[ID:11-4695076] [精]高考生物一轮复习学案 第5讲 细胞膜—系统的边界(学生版+解析版)
当前位置: 生物/高中生物/人教版(新课程标准)/必修1《分子与细胞》/第三章 细胞的基本结构/第1节 细胞膜──系统的边界
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第5讲 细胞膜—系统的边界(解析版) 本节是人教版必修一第三章第一节,前两章学习了细胞的定义以及组成细胞的分子,后面将要学习细胞的物质、功能以及生命历程,所以《细胞的基本结构》这章处于过渡的地位,在整个必修一中起到承上启下的作用。细胞膜对于细胞这个生命系统具有十分重要的意义,在整章甚至整个高中生物学习过程中都占有重要地位,起铺垫作用。 通过前面的复习学生已经具备的坚实的知识基础,知道了细胞的分子组成,初步了解细胞膜;初步掌握了显微镜的使用;同时细胞膜的功能对于学生而言是抽象的、不易理解的;具备一定的自学能力;一定的分析材料和推理判断的能力;根据课标要求和教材的具体内容,结合学生的认知结构和心理水平,制定了下列教学目标:知道如何选用提取细胞膜的实验材料,明确实验方法,理解的细胞膜的主要成分及功能。 能够解释选择哺乳动物成熟红细胞作为实验材料的原因 能够明确提取细胞膜采用的实验方法; 能够通过对资料的分析推理得出细胞膜的主要成分; (4)能够简述细胞膜作为系统的边界具有的功能 一、制备细胞膜的方法(实验) 体验细胞膜制备的方法 1.实验原理 (1)动物细胞没有细胞壁,选择动物细胞更易制备细胞膜。 (2)动物细胞在清水(低渗溶液)中易吸水涨破,细胞内的物质流出,即可得到细胞膜。 (3)哺乳动物红细胞中没有细胞核及各种具膜的细胞器,避免了细胞膜与核膜、细胞器膜分离的麻烦,经离心即可得到较纯净的细胞膜。 2.实验流程 制作临时装片:在洁净载玻片上滴一滴红细胞稀释液后,加盖盖玻片       低倍镜观察:寻找观察点,并移至视野中央,换用高倍镜 高倍镜观察 : 【注意】 1.取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释,目的是: ①使红细胞分散开,不易凝集成块。 ②使红细胞暂时维持原有的形态。 2.操作时载物台应保持水平,否则易使蒸馏水流走。 3.滴蒸馏水时应缓慢,边滴加边用吸水纸吸引,同时用显微镜观察红细胞的形态变化。 4.如果该实验过程在试管中进行,要想获得较纯净的细胞膜,红细胞破裂后,还必须经过离心、过滤才能成功。 5、选哺乳动物成熟的红细胞作实验材料的原因: ①动物细胞没有细胞壁。 ②哺乳动物成熟的红细胞,没有细胞核和具膜结构的细胞器(一定不能选鸡、鱼等非哺乳动物的红细胞做实验材料,因为有细胞核和各种细胞器); ③红细胞数量多,材料易得。 细胞膜的成分: 1.构成细胞膜的化学元素有C、H、O、N、P等。 2.主要成分: 脂质(50%):以磷脂为主,是细胞膜的骨架,含两层;还有胆固醇。 蛋白质(40%):细胞膜功能的体现者,蛋白质种类和数量越多,细胞膜功能越复杂; 糖类(2%-10%):和蛋白质结合形成糖蛋白也叫糖被,和细胞识别、免疫反应、信息传递、血型决定等有直接联系。 【注意】 (1)不同细胞的细胞膜中各组分的含量不同,这与细胞的功能有关,如功能复杂的膜中,蛋白质数量多。 (2)细胞在癌变的过程中,细胞膜的成分发生改变,有的产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。 三、细胞膜功能: 1、将细胞与外界环境分隔开:保证细胞内部环境的相对稳定 2、控制物质进出细胞 ①细胞膜的控制作用具有选择性: 可“进”的物质:营养物质。 不易“进”的物质:对细胞有害的物质。 可“出”的物质:抗体、激素等物质,细胞产生的废物。 不可“出”的物质:细胞内的重要成分。 ②细胞膜控制作用的相对性 环境中对细胞有害的物质,以及病毒、病菌等病原体也能侵入细胞,使生物患病。 3、进行细胞间的信息交流(方式:三种,和细胞膜上的糖蛋白紧密相关) ①信号传导——间接交流 信号分子(如激素、递质)          ↓激活      靶细胞膜受体(糖蛋白等)          ↓    胞内信号传导分子沿信号通路传递          ↓     细胞产生特定的生物学效应 ②胞间识别——直接接触 如器官移植时的免疫排斥反应,精子与卵细胞的识别和结合。 ③胞间连接与通讯——形成通道 多细胞生物体内,细胞间通过细胞膜进行相互作用,如动物细胞的间隙连接;植物细胞间则借胞间连丝实现细胞间物质转运和信息交流。 4种常考的“膜蛋白”: (1)信号分子(如激素、淋巴因子、神经递质)的受体蛋白—糖蛋白。 (2)膜载体蛋白:膜用于协助扩散和主动运输的载体蛋白。 (3)具催化作用的酶:如好氧型细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶,此外,细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解,用于主动运输等)。 (4)识别蛋白:用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵间的识别,免疫细胞对抗原的特异性识别等)。 4)除上述功能外,细胞膜还有分泌、排泄和免疫等功能。 四、细胞壁 植物:纤维素和果胶(用纤维素酶和果胶酶可以在不损伤细胞内部结构的前提下出去细胞壁) 原核生物:肽聚糖 结构特点:不具有选择透过性,而具有全透性。 