1、第二节细胞膜控制细胞与周围环境的联系课标内容要求核心素养对接1概述细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流。2通过模拟实验探究膜的透性。1建构细胞膜模型，阐明细胞膜的结构与功能。(生命观念、科学思维)2通过模拟实验探究膜的透性，厘清原理与操作流程。(科学思维、科学探究)一、细胞膜的位置与功能1位置细胞膜也称质膜，是围绕在细胞外层，将细胞与周围环境区分开的结构。2功能细胞膜是细胞对外界环境的屏障，控制着物质的进出，保证了细胞内部环境的相对稳定，使细胞内的生命活动有序进行。二、通过模拟实验探究膜的透过性1半透膜一些膜具有一定大小的孔径，水等小分子和离子可
2、以自由通过，而蛋白质、淀粉等大分子则无法通过，这种膜称为半透膜。透析膜就是一种半透膜。2提出问题将淀粉溶液和葡萄糖溶液分别装入透析袋里，观察两者通透情况是否相同？推测细胞膜是否具有类似特性？3方法步骤(1)取A、B两个透析袋，将等量的淀粉溶液和葡萄糖溶液分别装入A、B透析袋中。透析袋两端用细线系紧。(2)将透析袋一端的细线绑在玻璃棒中央，透析袋置于烧杯内，玻璃棒横置于烧杯上方。(3)向烧杯内注入等量蒸馏水，直至淹没透析袋。向A组透析袋外面的蒸馏水中加入适量碘碘化钾溶液。(4)静置12 h。观察A组实验现象；取B组透析袋外面的蒸馏水2 mL，加入2_mL本尼迪特试剂，热水浴23 min，观察颜色
3、变化。4结果分析葡萄糖分子和碘可以通过透析膜，而淀粉分子无法通过。所以，透析膜对分子的进出具有半透性。5对细胞膜的推测细胞膜是细胞的边界，将细胞内与外界环境分隔开，是外界物质进入细胞的屏障。所以，可以推测细胞膜对物质的进出具有选择透过性。三、细胞膜的功能特性与结构组成1细胞膜具有选择透过性细胞膜可以控制物质进出，选择性地吸收营养物质和排出代谢产物，保持细胞内生化反应有序进行。这一特性称为细胞膜的选择透过性。2细胞膜的分子组成与参与的功能细胞膜主要由磷脂和蛋白质组成，除此之外，还含有少量糖类。动物细胞膜中还含一定量的胆固醇。(1)磷脂元素组成由C、H、O、N、P五种元素构成。分子特性两性分子。其
4、一端含有N和P，形成磷脂的“头”，具有亲水性，也称极性；另一端含有2条长长的脂肪酸链，形成磷脂的2个“尾”，具有疏水性，也称非极性。磷脂双分子层的形成在水中，不同磷脂分子疏水性的尾部相对排列，内部形成一个疏水的环境；而亲水性的头部则朝向外侧，与水接触。所以，磷脂分子在水中可形成双层结构，称为磷脂双分子层，构成了细胞膜的基本骨架。(2)膜蛋白概念与特性细胞膜上的蛋白质统称为膜蛋白。膜蛋白也和磷脂分子一样，有水溶性部分和脂溶性部分。膜蛋白的功能通常细胞的功能越多，其膜蛋白的种类和数量就越多。有些膜蛋白选择性地吸收或排出特定物质，控制其进出细胞，这类膜蛋白称为转运蛋白。有些膜蛋白催化特定化学反应，例
5、如，小肠上皮细胞的某些膜蛋白可促进食物中营养物质的消化分解。同一组织的相邻细胞间通过某些膜蛋白紧密连接在一起。某些膜蛋白接收外界信息或刺激，激活细胞内相应生理生化反应，在细胞与外界的信息交流和细胞识别中发挥重要作用。(3)胆固醇分布存在于动物细胞膜中，占细胞膜所有脂质的10%30%。植物细胞膜一般不含胆固醇。存在部位胆固醇分子主要位于磷脂双分子层的疏水环境中，具有一个很小的亲水基团，与磷脂头部连接。 功能在动物细胞中，胆固醇能保持细胞膜的稳定性。胆固醇对细胞膜中磷脂分子的活动具有双重调节作用。一方面，胆固醇通过与磷脂脂肪酸链的相互作用，具有限制其运动、增加其有序性的作用；另一方面，也能将磷脂分
6、子分隔开以增强其运动性。这种双重的调节作用取决于环境和胆固醇的数量。3生物膜(1)生物膜的概念除细胞膜外，细胞内还存在其他的膜结构，它们构成了细胞核等多种结构的边界。细胞内所有的膜称为生物膜。(2)生物膜的特点虽然细胞内不同部位的膜功能有所不同，但它们都具有相似的物质组成和空间结构。四、生物膜的结构特点与流动镶嵌模型1生物膜的结构特点生物膜具有流动性。人鼠细胞融合实验表明细胞膜的蛋白质是呈流动状态的。2流动镶嵌模型(1)建立者辛格和尼克尔森根据多个实验的证据提出生物膜的流动镶嵌模型。(2)理论要点磷脂双分子层构成了生物膜的基本支架。蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的全部或部分嵌入磷脂双子
