高中生物第二章细胞的结构第二节细胞膜和细胞壁学案浙科版120.docx
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高中生物第二章细胞的结构第二节细胞膜和细胞壁学案浙科版120
第二节 细胞膜和细胞壁
知识内容
学考要求
选考要求
质膜的结构和功能
b
b
质膜组成成分的作用
a
a
植物细胞壁的组成和作用
a
a
活动：
验证活细胞吸收物质的选择性
b
b
学习导航
（1）通过“活动：
验证活细胞吸收物质的选择性”，认识细胞膜有选择透性。
（2）概述质膜“流动镶嵌模型”的内容。
（3）归纳细胞膜和细胞壁的生理作用。
方式一 科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能逸出细胞。
此实验说明了细胞作为一个完整的系统，它有边界。
细胞的边界就是细胞膜。
细胞膜的主要成分是什么？
怎样获得细胞膜？
细胞膜具有哪些功能呢？
方式二 鸡蛋的蛋壳内有一层薄膜，这层膜既能有效地防止水分散失，又能保障胚胎的气体供应，还能防止细菌的侵入，大大地延长了鸡蛋的保鲜时间。
细胞作为生命活动的基本单位，也有一层类似的膜——细胞膜。
一、细胞膜有选择透性
1．活动：
验证活细胞吸收物质的选择性
（1）实验步骤
①将玉米籽粒放在20～25℃的温水中浸泡36h。
②取4粒已经泡胀的籽粒，将其中2粒在沸水中煮5min后，冷却，作为对照。
③将4粒种子沿胚的中线纵剖，用稀释20倍的红墨水染色2min，用水冲洗。
④观察比较两组籽粒中胚的颜色。
（2）实验结果：
煮过的籽粒胚细胞着色深，未煮过的籽粒胚细胞着色浅。
（3）实验结论：
活细胞对外界物质的吸收具有选择性，而已经死亡的细胞对外界物质的吸收失去了选择性。
特别提醒
①红墨水中的色素不是细胞所需要的，因此活细胞不吸收，而死细胞已经失去了选择透性功能。
②验证质膜具有选择透性的其他实验
除上述实验外，还可设计实验验证质膜对细胞内的物质排出具有选择性。
如将新鲜红玫瑰花瓣置于清水中，清水不变红；但将花瓣用盐酸或浓盐溶液处理或加热处理后，花瓣细胞死亡，丧失选择透性，液泡中红色色素会透出花瓣，使所在溶液变红。
2．细胞膜的选择透性
（1）细胞膜又叫质膜，将细胞与周围环境区分开，控制物质进出。
（2）选择透性：
质膜有允许某种物质透过的特性，称为质膜对该物质的透性。
而只有某些分子能透过质膜，即质膜具有选择透性，这是细胞膜的功能特性。
归纳总结
质膜能控制对营养物质的吸收及有害废物的排出，防止病菌、病毒的侵入，但是这种控制作用也是相对的。
细胞一旦死亡，细胞膜的选择透性也会丧失。
（1）莲“出淤泥而不染”的事例说明细胞膜的功能特性是：
选择透性。
主要体现在对营养物质的吸收及有害废物的排出，防止病菌、病毒的侵入等方面。
（2）质膜有选择透性，用一定量的糖和醋腌制大蒜，可得到美味的糖醋蒜，原因是腌制大蒜的过程中细胞死亡，细胞膜变成全透性膜，糖和醋进入细胞。
（3）有些病毒和病菌也能进入细胞，使生物体患病，这说明质膜控制作用的相对性。
例1
（2017·金华十校联考）在以玉米籽粒为材料进行“验证活细胞吸收物质的选择性”活动中，下列有关叙述错误的是（ ）
A．需要以煮过的玉米籽粒为对照
B．未煮过籽粒中胚细胞对物质吸收具有选择性
C．需将经红墨水染色后的玉米籽粒立即纵切进行观察
D．观察胚和胚乳的染色情况可以比较两类细胞的活性
答案 C
解析 应先用刀片沿胚的中线纵向切开玉米籽粒，再用稀释20倍的红墨水去染色。
例2
苋菜的细胞液中有一些红色的物质，无论用清水怎么洗，清水中仍不见红色物质，但若把苋菜放入沸水中一烫，水立刻变成红色。
出现这种现象是因为（ ）
A．沸水使细胞膜失去选择透性
B．在清水中细胞膜没有选择透性
C．沸水中色素分解成小分子物质
D．在清水中没有物质出入
答案 A