作用:支持和保护 一、制备细胞膜的方法 例1:科学家常用哺乳动物的红细胞作为材料来研究细胞膜的组成,这是因为 (  ) A.哺乳动物红细胞容易得到 B.哺乳动物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 D.哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下容易观察到 【答案】C 【解析】研究细胞膜的组成时,大都用动物细胞、红细胞、神经髓质等作为研究材料。哺乳动物红细胞在发育成熟的过程中,核膜逐渐退化,并从细胞中排出,因此成熟的红细胞中没有核膜,同时红细胞中线粒体膜等膜结构缺乏,使红细胞的结构比较简单,用蒸馏水处理后容易得到成分较单一的细胞膜?。 变式训练1:从细胞膜上提取了某种成分,用非酶法处理后,加入双缩脲试剂出现紫色;若加入斐林或班氏试剂并加热,出现砖红色。该成分是 (  ) A.糖脂 B.磷脂 C.糖蛋白 D.脂蛋白 【答案】C 【解析】加入双缩脲试剂出现紫色,说明含有蛋白质;加入斐林或班氏试剂并加热,出现砖红色,说明含还原糖。综上所述,该成分是糖蛋白。 二、细胞膜的成分 例2:如图是细胞膜的亚显微结构模式图,有关说法错误的是(  ) A.③构成细胞膜的基本支架 B.细胞膜的结构特点是选择透过性 C.细胞识别与物质①有关 D.有②参加的物质运输不一定为主动运输 【答案】B 【解析】构成细胞膜基本支架的是③磷脂双分子层;细胞膜的结构特点是具有一定的流动性,功能特点是具有选择透过性;物质①为糖蛋白,其功能与细胞识别有关;②为蛋白质载体,其参加的物质运输可以是协助扩散和主动运输。 变式训练2:细胞的膜蛋白具有物质运输、信息传递、免疫识别等重要生理功能。下列图中,可正确示意不同细胞的膜蛋白及其相应功能的是 (  ) 【答案】D 【解析】血红蛋白存在于红细胞内部,不属于膜蛋白;抗体主要分布于血清中,T淋巴细胞膜上没有抗体;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;骨骼肌细胞能接受神经传导的兴奋,产 生收缩,也可以吸收葡萄糖,所以其膜上有神经递质的受体和葡萄糖载体。 三、细胞膜的功能 例3:细胞膜的亚显微结构模式如下图甲,图甲细胞膜的磷脂分子结构模式如下图乙,下列有关描述错误的是 (  ) A.图甲中的①②③共同为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境 B.图乙分子可识别“自己”和“非己”的成分 C.图甲中②与细胞的选择吸收有关,①②可作为气味分子的受体并完成信息的传递[来源:ZD.将图乙平展在水面上,a部分与水面接触 【答案】B 【解析】图甲中①表示多糖,②表示蛋白质,③表示磷脂双分子层;图乙中a是亲水性头部,b是疏水性尾部。①②③共同构成了细胞膜,为细胞提供了相对稳定的内部环境,细胞膜上的糖蛋白具有识别作用,而磷脂分子无此功能。 变式训练3:下列有关细胞膜的叙述中,不正确的是(  ) A.组成细胞膜的各种分子大多数是运动的 B.能溶解脂质的溶剂、蛋白酶都会破坏细胞膜 C.细胞膜上糖类均与蛋白质结合[来源:Z|xx|k.Com] D.基因的表达、突变可能影响细胞膜上的糖蛋白数量 【答案】C 【解析】组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子大多数是可以运动的;细胞膜的主要成分是蛋白质和磷脂,能溶解脂质的溶剂可以溶解磷脂,蛋白酶能够分解蛋白质;细胞膜_上的糖类不一定都与蛋白质结合,也可以与脂质结合形成糖脂;基因控制蛋白质的合成,因此基因的表达、突变都可能影响细胞膜上的糖蛋的数量。 四、细胞壁 例4:下列有关植物细胞壁的叙述,不正确的是(  ) A. 化学成分主要是纤维素和果胶 B. 对细胞有支持和保护作用 C. 能控制物质进出细胞 D. 判断动物细胞与植物细胞的根本依据 【答案】C 【解析】植物细胞壁的化学成分主要是纤维素和果胶,A项正确;细胞壁对植物细胞有支持和保护作用,B项正确;能控制物质进出细胞的结构是细胞膜,C项错误;动物细胞无细胞壁,植物细胞有细胞壁,故有无细胞壁是判断动物细胞和植物细胞的根本依据,D项正确。 变式训练4: 乳酸菌和酵母菌细胞结构最重要的区别是(  ) A. 有无细胞结构 B. 有无细胞壁 C. 有无核膜 D. 有无核糖体 【答案】C 【解析】乳酸菌细胞是原核细胞,酵母菌细胞是真核细胞,二者都具有细胞结构,A错误;乳酸菌和酵母菌都具有细胞壁,B错误;乳酸菌是原核生物,酵母菌是真核生物,原核细胞和真核细胞在结构上最主要的区别是有无核膜包被的成形细胞核,C正确;乳酸菌和酵母菌都含有核糖体,D错误。 1.(2016海南卷.2)科学家用两种荧光染料分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子,将这两种标记细胞进行融合。细胞刚发生融合时,两种荧光染料在融合细胞表面对等分布(即各占半边),最后在融合细胞表面均匀分布。这一实验现象支持的结论是( ) A.膜蛋白能自主翻转 B.细胞膜具有流动性 C.细胞膜具有选择透过性 D.膜蛋白可以作为载体蛋白 【答案】B 【解析】两种荧光染料标记细胞表面的蛋白质分子,细胞刚融蛤时,两种荧光染料在细胞表面对等分布,最后在细胞表面均匀分布,说明细胞膜具有流动性。不能说明膜蛋白能在细胞内外翻转,也不能说明细胞摸的物质运输功能。 2.