7、层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，体现了膜内外结构的不对称性。磷脂和蛋白质位置不是固定的，生物膜具有一定流动性。(3)生物膜具有流动性的原因及与生物膜的功能关系原因磷脂双分子层中间的疏水层通常情况下呈液态，磷脂分子在膜中的位置并不固定，使得磷脂分子及附着于其上的蛋白质分子发生运动。与生物膜的功能关系与生物膜进行能量转换、物质转运、信息传递和分裂等功能密切相关。五、细胞壁1分布细胞壁是植物、真菌和大多数原核细胞的外层结构。2成分植物的细胞壁主要由纤维素组成，此外，植物细胞壁还含有果胶等多种物质。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。动物细胞没有细胞壁。判断对错(正确的打
8、“”，错误的打“”)1透析膜就是选择透过性膜。()2动植物细胞膜成分完全相同。()3环境温度较低时，胆固醇有助于保持细胞膜的柔韧性。()4肥皂的主要成分与磷脂结构类似，是一端具有亲水性，另一端具有疏水性的两性分子。()5细胞吸收离子，葡萄糖、氨基酸等营养物质都需要通过特定的受体蛋白来完成。()6细胞外被又称糖萼，存在于细胞膜外表面，由多糖与细胞膜中的蛋白质或脂质结合而成。()提示：1.透析膜就是半透膜，生物膜才是选择透过性膜。2动物细胞的细胞膜中含一定量的胆固醇，植物的细胞膜中没有。34.5由转运蛋白来完成。6细胞膜的功能特性与分子组成1半透膜和选择透过性膜的区别(1)半透膜是指某些物质可以通
9、过，而另一些物质不能通过的多孔性薄膜。物质能否通过取决于分子的大小，如常见的半透膜有动物的膀胱膜、肠衣、鸡蛋的蛋壳膜等。水、葡萄糖等较小的分子可以通过，而蔗糖、蛋白质等较大的分子不能通过。(2)选择透过性膜是指细胞膜等具有活性的生物膜。它具有半透膜的物理特性，更重要的是具有主动选择性，对物质的吸收与否及吸收的多少取决于膜上载体蛋白的种类与数量，因此不能将生物膜看作单纯的半透膜。2细胞膜的成分3四种“膜蛋白”及其功能的区分(1)糖蛋白：信号分子(如激素、淋巴因子、神经递质)的受体蛋白。(2)载体蛋白：协助跨膜运输(易化扩散和主动转运)。(3)具催化作用的酶：如好氧型细菌其细胞膜上可附着与需氧呼吸
10、相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动转运等)。(4)识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵细胞间的识别、免疫细胞对抗原的特异性识别等)。合作探究：1.把体积相同的10%葡萄糖溶液和10%淀粉溶液，用半透膜(大分子物质不能通过)隔开，左侧是10%葡萄糖溶液，右侧是10%淀粉溶液。过了一段时间后，在左侧取出一些溶液样品，在滴加了碘液后发现样品颜色没有变蓝，说明_。如果为了检测葡萄糖能否通过半透膜，可在右侧取出一些溶液样品，通过加_试剂并_，观察是否有_色出现，即判断葡萄糖能否通过半透膜。提示：淀粉不能透过半透膜本尼迪特水浴加热砖红2下面是对细胞膜成分的
11、科学探索，结合所学的知识回答相关问题。(1)1895年，欧文顿的研究方法：对植物细胞的通透性进行实验。现象：脂溶性物质更容易通过细胞膜。推测：膜是由_组成的。(2)对磷脂的研究磷脂的一端为_的头，两个脂肪酸链一端为_的尾，多个磷脂分子在水中总是自发地形成_。(3)1925年，戈特和格兰德尔的发现方法：用有机溶剂从人的红细胞中提取脂质，将其在空气水界面上铺展成单分子层。现象：单分子层的面积为红细胞表面积的两倍。结论：细胞膜中的脂质分子排列为_。(4)1935年，丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力现象：细胞膜的表面张力明显低于油水界面的表面张力。已有发现：油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降
12、低。推测：细胞膜除含脂质分子外，可能_。提示：(1)脂质(2)亲水疏水双分子层(3)连续的两层(4)还附有蛋白质1下列哪项不属于细胞膜的功能()A控制物质进出细胞B将细胞与外界环境分隔开C进行细胞间的信息交流D提高细胞内化学反应的速率D细胞膜具有选择透过性，因此能控制物质进出细胞，A不符合题意；细胞膜存在于细胞的最外边，作为系统的边界，保障了细胞内部环境的相对稳定，使生命物质与外界环境分开，产生了原始的细胞，对生命的起源起重要作用，B不符合题意；细胞膜能控制物质进出细胞，可以将抗体分泌到细胞外，与抗原特异性结合，体现细胞膜信息交流的功能，C不符合题意；酶能使细胞内的各种生物化学反应加快，但不属
