高中生物 第三章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜系.docx
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高中生物第三章细胞的基本结构第1节细胞膜系
第1节 细胞膜——系统的边界
[学习目标] 1.阐述细胞膜的成分和功能。
2.进行用哺乳动物成熟的红细胞制备细胞膜的实验，体验制备细胞膜的方法。
3.认同细胞膜作为系统的边界，对于细胞这个生命系统的重要意义。
一、细胞膜的制备
1．原理：
细胞吸水涨破
获得细胞膜。
2．选材
（1）人和其他哺乳动物成熟的红细胞。
（2）原因：
没有细胞核和众多的细胞器，这可使得到的细胞膜更为纯净。
3．过程
4．注意事项
（1）红细胞要用生理盐水（质量分数为0.9%）稀释，这样既可以使红细胞分散开，不易凝集成块，又能使红细胞暂时维持原有的形态。
（2）注意盖盖玻片的方法，防止出现气泡。
（3）用吸水纸吸引时，注意不要把细胞吸走。
（4）滴蒸馏水操作在载物台上进行，载物台应保持水平，否则易使蒸馏水流走。
（5）实验中持续观察细胞的变化与引流前观察到的细胞形态形成对照。
例1
科学家常用哺乳动物成熟的红细胞做材料来研究细胞膜的组成，主要是因为（ ）
A．哺乳动物成熟的红细胞容易得到
B．哺乳动物成熟的红细胞在水中容易涨破
C．哺乳动物成熟的红细胞内没有核膜、线粒体膜等膜结构
D．哺乳动物成熟的红细胞的细胞膜在光学显微镜下容易观察到
答案 C
解析 研究细胞膜的成分，需要避免其他膜结构的干扰，哺乳动物成熟的红细胞，没有核膜及其他细胞器膜，这样可获得较为纯净的细胞膜。
二、细胞膜的成分
1．细胞膜的主要成分：
脂质和蛋白质，还有少量糖类。
2．细胞膜成分的特点：
组成细胞膜的脂质中磷脂含量最丰富，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
3．组成元素：
C、H、O、N、P等。
4．与生活的联系：
细胞在癌变的过程中，细胞膜的成分改变，有的产生甲胎蛋白（AFP）、癌胚抗原（CEA）等物质。
深化拓展
细胞膜成分的实验鉴定
细胞膜成分
鉴定试剂（方法）
结果
磷脂
脂溶剂处理
细胞膜被溶解
磷脂酶处理
细胞膜被破坏
脂溶性物质透过实验
脂溶性物质优先通过
蛋白质
双缩脲试剂
紫色
蛋白酶处理
细胞膜被破坏
例2
典型的细胞膜最可能具有下列哪种组成（质量分数）（ ）
A．35%脂质、50%蛋白质、5%糖类、10%RNA
B．50%脂质、45%蛋白质、5%糖类、0%RNA
C．25%脂质、75%蛋白质、0%糖类、0%RNA
D．60%脂质、30%蛋白质、0%糖类、10%RNA
答案 B
解析 细胞膜的成分主要是脂质和蛋白质，此外还含有少量的糖类，不含RNA。
例3
在下列几组化学元素中，构成细胞膜所必需的元素是（ ）
A．C、H、OB．C、H、O、P
C．C、H、O、ND．C、H、O、N、P
答案 D
解析 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，组成蛋白质的元素中有C、H、O、N等，而在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，磷脂中含有P元素。
三、细胞膜的功能、细胞壁
1．细胞膜的功能
（1）将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。
（2）控制物质进出细胞
a．①②③表明细胞膜的控制作用具有普遍性：
细胞需要的营养物质可以进入细胞；细胞不需要或对细胞有害的物质不易进入细胞；将抗体或激素分泌到细胞外；将细胞产生的废物排出细胞。
b．④表明细胞膜的控制作用具有相对性：
环境中对细胞有害的物质也有可能进入细胞，如某些病毒、病菌侵入细胞，使生物体患病。
（3）进行细胞间的信息交流。
①图乙表示细胞之间通过激素传递信息，该方式中通过细胞分泌物与靶细胞膜表面的受体结合，把信息传递给靶细胞。
②图甲可表示精子与卵细胞之间的识别，该方式中相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。