解析 细胞膜的生理功能特性是具有选择透性，这是活细胞所特有的功能特性。
通常情况下，色素等物质是大分子，又是细胞所需要的，活细胞的细胞膜不会让其溢出细胞。
放入沸水中后，高温杀死了细胞，使细胞膜失去了活性，选择透性丧失。
色素物质可以从细胞中出来，故水变成红色。
二、质膜与细胞壁
1．质膜的结构
（1）脂双层
①主要成分——磷脂
②单位膜
③特点
（2）膜蛋白
①概念：
全部或部分镶嵌在膜中的蛋白质。
②组成：
水溶性部分和脂溶性部分。
（3）质膜的结构特性——流动性
构成质膜的磷脂分子和蛋白质分子都能不断地移动，像流体一样，因此质膜具有流动性。
（4）质膜的主要功能
物质交换、细胞识别、免疫、细胞控制、细胞通讯等。
归纳总结
（1）质膜的流动镶嵌模型
①细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇。
②糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。
③脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的，而是呈不对称性分布。
（2）质膜的结构特点——具有一定的流动性
①结构基础：
构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的。
②实例证明：
质壁分离与复原、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞的吞噬作用等。
③膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高，膜的流动性加快。
（3）细胞膜的流动性和选择透性的关系
①区别：
流动性是生物膜的结构特点，选择透性是生物膜的功能特性。
②联系：
流动性是选择透性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透性。
2．膜中各种组分的作用
项目
作用
脂双层
膜结构的基础，能控制物质进出细胞
膜蛋白
控制某些分子和离子的出入
作为生物催化剂
作为细胞识别标志物
3.植物和藻类的细胞壁
（1）主要成分：
纤维素。
（2）特点：
与细胞的选择透性无关。
（3）作用：
保护细胞和支撑植物体。
（4）特点：
细胞壁无选择透性（即全透性），所有的物质都能自由出入细胞壁。
特别提醒
（1）真菌的细胞壁由壳多糖组成。
（2）细菌的细胞壁主要成分是肽聚糖。
例3
如图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，有关叙述不正确的是（ ）
A．具有①的一侧为细胞膜的外侧
B．细胞膜表面①的含量较其他生物膜要少
C．膜结构的基础是②
D．细胞膜的选择透性与③的种类和数量有关
答案 B
解析 ①为糖蛋白，糖蛋白与细胞识别有关，因此分布于细胞膜外侧；与其他生物膜相比，细胞膜处于细胞最外侧，含有较多的糖蛋白；②为脂双层，是构成细胞膜的结构基础；膜蛋白有许多功能，细胞膜的选择透性主要与③（蛋白质）的种类和数目有关。
归纳提升
（1）细胞膜的流动性和选择透性的关系
细胞膜的流动性是其选择透性的基础。
具有流动性才能表现出选择透性。
例如，蛋白质分子充当载体，只有蛋白质分子运动了，才能运输物质。
（2）判断细胞膜的外侧和内侧的依据
根据糖萼（糖蛋白）的分布情况，有糖萼（糖蛋白）的一侧为膜的外侧，无糖萼（糖蛋白）的一侧为膜的内侧。
例4
下列关于细胞膜的叙述中不正确的是（ ）
A．细胞膜主要由脂质和蛋白质组成
B．不同功能的细胞其质膜上的蛋白质的种类、数量相同
C．组成细胞膜的三种成分中脂质含量最高
D．糖萼分布在细胞膜的外侧
答案 B