13、于细胞膜的功能，D符合题意。2将大量磷脂分子放入清水中，搅拌后，不可能出现的现象是()ABC DA磷脂分子由亲水的“头”部和疏水的“尾”部构成，把大量磷脂分子放入清水中，如果磷脂分子是单层排布的，亲水的“头”部向外，疏水的“尾”部向内，如C项，如果磷脂分子是双层排布的，同样是亲水“头”部在外侧，如B、D项。3下列各项中，对生物膜化学成分的表述，最全面的是()A蛋白质、糖类、脂肪B糖蛋白、脂肪C蛋白质、糖类、脂质 D脂质、蛋白质C脂肪不是细胞膜的组成成分，AB错误；生物膜的主要成分是脂质和蛋白质，此外细胞膜的外侧还含有少量的糖类，C正确；脂质和蛋白质是细胞膜的组成成分，但是不全面，D错误。4细胞
14、的膜蛋白具有物质运输、信息传递、免疫识别等重要的生理功能。下列图中，可正确表示不同细胞的膜蛋白及其相应功能的是()ABCDD血红蛋白存在于红细胞的内部，不属于膜蛋白，A项错误；抗体主要分布于血清中，T细胞膜上没有抗体，B项错误；胰高血糖素应该与胰岛B细胞膜上的胰高血糖素受体结合，C项错误。细胞膜的结构特性与流动镶嵌模型的建立1细胞膜的结构特点与功能特性的比较项目细胞膜的结构特点细胞膜的功能特性内容具有一定的流动性选择透过性原因构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子不是静止不动的，而是运动的遗传性载体种类、数量选择性实例变形虫的变形运动、细胞融合植物根部细胞对离子的选择性吸收2.流动镶嵌模型的构建合作
15、探究：1.细胞膜流动性的实验探究操作及现象：标记小鼠细胞与人细胞表面的蛋白质分子，做如图实验。(1)该实验的方法是什么？提示：荧光标记法。(2)实验结果说明了什么？提示：细胞膜上蛋白质分子具有一定的流动性。2下图为生物膜的结构模型示意图，据图回答下列问题。(1)该模型为什么称为流动镶嵌模型？提示：磷脂双分子层中间的疏水层通常情况下呈液态，磷脂分子在膜中的位置并不固定，使得磷脂分子及附着于其上的蛋白质分子发生运动。(2)A侧是细胞的外侧，判断依据是什么？提示：A侧有糖蛋白。(3)细胞中的其他生物膜均有与此相似的结构，但执行的具体功能却有很大区别，其主要原因是什么？提示：其主要原因是膜结构中的蛋白
16、质的种类和数量不同。1对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：用某种荧光材料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。上述实验不能说明的是()A细胞膜具有流动性B荧光染料能与细胞膜组成成分结合C根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率D根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率C该过程说明细胞膜具有流动性、荧光染料能与细胞膜组成成分结合，根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率，但不能根据荧光恢复的速率推算出物质跨膜运输的速率，因为该
17、过程中没有发生物质跨膜运输。所以C不正确。2细胞膜的亚显微结构模式如图甲，图甲细胞膜的磷脂分子结构模式如图乙，下列有关叙述错误的是()图甲图乙A将图乙平展在水面上，a部分与水面接触B图乙分子可识别“自己”和“非己”的成分C图甲中与细胞的选择吸收有关D图甲中的共同为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境B图乙中的a部分表示亲水端，b部分表示疏水端，因此将磷脂分子平展在水面上，a部分与水面接触，A正确；图乙分子为磷脂分子，不能识别“自己”和“非己”的成分，B错误；图甲中是蛋白质，可作为物质进入细胞的载体，与细胞的选择吸收有关，C正确；图甲中的构成的细胞膜共同为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境，D
18、正确。3细胞膜的特性和功能是由其结构决定的，下列相关叙述错误的是()A由于磷脂分子层内部是疏水的，因此水分子难以通过细胞膜B细胞膜的蛋白质分子有物质运输的功能C细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质容易通过细胞膜D细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型A水分子可以通过扩散方式通过细胞膜，A错误；细胞膜的蛋白质分子具有物质运输功能，如载体蛋白，B正确；细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质更容易通过细胞膜，C正确；细胞的生长现象说明细胞膜具有流动性，其不支持细胞膜的静态结构模型，D正确。细胞膜的组成成分、结构与功能之间的相互关系的归纳课堂小结知识网络构建核心语句背诵1.细胞膜可以控制物质进出，选择性地吸收
