的的浓度总是高于顶芽，但顶芽产生的生长素仍大量积累在侧芽部位，这是因为生物工程的运输方式属于（B）
A．自由扩散 B．主动运输 C．内吞作用 D．渗透作用
．下列物质通过细胞膜一定由低浓度一方向高浓度一方运输的是（A）
A．水 B．甘油 C．葡萄糖 D．蔗糖
．下列生理过程中需要消耗ATP的是（A）
A．小肠吸收葡萄糖 B．人体肺泡与外界环境进行气体交换
C．血红蛋白与氧结合成氧合血红蛋白 D．植物细胞的质壁分离
．下图是神经细胞由静息状态到兴奋状态时，Na+、K+通过细胞膜示意图，观察并回答相关问题。
（1）构成细胞膜的主要成分是[ ] 和[ ] 。
（2）据图分析，图中A、B两种物质通过细胞膜的方式是 。其中Na+对应 ，K+对应 。
[（1）1磷脂，2蛋白质（2）主动运输，A，B]
．高等植物在受粉以后，只有同种的花粉能在柱头上正常萌发，长出花粉管并完成受精，与该生理过程有关的物质存在于（A）
A．细胞膜上 B．细胞质中 C．细胞器上 D．核膜上
．人工脂质双层膜两侧存在浓度差，离子不能通过该膜。在人工膜中加入少量缬氨霉素，
钾离子即可从高浓度一侧通过该膜到达浓度低的一侧。其它离子不能通过。你对此现象的解
释是 ，你认为缬氨霉素的化学本质是一种 。
[缬氨霉素能作为钾离子的载体，专一地运载钾离子通过人工膜；蛋白质]
【学科内综合】
．美国以伊拉克具有大规模杀伤性武器为由发动了对伊战争，这类武器中包括神经毒气。神经毒气一旦释放出来，很容易进入神经细胞，造成神经功能障碍，甚至杀死神经细胞。神经毒气容易进入神经细胞的原因是（D）
A．神经细胞膜上有大量的神经毒气载体 B．神经细胞膜与神经毒气的结合力很强
C．神经细胞膜能对神经毒气选择性吸收 D．神经毒气以自由扩散方式透过细胞膜
．用同位素标记追踪血液中的某葡萄糖分子，若该分子流经肾脏后，又经肾静脉流出，则该
分子很可能穿过几层细胞膜（D）
A．2层 B．4层 C．6层 D．0层或8层
．生物学家进行细胞膜研究时，须获纯净的细胞膜，最好选用下列哪种材料（B）
A．人的卵细胞 B．人的成熟红细胞 C．人口腔上皮细胞 D．洋葱根尖生长点细胞
．生物学家制备较纯净的细胞膜时，一般不选用植物细胞，其原因是（D）
①植物细胞细胞液中的有机酸会溶解膜结构 ②光学显微镜下观察，植物细胞看不到细胞膜
③植物细胞的细胞膜较薄 ④植物细胞有细胞壁，提取细胞膜的过程比较繁琐 ⑤植物细胞内会有其他膜结构干扰
A．①④ B．②③ C．②⑤ D．④⑤
．下列哪些物质出入细胞时与细胞中的核糖体和线粒体密切相关（C）
A．尿素通过细胞膜 B．人的成熟红细胞从血浆中吸收葡萄糖
C．肾小管壁上皮细胞吸收原尿中的Na+ D．小肠绒毛上皮细胞吸收胆固醇
．某同学欲获得纯净的细胞膜，以研究其结构与功能。请你帮助设计一个简易的实验。
（1）选取人体的 作为获取细胞纯净膜净物的来源。
A．成熟红细胞 B．神经细胞 C．白细胞 D．口腔上皮细胞
（2）将选取的上述材料放入 中，由于 作用，一段时间后细胞将破裂。
（3）再用 法获得纯净的细胞膜，上清夜中含量最多的有机物是 。
（4）将膜成分分离提纯后，用 试剂可鉴定蛋白质，具体现象是 。
（5）提取膜成分中的磷脂，将其铺在空气——水界面上，测得磷脂占有面积为S1，请预测：红细胞表面积的值接近于 。
．20世纪70年代以来，由于各种新的物理．化学技术和方法的应用，使得生物膜的研究已经深入到分子水平。生物膜的结构和功能的研究，不仅有助于从理论上阐明细胞的生命活动规律，而且在工农业和医学实践中也有重要用途。
下表是细胞膜的主要化学成分的含量，请思考并回答下列问题。
化学成分 | 磷脂 | 蛋白质 | 糖类 |
质量成分 | 55～57 | 约40 | 2～5 |
（1）下列细胞中，哪一细胞是研究人类细胞膜化学组成的最好实验材料（C）
A．神经细胞 B．肌肉细胞 C．成熟的红细胞 D．卵细胞
（2）细胞膜上的蛋白质种类很多。A血型的人的红细胞膜上有一种蛋白质是受到显性基因IA控制合成，O型血的红细胞膜上无表现血型的蛋白质，此性状受隐性基因i控制。且IAi为一对等位基因。现有一对夫妇，一为A型血，一为O型血，则他们的子女的血型为 。
（3）心脏瓣细胞膜上有一种糖被因与酿脓链球菌的表面抗原结构相似，当人多次感染了此细菌后，所患疾病属于 。
[（1）C （2）A型、O型 （3）自身免疫疾病]
．根据细胞膜的结构和功能特点，分析简答下列问题：