(2016新课标Ⅲ卷.1)下列有关细胞膜的叙述,正确的是( ) A. 细胞膜两侧的离子浓度差是通过自由扩散实现的 B. 细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同 C. 分泌蛋白质分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象 D. 膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的 【答案】C 【解析】主动运输可以使离子从低浓度一侧运输到高浓度一侧,以保证活细胞能够按照生命活动的需要,主动选择吸收所需要的营养物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质。所以细胞膜两侧的离子浓度差是通过主动运输实现的,A项错误;细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能不完全相同,例如细胞膜上含有具识别作用的糖蛋白,线粒体膜上含有与有氧呼吸有关的酶等,B项错误;分泌蛋白分泌到细胞外的过程属于胞吐,存在着膜的融合和变形,所以存在膜脂的流动现象,C项正确;膜中的磷脂分子是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的,D项错误。 3.(2015年上海卷.2)原核生物都具有的结构是( ) A.质膜和核膜 B.线粒体和核膜 C.质膜和核搪体 D.线粒体和核糖体 【答案】C 【解析】原核细胞无核膜,也无线粒体;A、B、D错误。 4.(2015年海南卷.1)细胞膜是细胞的重要结构。关于细胞膜的叙述,错误的是( ) A.细胞膜是一种选择透过性膜 B.乙醇通过细胞膜需要消耗ATP C.氨基酸借助膜蛋白可通过细胞膜 D.蛋白质分子可以嵌入磷脂双分子层中 【答案】B 【解析】细胞膜是一种选择透过性膜,其功能特点是具有一定的选择性,A正确;乙醇通过细胞膜的方式为自由扩散,不需要消耗ATP,B错误;氨基酸跨膜运输方式为主动运输,需借助膜蛋白通过细胞膜,C正确;蛋白质分子以不同程度地嵌入磷脂双分子层中,D正确。 5.(2015年江苏卷.16)下图为白细胞与血管内皮细胞之间识别、黏着后,白细胞迁移并穿过血管壁进入炎症组织的示意图,下列叙述错误的是( ) A. 内皮细胞识别结合白细胞膜上的糖蛋白使白细胞黏着 B. 白细胞在血管内黏着、迁移需要消耗 ATP C. 黏着、迁移过程中白细胞需进行基因的选择性表达 D. 白细胞利用细胞膜的选择透过性穿过血管壁进入炎症组织 【答案】D 【解析】内皮细胞识别结合白细胞膜的糖蛋白,结果使白细胞黏着,A正确;白细胞在血管內黏着、迁移均是耗能过程,消耗ATP,?B正确;黏着、迁移过程中白细胞的形态发生变化,白细胞需进行基因的选择性表达,C正确;白细胞穿过血管壁进入炎症组织依赖于细胞膜的流动性,D错误。 6.(2014·江苏高考)下列关于细胞结构和功能的叙述,错误的是(  ) A. 性激素主要是由内质网上的核糖体合成 B. 囊泡可以由内质网向高尔基体转运 C. 膜蛋白的形成与核糖体、内质网、高尔基体有关 D. 内质网既参与物质合成,也参与物质运输 【答案】A 【解析】性激素属于脂质,在内质网上合成,A错误;在分泌蛋白加工、运输过程中,内质网形成的囊泡向高尔基体转运,B正确;膜蛋白在核糖体上合成,需要内质网和高尔基体的加工和运输,C正确;内质网参与蛋白质、脂质的合成,也参与物质的运输,D正确。 7.(2014·山东高考)有关细胞内囊泡运输的描述,正确的是(  ) A. 细胞核内的RNA通过囊泡运输到细胞质 B. 蛋白质类激素经囊泡运输分泌到细胞外 C. 细胞器之间都能通过囊泡进行物质运输 D. 囊泡运输依赖膜的流动性且不消耗能量 【答案】B 【解析】细胞核内的RNA通过核孔运输到细胞质,此过程与囊泡无关,A错误;蛋白质类激素经高尔基体加工后,由囊泡运输到细胞膜,然后经胞吐方式分泌到细胞外,B正确;核糖体和中心体无生物膜,无法通过囊泡进行物质运输,C错误;囊泡运输需要消耗能量,D错误。 8.(2014·重庆高考)下列与实验有关的叙述,正确的是(  ) A. 人的口腔上皮细胞经处理后被甲基绿染色,其细胞核呈绿色 B. 剪取大蒜根尖分生区,经染色在光镜下可见有丝分裂各时期 C. 叶绿体色素在层析液中的溶解度越高,在滤纸上扩散就越慢 D. 在光镜的高倍镜下观察新鲜菠菜叶装片,可见叶绿体的结构 【答案】A 【解析】DNA主要分布在细胞核内,甲基绿使DNA呈现绿色,A正确;剪取根尖2~3 mm,需经解离、漂洗、染色和制片过程后,再用光学显微镜观察,B错误;叶绿体色素在层析液中溶解度越高,在滤纸上扩散就越快,C错误;叶绿体内部结构是亚显微结构,在光学显微镜下观察不到,D错误。 9.(2014·安徽高考)下列关于线粒体的叙述,正确的是(  ) A. 线粒体外膜上的蛋白质含量比内膜的高 B. 葡萄糖分解为丙酮酸的过程发生在线粒体基质中 C. 成人心肌细胞中的线粒体数量比腹肌细胞的多 D. 哺乳动物精子中的线粒体聚集在其头部和尾的基部 【答案】C 【解析】 线粒体内膜上含有许多与有氧呼吸有关的酶,故线粒体内膜的蛋白质含量比外膜高,A错误;葡萄糖分解为丙酮酸的过程发生在细胞质基质中,B错误;成人心肌细胞比腹肌细胞耗能多,其所含线粒体的数量较多,C正确;哺乳动物精子中的线粒体主要聚集在尾的基部,D错误。 10.下列关于生物膜的叙述,正确的是(  ) A.