解析 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量的糖类，其中，脂质包括磷脂和部分胆固醇，磷脂含量最高；多糖和蛋白质结合形成的糖蛋白称为糖萼，分布在细胞膜的表面；细胞膜上蛋白质种类、数量越多，细胞膜的功能越复杂。
例5
下列关于植物细胞壁的叙述，错误的是（ ）
A．主要成分是纤维素B．具有选择透性
C．具有支持和保护作用D．不属于原生质体的组成部分
答案 B
解析 植物细胞壁的成分包括纤维素，它是原生质体外面的部分，对细胞起着支持和保护作用，相对于质膜而言，它对物质具有全透性。
1．科学工作者用不同颜色的荧光染料分别标记人和鼠细胞的膜蛋白后，进行细胞融合实验（如图所示）。
该实验说明（ ）
A．膜蛋白是可以移动的
B．两种细胞的膜蛋白种类相同
C．膜蛋白可以起生物催化作用
D．膜蛋白能控制某些物质出入细胞
答案 A
解析 不同荧光所标记的是“蛋白质分子”，故不同荧光的“掺杂”意味着蛋白质分子并非静止不动而是可以移动的。
2．（2018·浙江省9＋1高中联盟高一期中）变形虫可吞噬整个细菌，这一事实说明（ ）
A．细胞膜具有选择透性
B．细胞膜失去选择透性
C．大分子可以透过细胞膜
D．细胞膜具有一定的流动性
答案 D
解析 变形虫可吞噬整个细菌，说明变形虫的细胞膜可以发生运动，即细胞膜具有一定的流动性。
3．用稀释的红墨水染色可以鉴别大豆种子的死活，如果是活种子，则（ ）
A．种皮黄色B．种皮红色
C．胚是白色D．胚是红色
答案 C
解析 活细胞的细胞膜具有选择透性，红墨水不能自由通过，因此活种子的胚应该是白色的。
4．下列有关质膜的叙述，错误的是（ ）
A．质膜的主要成分是磷脂与蛋白质
B．质膜具有一定的流动性
C．质膜的识别功能与膜蛋白有关联
D．质膜不具有选择透性
答案 D
解析 质膜具有选择透性。
5．如图为细胞膜结构示意图，A、B表示细胞膜的两侧。
请回答问题：
（1）图中[1]表示________，由[1]组成的膜称为______。
（2）人体器官移植时，植入的器官常常被排异，引起这种反应与图中[ ]________具有识别功能有关。
（3）细胞膜中磷脂分子的尾部可以摇摆，使整个磷脂分子能发生侧向滑动，具有“柔性”，但是[ ]________的存在，增加了细胞膜的“刚性”，使细胞膜既有一定的流动性，又比较结实。
（4）若该图表示为人的红细胞膜，则与血浆接触的一侧为________（填“A”或“B”）侧。
（5）将动物细胞放入低浓度溶液后，吸水膨胀，[1]的面积变大，厚度将变小，这说明细胞膜具有______________。
但是植物细胞放入低浓度溶液后，却不会有明显的变化，主要是因为植物细胞膜外面有________的保护。
答案
（1）脂双层 单位膜
（2）2 糖蛋白 （3）4 胆固醇
（4）A （5）一定的流动性 细胞壁
解析
（1）图中1是由磷脂双分子层组成的脂双层，该膜称单位膜。
（2）细胞膜上起识别作用的物质是糖蛋白，即2代表的物质。
（3）细胞膜中，磷脂分子使膜具有“柔性”，胆固醇使膜具有“刚性”。
（4）红细胞膜与血浆接触的一侧即外侧，细胞膜外侧具糖蛋白，故A侧为细胞外侧。
（5）细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。
由于植物细胞膜外有细胞壁的存在，所以将植物细胞放入低浓度溶液后，不会有明显的变化。
[基础达标]
1．（2018·浙江省9＋1高中联盟高一期中）下列关于细胞膜“流动镶嵌模型”的叙述错误的是（ ）
A．以脂双层作为细胞膜的基本支架
B．脂双层中的两层并不是完全相同的
C．膜蛋白和磷脂分子都有水溶性和脂溶性部分
D．膜蛋白和磷脂分子在膜中具有一样的流动速率
答案 D
解析 流动镶嵌模型以脂双层作为细胞膜的基本支架，A项正确；由于蛋白质的不对称性，脂双层中的两层并不是完全相同的，B项正确；膜蛋白和磷脂分子都有水溶性和脂溶性部分，C项正确；膜蛋白和磷脂分子在膜中流动速率不一定相同，D项错误。