③图丙表示高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，具有信息交流的作用，该方式中相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道由一个细胞进入另一个细胞。
2．植物细胞的细胞壁
（1）化学组成：
主要是纤维素和果胶。
（2）主要功能：
对植物细胞有支持和保护作用。
例4
在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属离子对水的污染。
这是试图模拟细胞膜的（ ）
A．将细胞与外界环境分隔开的功能
B．控制物质进出细胞的功能
C．进行细胞间信息交流的功能
D．具有免疫的功能
答案 B
解析 “有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧”体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能。
例5
最新研究发现，内皮素在皮肤中分布不均是造成色斑的主要原因。
内皮素拮抗剂可以进入皮肤和细胞膜上的黑色素受体结合，使内皮素失去作用。
下列有关叙述错误的是（ ）
A．该研究说明细胞膜具有信息交流的功能
B．内皮素拮抗剂与内皮素结构相似
C．当内皮素拮抗剂与黑色素受体结合以后内皮素就不能再与其膜受体结合了
D．该研究说明细胞膜具有控制物质进出细胞的功能
答案 D
解析 与细胞膜上的受体识别并与相应的信号分子结合来完成信息传递的过程，属于细胞膜的信息交流功能，A正确，D错误；根据题干可知，内皮素拮抗剂与内皮素结构相似，B正确；根据题干可知，当内皮素拮抗剂与黑色素受体结合以后内皮素就不能再与其膜受体结合了，C正确；根据题干信息“内皮素拮抗剂可以进入皮肤和细胞膜上的黑色素受体结合，使内皮素失去作用”，可知内皮素只有与细胞膜上相应的受体结合后才能发挥作用。
1．下列叙述，正确的打“√”，错误的打“×”。
（1）红细胞中没有细胞核和众多的细胞器，可作为提取细胞膜的材料（ ）
（2）细胞膜中的脂质指的是磷脂（ ）
（3）细胞膜是细胞的保护性屏障（ ）
（4）细胞膜可以控制物质进出，任何对细胞有害的物质都不能进入细胞（ ）
（5）植物细胞之间的胞间连丝具有物质运输的作用（ ）
答案
（1）×
（2）× （3）√ （4）× （5）√
2．将哺乳动物或人的成熟红细胞经过某种处理后，可造成红细胞破裂出现溶血现象，再将溶出细胞外的物质冲洗掉，剩下的结构在生物学上称为“血影”。
那么处理的方法和血影的主要成分分别是（ ）
A．将其放入生理盐水中 无机盐和蛋白质
B．将其放入生理盐水中 蛋白质和糖类
C．将其放入清水中 脂肪和蛋白质
D．将其放入清水中 脂质和蛋白质
答案 D
解析 红细胞溶血剩下的结构“血影”其实就是细胞膜。
将红细胞放入清水中会涨破，内容物流出可得到细胞膜。
3.如图所示为某生理活动的一个过程，这一过程体现出细胞膜的哪一项功能（ ）
A．控制物质进出细胞
B．将细胞与外界环境分隔开
C．促进物质的运输
D．进行细胞间的信息交流
答案 D
解析 精子和卵细胞之间直接接触，并相互识别和完成受精的过程中，两种细胞间进行了充分的信息交流。
4．下列关于细胞壁的叙述中，正确的是（ ）
A．纤维素是由葡萄糖聚合而成的多糖，是植物细胞壁的主要成分之一
B．食物中的纤维素在人体内水解成葡萄糖后才能被吸收
C．细菌的细胞壁也可以用除去植物细胞壁的方式除去
D．细胞壁是各种细胞最外层的结构
答案 A
解析 细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，与植物细胞壁（主要成分是纤维素和果胶）的成分不同；细菌细胞壁一般用溶菌酶除去，而植物细胞壁用纤维素酶或果胶酶除去；人的消化液中不含纤维素酶，所以食物中的纤维素在人体内是不能被消化的；细胞壁并不是各种细胞最外层的结构，动物细胞没有细胞壁，很多细菌细胞壁外面有荚膜等结构。
5．为获得纯净的细胞膜用于研究其结构与功能，请完成下列实验设计并分析有关问题：
（1）应选取下列哪种人体细胞做实验（ ）
A．成熟红细胞B．神经细胞
C．白细胞D．口腔上皮细胞
（2）选用该材料的理由是__________________________________________________________