细胞完成分化以后,细胞膜的通透性不会发生改变 B.膜的流动性是细胞生物膜相互转化的基础 C.糖蛋白主要位于细胞膜外侧,载体蛋白主要位于细胞膜内侧 D.维生素D能以自由扩散的方式优先通过细胞膜,是因为维生素D与细胞膜的主要成分均是磷脂 【答案】B 【解析】细胞完成分化以后,其细胞膜的通透性有可能发生改变,如衰老细胞的细胞膜的透性会改变。膜的流动性指的是组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质均可做相对运动,正是基于这点,各种生物膜可借助分子的运动进行转化。载体蛋白或嵌插在细胞膜中,或贯穿细胞膜,这样才有利于被运载物质从细胞膜的一侧运至另一侧。维生素D属于脂质中的固醇类物质。 11.下列关于细胞间信息交流的判断中不正确的是(  ) A.细胞间能通过直接接触传递信息 B.细胞分泌化学物质可以向靶细胞传递信息 C.相邻细胞之间可以形成通道传递信息 D.细胞间的信息交流必须依赖于细胞膜上的糖蛋白 【答案】D 【解析】植物细胞之间还可以通过形成通道进行细胞间的信息交流。 12.下图表示各种膜的组成成分含量,该图不能说明的是(  ) A.构成细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质[来源:Z*xx*k.Com] B.膜中的脂质和蛋白质含量的变化与膜的功能有关 C.膜的功能越简单,所含蛋白质的数量越少 D.膜的功能越复杂,所含糖类的种类和数量越多 【答案】D 【解析】本题考查膜的组成成分。由图可知,构成髓鞘、人红细胞膜、小鼠肝细胞膜和变形虫细胞膜的成分中,脂质和蛋白质的含量都远远高于糖类,说明构成细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质,故A正确;在线粒体内膜和叶绿体片层结构中,不含糖类,但蛋白质的含量显著高于脂质,这与这些膜结构上附着有大量的酶有关,故B正确;对于不同的细胞膜而言,功能不同,蛋白质含量也不同,髓鞘中蛋白质含量最低,其他膜结构中蛋白质含量较高,说明膜的蛋白质含量与功能复杂程度有关,功能越简单,蛋白质含量越少,反之,蛋白质的种类和含量越多,故C正确、D错误。 13.下面是人体某项生命活动调节过程的示意图。据图判断,下列说法中不正确的是(  ) A.该图可以表示有间隔的细胞间的信息传递 B.细胞1是发出信息的细胞,细胞2为接受信息的细胞 C.若细胞1是胰岛B细胞,则细胞2只能表示肝细胞 D.细胞1的分泌物,可能是蛋白质类物质 【答案】C 【解析】如果细胞1是胰岛B细胞,分泌的激素是胰岛素,从胰岛素的作用来看,细胞2可能是肝细胞、肌细胞、正常的组织细胞等,即胰岛素促进血液中葡萄糖在肝细胞内合成肝糖原,在肌细胞内合成肌糖原,在组织细胞内氧化分解成二氧化碳和水等。细胞1的分泌物,可以是一些蛋白质类物质,如胰岛素、生长激素等;可以是一些氨基酸的衍生物,如甲状腺激素等;也可以是一些脂质,如性激素等。 14.如图为细胞间信息传递的几种模式示意图,下列有关叙述错误的是(  ) A.细胞1与靶细胞间的信息传递是依靠细胞1分泌的化学物质 B.细胞3与细胞2间信息交流的方式与细胞1与靶细胞间的信息交流方式不同 C.细胞分泌的化学物质与靶细胞进行信息识别的结构基础是靶细胞表面的受体蛋白 D.若细胞4是效应T细胞,则其与靶细胞是通过细胞膜直接接触传递信息的 【答案】B 【解析】细胞1是内分泌细胞,通过分泌激素与靶细胞进行信息交流。细胞2和细胞3都是神经细胞,它们之间通过递质进行信息传递,因此细胞1与靶细胞之间以及细胞3与细胞2之间都是通过化学物质进行信息交流。化学物质通过与靶细胞表面的受体结合,将信息传递给靶细胞。效应T细胞与靶细胞是通过细胞间直接接触传递信息的。 15.下图1表示小肠上皮细胞亚显微结构示意图,图2表示膜蛋白的功能。请据图回答下列问题: (1)该细胞不同表面执行不同的功能,且具有高度的极性。从质膜的成分分析,出现这一现象的原因是_______________________________________。 (2)膜蛋白A要消耗主要由图中的________(结构)产生的ATP,以________方式吸收葡萄糖。细胞面向肠腔侧形成很多微绒毛,以增多细胞膜上________数量,高效地吸收来自肠腔的葡萄糖等物质。 (3)通过膜蛋白B可将相邻的两个细胞膜_______以保证肠腔中的物质只能从微绒毛处吸收。 (4)细胞膜表面还存在水解二糖的膜蛋白D,说明膜蛋白还具有________功能。 (5)以连线的方式表示图1和图2中膜蛋白之间的关系。膜蛋白A    连结蛋白 膜蛋白B    受体 膜蛋白C    运输蛋白 膜蛋白D    酶 【答案】(1)细胞膜上蛋白质不同(或膜蛋白质结构不同) (2)线粒体 主动运输 载体蛋白(膜蛋白A) (3)紧密连在一起 (4)生物催化(或催化) (5)如下图: 【解析】 (1)决定生物膜不同功能特性的是蛋白质。 (2)为生命活动提供能量的主要是线粒体,葡萄糖穿过小肠上皮细胞膜的方式是主动运输,需要消耗能量,需要载体。 (3)结合图示题干所述可看出膜蛋白B的功能是将两个细胞膜连结在一-起。 (4)膜蛋白D的作用是水解-糖, 能够催化物质水解的是酶。 (5)分析题图可知,膜蛋白A起运输作用,膜蛋白B为连结蛋白,膜蛋白C为受体,膜蛋白D是酶。 16.现有人的成熟红细胞、人的口腔上皮细胞、蛙的红细胞、鸡肝研磨液等生物材料及相关用具,请你帮助完成下列实验设计并分析有关问题。 (1)为获得纯净的细胞膜,应选取上述________为材料。选用该材料的原因是它_______________________________________________ ________________________。 (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)科学家将膜结构中的磷脂分子提取出来,铺在空气—水界面上,测得磷脂占有面积为S,那么该细胞膜的表面积约为________。 (4)通过有关方法,测得多种膜的化学成分如下表: 上表数据显示,细胞膜与细胞器膜在化学物质组成上的共同点是:____________________。主要区别是:________________________________________________________。 有人发现,在一定温度条件下,细胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面。当温度上升到一定程度时,细胞膜中的磷脂分子有75%排列不整齐,细胞膜厚度变小,而膜的表面积扩大,膜对离子和分子的通透性提高。对上述实验现象合理的解释是____________________________________________________ (6)生物膜具有控制物质进出的功能,请根据以下材料设计实验,验证膜的选择透过性。 材料:红玫瑰、质量分数为15%的盐酸、蒸馏水、培养皿、量筒。 实验步骤: ①___________________________________________________; ②___________________________________________________; ③___________________________________________________。 【答案】 (1)人的成熟红细胞 除细胞膜外无其他膜结构 (2)蒸馏水(清水) 渗透 (3)S/2 (4)主要由蛋白质和脂质组成 细胞器膜上蛋白质含量较高,脂质含量较低(蛋白质和脂质的比例不同),或细胞膜都含糖,而细胞器膜不含糖 (5)构成细胞膜的磷脂分子是可以运动的,细胞膜具有一定的流动性 (6) ①取适量的红玫瑰花瓣,均分为两份,分别加入培养皿中,编号为A、B ②A组加入适量的蒸馏水,B组加入等量的质量分数为15%的盐酸 ③观察A、B两组花瓣的颜色变化、溶液的颜色变化 【解析】 本题以细胞膜的结构和功能的相关知识为命题中心,考查了实验分析和设计能力。人成熟的红细胞不仅无细胞核,也无其他的细胞器,所以是获取纯净细胞膜的好材料。人体细胞外液的渗透压相当于生理盐水的渗透压,将人体成熟红细胞放入蒸馏水中后,红细胞会因渗透作用吸水过多而破裂。细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,当磷脂分子层面积为S时,磷脂双分子层细胞膜)面积约为S/2。由题中表格数据可以看出各种膜的主要组成成分相同,即都主要由蛋白质和脂质组成;分别比较每种成分在不同膜中的含量,可得出细胞膜与细胞器膜在物质组成上的主要区别。磷脂分子由排列整齐变得排列不整齐,导致细胞膜厚度改变,可推测这是由磷脂分子运动造成的,说明细胞膜具有-定的流动性。活细胞的细胞膜、液泡膜具有选择透过性,细胞液中的色素不会从细胞中渗出;当细胞死亡时,细胞膜、液泡膜失去选择透过性,色素才会从细胞中渗出。由题干信息可知,杀死细胞的方法是用质量分数为15%的盐酸处理细胞。 17. 某同学欲获得较纯净的细胞膜,以研究其结构和功能。请你帮助设计一个简易的实验。 (1)选取人的________作为获取细胞膜纯净物的来源。 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,由于渗透吸水,一段时间后细胞将破裂。 (3)再用________法获得较纯净的细胞膜,上清液中含量最多的有机物质是________。 (4)将膜成分分离提纯后,用________试剂可鉴定蛋白质,具体现象是呈现________。 (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S,请预测红细胞表面积的值接近于________。 (6)若将细胞膜的磷脂提取后放入盛水的容器中,磷脂分子稳定的分布方式为下图中的(____) 【答案】 (1). A (2). 蒸馏水 (3). 离心 (4). 血红蛋白 (5). 双缩脲 (6). 紫色 (7). S/2 (8). A 【解析】 试题分析:选哺乳动物成熟的红细胞提取纯净的细胞膜有如下几方面的优点:动物细胞没有细胞壁,不但省去了去除细胞壁的麻烦,而且无细胞壁的支持、保护,细胞易吸水涨破;哺乳动物和人成熟的红细胞,没有细胞核和具膜结构的细胞器,易用离心分离法得到不掺杂细胞内膜系统的纯净的细胞膜;同时红细胞数量大,材料易得。 (1)结合前面的分析可知,获得纯净的细胞膜要选择人的成熟红细胞。 (2)红细胞置于蒸馏水中,其会渗透吸水破裂,其中的内容物混合在一起,通过离心的方法可提取纯净的细胞膜。 (3)再用离心法获得纯净的细胞膜,上清液中含量最多的有机物是血红蛋白。 (4)鉴定蛋白质,可用双缩脲试剂,出现紫色现象即可确定膜中含有蛋白质。 (5)磷脂在细胞膜上排布为磷脂双分子层,因此如提取膜成分中的磷脂,将其铺在空气一水界面上,测得磷脂占面积为S,则细胞表面积的值接近于S/2。 (6)由于磷脂有亲水性基团构成头部,疏水性基团构成尾部,所以如果将磷脂分子置于水平面上,始终是头部与水面直接接触,尾部背离水面朝上,故A图示正确。 14 第5讲 细胞膜—系统的边界(学生版) 本节是人教版必修一第三章第一节,前两章学习了细胞的定义以及组成细胞的分子,后面将要学习细胞的物质、功能以及生命历程,所以《细胞的基本结构》这章处于过渡的地位,在整个必修一中起到承上启下的作用。细胞膜对于细胞这个生命系统具有十分重要的意义,在整章甚至整个高中生物学习过程中都占有重要地位,起铺垫作用。 通过前面的复习学生已经具备的坚实的知识基础,知道了细胞的分子组成,初步了解细胞膜;初步掌握了显微镜的使用;同时细胞膜的功能对于学生而言是抽象的、不易理解的;具备一定的自学能力;一定的分析材料和推理判断的能力;根据课标要求和教材的具体内容,结合学生的认知结构和心理水平,制定了下列教学目标:知道如何选用提取细胞膜的实验材料,明确实验方法,理解的细胞膜的主要成分及功能。 能够解释选择哺乳动物成熟红细胞作为实验材料的原因 能够明确提取细胞膜采用的实验方法; 能够通过对资料的分析推理得出细胞膜的主要成分; (4)能够简述细胞膜作为系统的边界具有的功能 一、制备细胞膜的方法(实验) 体验细胞膜制备的方法 1.实验原理 (1)动物细胞没有细胞壁,选择动物细胞更易制备细胞膜。 (2)动物细胞在清水(低渗溶液)中易吸水涨破,细胞内的物质流出,即可得到细胞膜。 (3)哺乳动物红细胞中没有细胞核及各种具膜的细胞器,避免了细胞膜与核膜、细胞器膜分离的麻烦,经离心即可得到较纯净的细胞膜。 2.实验流程 制作临时装片:在洁净载玻片上滴一滴红细胞稀释液后,加盖盖玻片       低倍镜观察:寻找观察点,并移至视野中央,换用高倍镜 高倍镜观察 : 【注意】 1.取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释,目的是: ①使红细胞分散开,不易凝集成块。 ②使红细胞暂时维持原有的形态。 2.操作时载物台应保持水平,否则易使蒸馏水流走。 3.滴蒸馏水时应缓慢,边滴加边用吸水纸吸引,同时用显微镜观察红细胞的形态变化。 4.如果该实验过程在试管中进行,要想获得较纯净的细胞膜,红细胞破裂后,还必须经过离心、过滤才能成功。 5、选哺乳动物成熟的红细胞作实验材料的原因: ①动物细胞没有细胞壁。 ②哺乳动物成熟的红细胞,没有细胞核和具膜结构的细胞器(一定不能选鸡、鱼等非哺乳动物的红细胞做实验材料,因为有细胞核和各种细胞器); ③红细胞数量多,材料易得。 细胞膜的成分: 1.构成细胞膜的化学元素有C、H、O、N、P等。 2.主要成分: 脂质(50%):以磷脂为主,是细胞膜的骨架,含两层;还有胆固醇。 蛋白质(40%):细胞膜功能的体现者,蛋白质种类和数量越多,细胞膜功能越复杂; 糖类(2%-10%):和蛋白质结合形成糖蛋白也叫糖被,和细胞识别、免疫反应、信息传递、血型决定等有直接联系。 【注意】 (1)不同细胞的细胞膜中各组分的含量不同,这与细胞的功能有关,如功能复杂的膜中,蛋白质数量多。 (2)细胞在癌变的过程中,细胞膜的成分发生改变,有的产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。 三、细胞膜功能: 1、将细胞与外界环境分隔开:保证细胞内部环境的相对稳定 2、控制物质进出细胞 ①细胞膜的控制作用具有选择性: 可“进”的物质:营养物质。 不易“进”的物质:对细胞有害的物质。 可“出”的物质:抗体、激素等物质,细胞产生的废物。 不可“出”的物质:细胞内的重要成分。 ②细胞膜控制作用的相对性 环境中对细胞有害的物质,以及病毒、病菌等病原体也能侵入细胞,使生物患病。 3、进行细胞间的信息交流(方式:三种,和细胞膜上的糖蛋白紧密相关) ①信号传导——间接交流 信号分子(如激素、递质)          ↓激活      靶细胞膜受体(糖蛋白等)          ↓    胞内信号传导分子沿信号通路传递          ↓     细胞产生特定的生物学效应 ②胞间识别——直接接触 如器官移植时的免疫排斥反应,精子与卵细胞的识别和结合。 ③胞间连接与通讯——形成通道 多细胞生物体内,细胞间通过细胞膜进行相互作用,如动物细胞的间隙连接;植物细胞间则借胞间连丝实现细胞间物质转运和信息交流。 4种常考的“膜蛋白”: (1)信号分子(如激素、淋巴因子、神经递质)的受体蛋白—糖蛋白。 (2)膜载体蛋白:膜用于协助扩散和主动运输的载体蛋白。 (3)具催化作用的酶:如好氧型细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶,此外,细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解,用于主动运输等)。 (4)识别蛋白:用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵间的识别,免疫细胞对抗原的特异性识别等)。 4)除上述功能外,细胞膜还有分泌、排泄和免疫等功能。 四、细胞壁 植物:纤维素和果胶(用纤维素酶和果胶酶可以在不损伤细胞内部结构的前提下出去细胞壁) 原核生物:肽聚糖 结构特点:不具有选择透过性,而具有全透性。 作用:支持和保护 一、制备细胞膜的方法 例1:科学家常用哺乳动物的红细胞作为材料来研究细胞膜的组成,这是因为 (  ) A.哺乳动物红细胞容易得到 B.