2．（2017·温州市鹿城中学期末）细胞壁的主要功能是对细胞起（ ）
A．保护和交换作用B．保护和吸收作用
C．保护和支持作用D．支持和吸收作用
答案 C
解析 植物细胞的细胞膜之外还有细胞壁，其主要成分是纤维素。
细胞壁维持着植物细胞的正常形态，具有支持和保护作用。
3．在细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（ ）
A．膜蛋白B．磷脂
C．油脂D．核酸
答案 A
解析 细胞膜的组成主要是磷脂和蛋白质分子，其中与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的是细胞膜上的蛋白质分子。
4．下列叙述不属于细胞膜的功能的是（ ）
A．细胞膜主要由脂质和蛋白质组成
B．与细胞的物质交换有关系
C．在细胞通讯方面有重要作用
D．与细胞识别、免疫有重要关系
答案 A
解析 细胞膜有多方面的功能，它与细胞的物质交换、细胞识别、免疫等有密切关系；在细胞控制和细胞通讯方面起重要作用。
细胞膜主要是脂质和蛋白质组成，这是细胞膜的组成，不是功能。
5．对于功能复杂的细胞膜，以下说法正确的是（ ）
A．脂质的种类和数量较多
B．蛋白质的种类和数量较多
C．脂质的种类较多，数量较少
D．蛋白质的种类较少，数量较多
答案 B
解析 细胞膜功能复杂程度与细胞膜上蛋白质的种类和数量有关，故选B项。
6．下图是“验证活细胞吸收物质的选择性”实验装置示意图。
下列叙述错误的是（ ）
A．乙培养皿中应放入等量煮熟的玉米籽粒
B．取出玉米籽粒后主要观察胚的着色情况
C．甲组玉米胚选择吸收红墨水中的物质呈红色
D．玉米籽粒泡胀并纵向切开后进行实验，实验现象更明显
答案 C
解析 由于活细胞的质膜具“选择透性”，故不会使红色色素透入细胞，甲组玉米胚应显示无色，丧失选择透性功能的死细胞，由于色素可透入，故乙组玉米胚可被染成红色。
[能力提升]
7．（2017·嘉兴一中高一期中考试）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．①②均为脂质，可以用苏丹Ⅲ染液染色观察
B．由①组成的膜称为单位膜，细胞膜由两层单位膜组成
C．②是脂溶性的，分布在脂双层内部
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
答案 C
解析 ①表示磷脂，②表示胆固醇，均为脂质，而苏丹Ⅲ染液是用来鉴定油脂的，A错误；①表示磷脂，形成脂双层，构成细胞膜的基本支架，细胞膜只有一层单位膜，B错误；②表示胆固醇，是脂溶性的，分布在脂双层内部，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，①能运动，体现膜结构具有一定的流动性，D错误。
8．（2018·浙江省9＋1高中联盟高一期中）如图是细胞膜的亚显微结构模式图，①～③表示构成细胞膜的物质。
下列有关说法正确的是（ ）
A．细胞之间的相互识别与①有关
B．②表示蛋白质分子，其没有亲水部分
C．③为脂双层，所以细胞膜为双层膜结构
D．①②较③更易移动，细胞膜的选择透性与③无关
答案 A
解析 细胞识别与①糖蛋白有关，A正确；蛋白质分子有水溶性和脂溶性两部分，B错误；脂双层组成的膜称为单位膜，C错误；细胞膜上的磷脂和绝大多数蛋白质都是可以运动的，脂溶性物质优先通过细胞膜，细胞膜的选择透性与③有关，D错误。
9．（2017·浙江4月学考）以玉米籽粒为实验材料进行“验证活细胞吸收物质的选择性”活动。
下列叙述错误的是（ ）
A．实验前将玉米籽粒放在20～25℃温水中浸泡适当时间
B．先用红墨水染色玉米籽粒，然后纵切并观察其颜色变化
C．未煮熟的玉米胚比煮熟过的染色浅，说明活细胞吸收物质具有选择性