___________________________________________________________。
（3）将选取的上述材料放入__________中，一段时间后细胞将破裂。
（4）经过（3）的实验步骤后，可用下列哪两种方法获得纯净的细胞膜（多选）（ ）
A．静置B．加热
C．离心D．过滤
（5）通过有关方法，测得多种膜的化学成分，如下表：
物质种类
膜的类别
蛋白质/%
脂质/%（主要是磷脂）
糖类/%
变形虫细胞膜
54
42
4
小鼠肝细胞膜
44
52
4
人红细胞膜
49
43
8
线粒体内膜
76
24
0
菠菜叶绿体片层膜
70
30
0
①依据上表数据，请分析构成细胞膜与细胞器膜的化学物质组成上的共同点是：
________
__________________________。
②化学物质组成的主要区别是：
________________________________________________。
答案
（1）A
（2）细胞核和许多细胞器也有膜，这些膜若与细胞膜混在一起就无法得到较纯净的细胞膜，而成熟的红细胞中没有细胞核和众多的细胞器 （3）蒸馏水 （4）CD （5）①都有脂质和蛋白质 ②细胞膜除了有脂质和蛋白质外，还含有少量的糖类，而细胞器膜则不含糖类
解析 人和其他哺乳动物的成熟红细胞除细胞膜外无其他膜结构，通过吸水涨破，从而得到较纯净的细胞膜。
细胞吸水涨破后先离心，将细胞膜与细胞质中的其他物质分开，再过滤可得到较纯净的细胞膜。
[对点训练]
题组一 实验：
制备细胞膜的方法
1．将下列细胞分别置于蒸馏水中，会破裂的是（ ）
A．猪成熟的红细胞B．细菌
C．蓝藻D．洋葱表皮细胞
答案 A
2．（2018·广东广雅学校高一上学期期中）用哺乳动物的成熟红细胞制备细胞膜的方法正确的是（ ）
A．把细胞放在清水里，涨破细胞
B．用针刺破细胞
C．用镊子把细胞膜剥下来
D．用石英砂研碎细胞
答案 A
解析 把细胞放在清水里，细胞渗透吸水，使细胞涨破，A正确；细胞是微小的结构，需要借助显微镜观察，所以不能用针刺破细胞，B错误；细胞膜将细胞内物质与外界分隔开，无法用镊子把细胞膜剥下来，C错误；用石英砂研磨细胞，将破坏细胞膜的结构，D错误。
3．（2017·河南省商丘一中高一上阶段测试）某同学欲观察哺乳动物成熟红细胞吸水破裂的过程，进行了下列实验操作，其中错误的是（ ）
①在刚收集到的红细胞中加入适量的蒸馏水制备红细胞稀释液 ②用滴管吸取少量红细胞稀释液，制成临时装片 ③在低倍镜下观察，在盖玻片的一侧滴一滴蒸馏水④持续观察细胞形态的变化
A．①②B．①③
C．②③D．③④
答案 B
解析 ①制备红细胞稀释液时加的是生理盐水；③在高倍镜下观察，还需要同时在另一侧用吸水纸小心吸引。
题组二 细胞膜的成分和功能
4．人体淋巴细胞的细胞膜的主要成分是（ ）
A．蛋白质和多糖B．多糖和脂质
C．脂质和核酸D．蛋白质和脂质
答案 D
解析 细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质。
5．下图表示各种细胞膜组成成分的含量：
图示能说明的是（ ）
A．构成细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质和糖类
B．细胞膜中的脂质和蛋白质含量的变化与细胞膜的功能有关
C．细胞膜的功能越简单，所含蛋白质的数量越多
D．蛋白质在进行细胞间的信息交流中具有重要作用
答案 B
解析 由图中数据可知，细胞膜的组成成分有蛋白质、脂质和糖类，但主要成分是蛋白质和脂质，A项错误；细胞膜的功能越复杂，蛋白质的种类和数量越多，C项错误；蛋白质在细胞间的信息交流中有重要作用，但由图中信息不能得出该结论，D项错误。
6．水溶性染色剂（PI）能与核酸结合而使细胞核着色，可将其应用于鉴别细胞的死活。
将细胞浸泡于一定浓度的PI中，仅有死细胞的细胞核会被染色，而活细胞的细胞核不着色。
利用PI鉴别细胞死活的原理是（ ）
A．死细胞与活细胞的细胞膜结构不同
B．活细胞能分解染色剂PI
C．死细胞与活细胞的细胞膜的成分和含量不同
D．活细胞的细胞膜能阻止PI的进入
答案 D
解析 活细胞的细胞膜可控制物质出入细胞，维持正常的生命活动；水溶性染色剂（PI）不是细胞所需物质，因而不能通过活细胞的细胞膜；细胞死亡后，细胞膜及其他生物膜的控制物质进出功能丧失，溶于水中的物质（如PI）都可以通过，而使细胞核着色。