哺乳动物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 D.哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下容易观察到 变式训练1:从细胞膜上提取了某种成分,用非酶法处理后,加入双缩脲试剂出现紫色;若加入斐林或班氏试剂并加热,出现砖红色。该成分是 (  ) A.糖脂 B.磷脂 C.糖蛋白 D.脂蛋白 二、细胞膜的成分 例2:如图是细胞膜的亚显微结构模式图,有关说法错误的是(  ) A.③构成细胞膜的基本支架 B.细胞膜的结构特点是选择透过性 C.细胞识别与物质①有关 D.有②参加的物质运输不一定为主动运输 变式训练2:细胞的膜蛋白具有物质运输、信息传递、免疫识别等重要生理功能。下列图中,可正确示意不同细胞的膜蛋白及其相应功能的是 (  ) 三、细胞膜的功能 例3:细胞膜的亚显微结构模式如下图甲,图甲细胞膜的磷脂分子结构模式如下图乙,下列有关描述错误的是 (  ) A.图甲中的①②③共同为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境 B.图乙分子可识别“自己”和“非己”的成分 C.图甲中②与细胞的选择吸收有关,①②可作为气味分子的受体并完成信息的传递[来源:ZD.将图乙平展在水面上,a部分与水面接触 变式训练3:下列有关细胞膜的叙述中,不正确的是(  ) A.组成细胞膜的各种分子大多数是运动的 B.能溶解脂质的溶剂、蛋白酶都会破坏细胞膜 C.细胞膜上糖类均与蛋白质结合[来源:Z|xx|k.Com] D.基因的表达、突变可能影响细胞膜上的糖蛋白数量 四、细胞壁 例4:下列有关植物细胞壁的叙述,不正确的是(  ) A. 化学成分主要是纤维素和果胶 B. 对细胞有支持和保护作用 C. 能控制物质进出细胞 D. 判断动物细胞与植物细胞的根本依据 变式训练4: 乳酸菌和酵母菌细胞结构最重要的区别是(  ) A. 有无细胞结构 B. 有无细胞壁 C. 有无核膜 D. 有无核糖体 1.(2016海南卷.2)科学家用两种荧光染料分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子,将这两种标记细胞进行融合。细胞刚发生融合时,两种荧光染料在融合细胞表面对等分布(即各占半边),最后在融合细胞表面均匀分布。这一实验现象支持的结论是( ) A.膜蛋白能自主翻转 B.细胞膜具有流动性 C.细胞膜具有选择透过性 D.膜蛋白可以作为载体蛋白 2.(2016新课标Ⅲ卷.1)下列有关细胞膜的叙述,正确的是( ) A. 细胞膜两侧的离子浓度差是通过自由扩散实现的 B. 细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同 C. 分泌蛋白质分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象 D. 膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的 3.(2015年上海卷.2)原核生物都具有的结构是( ) A.质膜和核膜 B.线粒体和核膜 C.质膜和核搪体 D.线粒体和核糖体 4.(2015年海南卷.1)细胞膜是细胞的重要结构。关于细胞膜的叙述,错误的是( ) A.细胞膜是一种选择透过性膜 B.乙醇通过细胞膜需要消耗ATP C.氨基酸借助膜蛋白可通过细胞膜 D.蛋白质分子可以嵌入磷脂双分子层中 5.(2015年江苏卷.16)下图为白细胞与血管内皮细胞之间识别、黏着后,白细胞迁移并穿过血管壁进入炎症组织的示意图,下列叙述错误的是( ) A. 内皮细胞识别结合白细胞膜上的糖蛋白使白细胞黏着 B. 白细胞在血管内黏着、迁移需要消耗 ATP C. 黏着、迁移过程中白细胞需进行基因的选择性表达 D. 白细胞利用细胞膜的选择透过性穿过血管壁进入炎症组织 6.(2014·江苏高考)下列关于细胞结构和功能的叙述,错误的是(  ) A. 性激素主要是由内质网上的核糖体合成 B. 囊泡可以由内质网向高尔基体转运 C. 膜蛋白的形成与核糖体、内质网、高尔基体有关 D. 内质网既参与物质合成,也参与物质运输 7.(2014·山东高考)有关细胞内囊泡运输的描述,正确的是(  ) A. 细胞核内的RNA通过囊泡运输到细胞质 B. 蛋白质类激素经囊泡运输分泌到细胞外 C. 细胞器之间都能通过囊泡进行物质运输 D. 囊泡运输依赖膜的流动性且不消耗能量 8.(2014·重庆高考)下列与实验有关的叙述,正确的是(  ) A. 人的口腔上皮细胞经处理后被甲基绿染色,其细胞核呈绿色 B. 剪取大蒜根尖分生区,经染色在光镜下可见有丝分裂各时期 C. 叶绿体色素在层析液中的溶解度越高,在滤纸上扩散就越慢 D. 在光镜的高倍镜下观察新鲜菠菜叶装片,可见叶绿体的结构 9.(2014·安徽高考)下列关于线粒体的叙述,正确的是(  ) A. 线粒体外膜上的蛋白质含量比内膜的高 B. 葡萄糖分解为丙酮酸的过程发生在线粒体基质中 C. 成人心肌细胞中的线粒体数量比腹肌细胞的多 D. 哺乳动物精子中的线粒体聚集在其头部和尾的基部 10.下列关于生物膜的叙述,正确的是(  ) A.细胞完成分化以后,细胞膜的通透性不会发生改变 B.膜的流动性是细胞生物膜相互转化的基础 C.糖蛋白主要位于细胞膜外侧,载体蛋白主要位于细胞膜内侧 D.维生素D能以自由扩散的方式优先通过细胞膜,是因为维生素D与细胞膜的主要成分均是磷脂 11.