D．若煮过的玉米胚乳与未煮过的均被染成红色，说明胚乳细胞是死细胞
答案 B
解析 实验前将玉米籽粒放在20～25℃温水中浸泡适当时间，增加细胞的活性，A正确；先纵切玉米籽粒，再用红墨水染色，冲洗后观察其颜色变化，B错误；胚细胞是活细胞，由于细胞膜具有选择透性，不可染上颜色，煮熟过的细胞失去活性，被染色，说明活细胞吸收物质具有选择性，C正确；若胚乳细胞是死细胞，则煮过的玉米胚乳与未煮过的均被染成红色，D正确。
10．下列关于细胞膜流动性的叙述，错误的是（ ）
A．科学家用红、绿两种颜色的荧光染料分别标记人与小鼠细胞膜上的蛋白质，然后再将两种细胞融合成一个细胞，最终发现细胞膜上红、绿荧光染料均匀分布，体现了细胞膜的流动性
B．膜的流动性与温度有关，在一定范围内，温度越高，膜的流动性越大
C．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．细胞膜的流动性对于完成各种生理功能，如物质的透过、膜内外信息的传递等非常重要
答案 C
解析 由题干信息可知，用红色荧光染料标记人细胞膜上的蛋白质与用绿色荧光染料标记鼠细胞膜上的蛋白质在融合细胞中分布均匀，说明细胞膜的蛋白质分子是可以运动的，体现了细胞膜具有流动性特点，A正确；膜的流动性与温度有关，在一定范围内，温度越高，膜的流动性越大，但超过一定温度，膜会失去活性，B正确；细胞膜的选择透性，决定了只有某些物质能够通过细胞膜，C错误；细胞膜的流动性对于完成各种生理功能，如物质的透过、膜内外信息的传递等非常重要，D正确。
11．（2017·嘉兴秀州中学高二期中）在水溶液环境中磷脂分子可自发形成如图所示结构，称为脂质体。
下列相关叙述正确的是（ ）
A．随内容物的增多，脂质体一定程度上会膨胀
B．脂质体的物质构成与质膜相同
C．图示脂质体间能够发生特异性识别
D．应用如图2所示的脂质体贮存脂肪颗粒
答案 A
解析 磷脂分子是可以流动的，所以随内容物的增多，脂质体一定程度上会膨胀，A正确；脂质体的物质构成与质膜不相同，质膜上还有蛋白质和糖类，B错误；磷脂分子不具有识别的功能，C错误；应用如图1所示的脂质体贮存油脂颗粒，图2磷脂分子亲水头部位于内部，不能贮存脂肪颗粒，D错误。
12．下图表示细胞膜的亚显微结构模式图，请据图回答下面的问题。
（1）构成细胞膜基本支架的成分是[ ]________。
（2）与细胞膜的识别功能有关的成分是[ ]________。
（3）巨噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有______性，这是因为______________________
________________________________________________________________________。
（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________成分。
（5）细胞膜的外侧是____________（填“M”或“N”）侧，判断的依据是____________________
________________________________________________________________________。
（6）细胞膜的这种结构模型被称为______________________________________________。
答案
（1）D 脂双层
（2）E 糖蛋白 （3）流动 组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都不是静止不动的，而是可以运动的 （4）蛋白质 （5）M M侧有多糖与蛋白质结合形成的糖蛋白，糖蛋白位于细胞膜外侧 （6）流动镶嵌模型
解析 细胞膜由脂双层构成基本支架，蛋白质覆盖、镶嵌或贯穿于脂双层，膜外侧有糖蛋白。