7．如图为细胞间进行信息交流的一种方式，下列有关叙述错误的是（ ）
A．图中b表示细胞膜上的载体
B．图中乙表示靶细胞
C．图中a表示信号分子（如激素）
D．图中反映了细胞膜具有细胞间信息交流的功能
答案 A
解析 图示为细胞间进行信息交流的间接传递方式。
图中甲表示发出信号的细胞，乙表示靶细胞，b表示细胞膜上的受体。
8．（2018·山西大学附属中学高一上学期期中）下列生理活动不能体现细胞间信息交流的是（ ）
A．动物分泌的激素使靶细胞的代谢活动发生改变
B．人成熟的红细胞吸收水分
C．精卵之间的识别与结合
D．高等植物细胞间通过胞间连丝来进行信息交流
答案 B
解析 红细胞吸收水分不能体现细胞间信息交流，B项符合题意。
9．（2018·湖北宜昌第一中学高一上学期期中）下列关于细胞膜的生理功能的描述不正确的是（ ）
A．将细胞与外界环境分隔开
B．控制物质进出细胞
C．进行细胞间的信息交流
D．具有一定的流动性
答案 D
10．（2018·河北清河中学高一上学期期中）下列有关细胞膜的叙述，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，其细胞膜蛋白质的种类和数量相同
C．组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富
D．蛋白质种类和数量多的细胞膜功能复杂
答案 B
解析 蛋白质是生命活动的主要承担者，不同功能的细胞，其细胞膜上蛋白质的种类和数量不同，B错误。
11．下列对细胞膜成分的叙述，错误的是（ ）
A．细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质
B．细胞膜中的脂质主要是磷脂
C．细胞膜上的糖类很少，所以其作用不重要
D．细胞膜中蛋白质的种类和数量决定细胞膜功能的复杂程度
答案 C
解析 细胞膜上的糖类虽少，但其作用很重要。
12．细胞膜将细胞与外界环境分隔开，起到的作用不正确的是（ ）
A．保障了细胞内部环境的相对稳定
B．将生命物质与外界环境分隔开
C．使细胞成为相对独立的系统
D．使细胞内物质不能流失到细胞外，细胞外物质不能进入细胞
答案 D
解析 细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，使细胞成为相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定；细胞膜还能控制物质进出细胞，细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞，细胞不需要的或者对细胞有害的物质不容易进入细胞。
[综合强化]
13．阅读下列材料后，回答问题：
材料 科学家在进行细胞膜化学成分分析时，需制备较纯净的细胞膜。
从真核细胞分离出较纯净的细胞膜较为困难，因为会有细胞内其他的膜混杂。
而哺乳动物和人成熟的红细胞内没有众多的细胞器，没有细胞核，将其特殊处理后，会造成红细胞破裂发生溶血现象，内容物流出，再将流出细胞外的物质冲洗掉，剩下的结构就是较纯净的细胞膜，在生物学上称为“血影”。
通过对“血影”的分析得知其化学成分组成如下：
蛋白质49%，脂质43%，糖类8%。
有的科学家将“血影”中的脂质提取出来，使其在空气—水界面上铺展成单分子层，所形成的薄膜面积是原来细胞整个表面积的2倍。
（1）为什么要选用哺乳动物和人成熟的红细胞？
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
（2）如何处理红细胞才能使其发生溶血现象？
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
（3）红细胞溶血后，流出细胞外的物质应该是______________，这种物质的特性是_________
________________________________________________，因而使红细胞具有________的功能。
（4）“血影”的化学组成是________、________、________。
其中的脂质主要是指________。
（5）制备细胞膜的时候用鸡的新鲜的红细胞稀释液可以吗？
为什么？