19、营养物质和排出代谢产物，保持细胞内生化反应的有序进行。这一特性称为细胞膜的选择透过性。2.细胞膜主要由磷脂和蛋白质组成，除此之外，还含有少量糖类。动物细胞膜中还含一定量的胆固醇。(1)磷脂其一端含有N和P，形成磷脂的“头”，具有亲水性；另一端含有2条长长的脂肪链，形成磷脂的2个“尾”，具有疏水性。在水中，不同磷脂分子疏水性的尾部相对排列，内部形成一个疏水的环境；而亲水性的头部则朝向外侧，与水接触。形成双层结构，称为磷脂双分子层。(2)膜蛋白细胞膜上的蛋白质统称为膜蛋白。通常细胞的功能越多，其膜蛋白的种类和数量就越多。(3)胆固醇存在于动物细胞膜中，植物细胞膜一般不含胆固醇。在动物细胞中，胆固醇
20、能保持细胞膜的稳定性。胆固醇对细胞膜中磷脂分子的活动具有双重调节作用。3.生物膜除细胞膜外，细胞内还存在其他的膜结构，它们构成了细胞核等多种结构的边界。细胞内所有的膜称为生物膜。4.流动镶嵌模型磷脂双分子层构成了生物膜的基本支架；蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的全部或部分嵌入磷脂双子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，体现了膜内外结构的不对称性；磷脂和蛋白质位置不是固定的，生物膜具有一定的流动性。5.细胞壁细胞壁是植物、真菌和大多数原核细胞的外层结构。植物的细胞壁主要由纤维素组成，此外，植物细胞壁还含有果胶等多种物质。1下列有关细胞膜的叙述错误的是()A细胞膜含有糖脂和糖蛋白B细胞膜上蛋
21、白质的种类和数量越多，功能越复杂C细胞膜具有物质运输、能量转换、信息传递的功能D细胞膜的流动性决定了大部分的物质能够自由地通过细胞膜D细胞膜上含有糖脂和糖蛋白，糖蛋白有识别功能，故A正确；蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用，因此，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多，故B正确；细胞膜具有物质运输、能量转换、信息传递的功能，故C正确；细胞膜的选择透过性决定了大部分的物质能够自由地通过细胞膜，故D错误。2下列最能正确表示细胞膜结构的是()ABCDC细胞膜主要由磷脂双分子层和蛋白质分子组成。磷脂分子的亲水头部向外排列，疏水尾部向内排列。糖蛋白只在细胞膜的一侧(外侧)分布。3用台盼蓝对细胞染色，
22、被染成蓝色的是死细胞，不着色的是活细胞。做出以上判断主要是依据细胞膜的哪种功能()A将细胞与外界环境分隔开B控制物质进出细胞C控制细胞的代谢和遗传D实现细胞与外界环境的能量转换B台盼蓝是细胞不需要的大分子，活细胞细胞膜具有选择透过性，台盼蓝不能进入活细胞中，而死亡细胞的细胞膜选择透过性丧失，大分子的台盼蓝能进入死细胞中，体现细胞膜的控制物质进出功能，B正确。4下列有关植物细胞壁的说法，不正确的是()A主要由纤维素组成B不具有选择透过性C具有支撑和保护作用D可控制物质进出细胞D植物细胞壁的成分主要由纤维素组成，对植物细胞起到支撑和保护作用，属于全透性的结构，不能控制物质进出细胞。5下图为嗅觉受体
23、细胞膜模式图(局部)：根据以上材料和模式图回答下列问题。(1)A代表_分子；C代表_。(2)气味物质分子首先要与_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_。解析：(1)分析题图可知，A代表蛋白质分子，C代表多糖，具有识别、润滑和保护作用，B是细胞膜的磷脂双分子层，构成了细胞膜的基本骨架。(2)气味物质分子首先要与气味受体结合，才有产生嗅觉的可能。(3)图中A是蛋白质，蛋白质具有特异性的直接原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序及肽链的空间结构不同，这种特异性最终是由DNA(或基因、遗传物质)来决定的。(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的完整化学名称是磷脂双分子层，是构成细胞膜的基本骨架。答案：(1)蛋白质多糖(2)气味受体(3)DNA(或基因、遗传物质)(4)磷脂双分子层