细胞膜的功能主要由蛋白质承担。
13．（2018·浙江省9＋1高中联盟高一期中）取新的玉米若干粒浸泡，然后用小刀将每粒玉米沿胚的中线切成两半，分成两组，其中一组放入烧杯中加清水煮沸10分钟，然后将两组种子分别放入两个培养皿中，都倒入稀释的红墨水（1份墨水加10份清水）浸泡5分钟后取出，洗去浮色，观察染色情况；煮过的那一组种子的胚全都染上了红色，而没煮过的那一组种子的胚，仅表层带有浅浅的红色。
请分析回答：
（1）未煮过的胚细胞内没有被染色，说明种子的胚细胞________（填“需要”或“不需要”）红墨水：
而煮过的种子胚全被染上红色，说明煮过的胚细胞是________（填“活细胞”或者“死细胞”）。
（2）本实验说明了活细胞细胞膜的功能特点是_________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）为进一步证明只有活细胞的细胞膜才具有控制物质进出细胞的功能，设计了如下实验，请补充完整：
①实验材料和用具：
新鲜的红色月季花瓣、烧杯、记号笔、质量分数为15%的盐酸、清水、量筒。
②实验步骤：
第一步：
选两个大小相同的烧杯，用记号笔分别标上A、B。
第二步：
________________________________________________________________________。
第三步：
________________________________________________________________________。
第四步：
________________________________________________________________________。
③实验现象：
_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________
④实验结论：
_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）不需要 死细胞
（2）选择透性
（3）②第二步：
向A、B两个烧杯中，分别加入等量的15%的盐酸和清水
第三步：
选等量的新鲜的红色月季花瓣，分别放入A、B两个烧杯中（第二和第三步可互换）
第四步：
经过一段时间后，观察烧杯内花瓣和液体的颜色
③A烧杯中花瓣的颜色逐渐褪去，而溶液变红，B烧杯中花瓣仍为红色，水呈无色 ④说明只有活细胞的细胞膜才具有控制物质进出细胞的功能
解析
（1）未煮过的胚细胞内没有被染色，说明种子的胚细胞不需要红墨水；而煮过的种子胚全被染上红色，说明煮过的胚细胞是死细胞。
（2）本实验说明了活细胞细胞膜的功能特点是选择透性。
（3）②该实验的目的是验证细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，而死细胞膜不具有这一功能，实验的自变量是细胞是死细胞还是活细胞，死细胞可以用质量分数为15%的盐酸处理控制，用清水处理活细胞，与用盐酸处理对照，因变量是红色月季花瓣和液体的颜色变化，溶液的用量、红色月季花瓣的量属于无关变量，按照实验设计的对照原则和单一变量原则，实验步骤如下：
第一步：
选两个大小相同的烧杯，用记号笔分别标上A、B。
第二步：
向A、B两个烧杯中，分别加入等量的15%的盐酸和清水。
第三步：
选等量的新鲜的红色月季花瓣，分别放入A、B两个烧杯中。
第四步：
经过一段时间后，观察烧杯内花瓣和液体的颜色。
③实验现象：
A烧杯中花瓣的颜色逐渐褪去，而溶液变红，B烧杯中花瓣仍为红色，水呈无色。
④实验结论：
说明只有活细胞的细胞膜才具有控制物质进出细胞的功能。
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