下列关于细胞间信息交流的判断中不正确的是(  ) A.细胞间能通过直接接触传递信息 B.细胞分泌化学物质可以向靶细胞传递信息 C.相邻细胞之间可以形成通道传递信息 D.细胞间的信息交流必须依赖于细胞膜上的糖蛋白 12.下图表示各种膜的组成成分含量,该图不能说明的是(  ) A.构成细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质[来源:Z*xx*k.Com] B.膜中的脂质和蛋白质含量的变化与膜的功能有关 C.膜的功能越简单,所含蛋白质的数量越少 D.膜的功能越复杂,所含糖类的种类和数量越多 13.下面是人体某项生命活动调节过程的示意图。据图判断,下列说法中不正确的是(  ) A.该图可以表示有间隔的细胞间的信息传递 B.细胞1是发出信息的细胞,细胞2为接受信息的细胞 C.若细胞1是胰岛B细胞,则细胞2只能表示肝细胞 D.细胞1的分泌物,可能是蛋白质类物质 14.如图为细胞间信息传递的几种模式示意图,下列有关叙述错误的是(  ) A.细胞1与靶细胞间的信息传递是依靠细胞1分泌的化学物质 B.细胞3与细胞2间信息交流的方式与细胞1与靶细胞间的信息交流方式不同 C.细胞分泌的化学物质与靶细胞进行信息识别的结构基础是靶细胞表面的受体蛋白 D.若细胞4是效应T细胞,则其与靶细胞是通过细胞膜直接接触传递信息的 15.下图1表示小肠上皮细胞亚显微结构示意图,图2表示膜蛋白的功能。请据图回答下列问题: (1)该细胞不同表面执行不同的功能,且具有高度的极性。从质膜的成分分析,出现这一现象的原因是_______________________________________。 (2)膜蛋白A要消耗主要由图中的________(结构)产生的ATP,以________方式吸收葡萄糖。细胞面向肠腔侧形成很多微绒毛,以增多细胞膜上________数量,高效地吸收来自肠腔的葡萄糖等物质。 (3)通过膜蛋白B可将相邻的两个细胞膜_______以保证肠腔中的物质只能从微绒毛处吸收。 (4)细胞膜表面还存在水解二糖的膜蛋白D,说明膜蛋白还具有________功能。 (5)以连线的方式表示图1和图2中膜蛋白之间的关系。膜蛋白A    连结蛋白 膜蛋白B    受体 膜蛋白C    运输蛋白 膜蛋白D    酶 16.现有人的成熟红细胞、人的口腔上皮细胞、蛙的红细胞、鸡肝研磨液等生物材料及相关用具,请你帮助完成下列实验设计并分析有关问题。 (1)为获得纯净的细胞膜,应选取上述________为材料。选用该材料的原因是它_______________________________________________ ________________________。 (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)科学家将膜结构中的磷脂分子提取出来,铺在空气—水界面上,测得磷脂占有面积为S,那么该细胞膜的表面积约为________。 (4)通过有关方法,测得多种膜的化学成分如下表: 上表数据显示,细胞膜与细胞器膜在化学物质组成上的共同点是:____________________。主要区别是:________________________________________________________。 有人发现,在一定温度条件下,细胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面。当温度上升到一定程度时,细胞膜中的磷脂分子有75%排列不整齐,细胞膜厚度变小,而膜的表面积扩大,膜对离子和分子的通透性提高。对上述实验现象合理的解释是____________________________________________________ (6)生物膜具有控制物质进出的功能,请根据以下材料设计实验,验证膜的选择透过性。 材料:红玫瑰、质量分数为15%的盐酸、蒸馏水、培养皿、量筒。 实验步骤: ①___________________________________________________; ②___________________________________________________; ③___________________________________________________。 17. 某同学欲获得较纯净的细胞膜,以研究其结构和功能。请你帮助设计一个简易的实验。 (1)选取人的________作为获取细胞膜纯净物的来源。 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,由于渗透吸水,一段时间后细胞将破裂。 (3)再用________法获得较纯净的细胞膜,上清液中含量最多的有机物质是________。 (4)将膜成分分离提纯后,用________试剂可鉴定蛋白质,具体现象是呈现________。 (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S,请预测红细胞表面积的值接近于________。 (6)若将细胞膜的磷脂提取后放入盛水的容器中,磷脂分子稳定的分布方式为下图中的(____) 14
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  • 资料类型: 学案
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