（1）1985年Overton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）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。，由此可以认为透过细胞膜由 组成。
（3）1970年，科学家用不同荧光染料标记的抗体，分别于小鼠细胞和人细胞膜上的一种抗原相结合,使它们分别产生绿色和红色荧光。将这两种细胞融合成一个细胞时，开始时一半呈绿色，另一半呈红色，但在370C保温40分钟后，在融合细胞上两种颜色的荧色点就均匀分布。这个实验说明 ，其原因是 。
（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。如果在神经纤维膜外溶液中加入抑制酶活动的药物，则24Na外流迅速停止。当向中毒的神经纤维内注射新鲜ATP时，24Na又重新透出，直到ATP用完。以上实验证明：24Na通过神经纤维的方式是
，原因是： ，被抑制的酶是催化 的酶。
．根据材料回答问题。
彼得·阿格雷由于发现了细胞膜上的水通道而获得2003年诺贝尔化学奖。我们知道，人体有些细胞能很快吸收水，而另外一些细胞则不能吸收水。早在19世纪中期，科学家就猜测细胞膜有允许水分和盐分进入的孔道，每个通道每秒钟有几十亿个水分子通过，但这一猜想一直未得到证实。1988年，阿格雷成功地分离了存在于血红细胞膜和肾脏微管上的一种膜蛋白，后来他认识到这个蛋白质有水通道的功能，这就是科学家们长期搜寻的水分子通道。他画出了清晰的水通道膜蛋白的三维结构图，详细解释了水分子是如何通过该通道进入细胞膜的，以及其他微分子或离子无法通过的原因。罗德里克·麦金农由于对离子通道结构和机制的研究也获得此奖。离子通道是细胞膜的另一种通道。他揭示了当离子穿过细胞膜时，不同的细胞通过电位变化发出信号，控制离子通道的开启或关闭；同时，离子通道通过过滤机制，只让钾离子通过。
（1）细胞膜的结构特点是 ，其重要特征是 。
（2）离子通道运输离子 (答“需要”或“不需要”)先与载体结合，属于 过程。
（3）离子通道的特性是由 决定的。
（4）水通道、离子通道和离子载体运输物质时的共同特点有 性。
（5）水通道和离子通道的结构和功能不同的这一事实，表明 。
[(1）具有一定的流动性；选择透过性(2)不需要；被动运输(3)DNA(或遗传) (4)特异性
(5)不同细胞对水和离子的吸收有选择性，吸收方式不同，吸收水和吸收离子之间具有
独立性]
．新鲜叶类蔬菜常残留有水溶性有机农药。人们一般认为：把蔬菜浸入清水中一段时间，即可大大减少蔬菜的农药残留量。对此，某校兴趣小组做了以下实验：
实验(一)：取同一新鲜蔬菜样本各1000g，用不同方法处理，结果如下：
处理方法 | 未作处理 | 仅用纯净水冲洗1分钟后 | 浸入纯水30分钟后 |
1000g蔬菜农药残留量 | 0．196mg | 0．086mg | 0．123mg |
实验(二)：取同一新鲜蔬菜若干浸入一定量纯水中，每隔一段时间，取出一小片莱叶，测定其细胞液浓度，所得数据可绘出如下图的曲线：
据上述实验结果分析回答：
(1)对实验(一)结果的解释是：用纯净水冲洗1分钟后，蔬莱农药残留量比未作处理减少了一半以上，这是因为 。
而浸入纯水30分钟后，蔬菜残留农药量反倒比仅用纯水冲洗1分钟的蔬菜农药残留量多，这说明 。
(2)从对实验(二)曲线的分析中可知，从A→B点，植物细胞液浓度变化的原因是
；而从B→C点，细胞液浓度变化的原因则是 。
综合上述分析，可以说明，植物细胞吸收水分和可溶性有机农药的关系是
。
(3)农业上常采用根外追肥(即向植物叶片喷洒有机肥料和微量元素)的方法，补充植物所需的养分。根据有关原理，根外追肥选择在什么样的环境条件下进行效果最好?
，原因是 。
[(1)农药主要残留在蔬菜叶片表面，大部分可被纯水冲掉；农药分子溶于水中才能被植物细胞吸收，导致植物细胞内农药含量增高。 (2)刚浸入纯水中，细胞对水分子的吸收大于对农药分子的吸收；受细胞壁限制，细胞吸水一定量后即饱和，此时细胞仍可吸收农药分子；两个相对独立的过程 (3)无风或少风的傍晚，或空气湿度大的阴天；使叶片的液面保持较长时间，以便于植物细胞充分吸收溶于水的的养分。]
[(1)蘑菇的代谢类型是异养型，不能利用无机物制造有机物 (2)竞争 (3)无性(或孢子)孢子 (4)分解者 ]
联系客服