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案
（1）哺乳动物和人成熟的红细胞没有细胞壁，同时没有细胞核和众多的细胞器
（2）把红细胞放到清水里，红细胞吸水涨破，内容物流出，即发生了溶血现象 （3）血红蛋白 在氧浓度高的地方易与氧结合，在氧浓度低的地方易与氧分离 运输氧 （4）脂质 蛋白质 糖类 磷脂 （5）不可以。
因为鸡不是哺乳动物，其红细胞内有细胞核和各种细胞器
解析
（1）制备细胞膜时应选用哺乳动物或人成熟的红细胞，因为没有细胞核和众多的细胞器，获取的膜即为细胞膜，排除了其他膜性物质的影响，降低了实验的难度，提高了实验的技巧性和科学性。
（2）细胞膜的成分、特性和功能是十分重要的知识，充分说明了生物体的组成结构、结构决定功能、结构和功能相适应的特点。
14．下图是细胞间的3种信息交流方式，请据图回答：
（1）图A表示通过细胞分泌的化学物质，随①________到达全身各处，与靶细胞表面的②________________结合，将信息传递给靶细胞。
（2）图B表示通过相邻两细胞的________________，使信息从一个细胞传递给另一个细胞，图中③表示_______________，请举一个此信息交流方式的例子：
__________________________。
（3）图C表示相邻两植物细胞之间形成______________，携带信息的物质从一个细胞传递给另一个细胞，图中④表示____________________。
（4）由以上分析可知，在多细胞生物体内，各个细胞之间都保持功能的协调，才能使生物体健康地生存。
这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于________________的交流，这种交流大多与________________有关。
答案
（1）血液 受体
（2）细胞膜接触 与膜结合的信号分子 精子和卵细胞之间的识别和结合 （3）通道 胞间连丝 （4）信息 细胞膜的结构和功能
15．为探究温度对植物细胞膜通透性的影响，某同学以红甜菜根（液泡中含有花青素）进行下列实验：
a．将不同切片放在不同温度的蒸馏水中处理1分钟后取出。
b．再分别放在清水中浸泡1小时而获得不同的切片浸出液。
c．测量这些溶液的花青素吸光度，得结果如图。
请回答以下问题：
（1）上述实验操作步骤的叙述存在着一个明显的不足，没有遵循实验设计的________原则。
请你对上述实验中不准确的操作重新进行叙述：
________________________________________
_______________________________________________________________________________。
（2）由上图中的曲线可以得出的结论是______________________________________________。
（3）已知物质A能促进细胞膜上载体的活性。
请你借助上述材料设计实验证明该观点是否正确。
材料用具：
略。
实验步骤：
①取两组等量的相同大小的切片，进行编号，一组加入物质A处理一段时间，另一组________________________。
②将两组切片分别放在等量的清水中浸泡1小时而获得不同的切片浸出液。
③____________________________________________。
结果与结论：
①__________________________________________________________，说明上述观点不正确；
②_________________________________________________________，说明上述观点正确。
答案
（1）等量 将等量的相同大小的切片放在不同温度的蒸馏水中处理1分钟后取出；再分别放在等量的清水中浸泡1小时而获得不同的切片浸出液
（2）受50℃以上的温度处理后细胞膜的通透性大大增加 （3）实验步骤：
①不作处理，作为对照 ③测量两组溶液的花青素吸光度并进行比较
结果与结论：
①如果两组溶液的吸光度相同或相近
②如果实验组的吸光度大于对照组
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