第3章　细胞的基本结构 第1节　细胞膜——系统的边界

学习 目标 1.进行用哺乳动物红细胞制备细胞膜的实验，体验制备细胞膜的方法。 2.简述细胞膜的成分和功能。

一、体验制备细胞膜的方法 1.实验原理：动物细胞放在_____里，细胞_____，细胞内的 物质流出即可得到_______。 2.实验材料： (1)材料：人或其他哺乳动物的___________。 (2)原因：这样的细胞中没有_____________________。 清水 涨破 细胞膜 成熟红细胞 细胞核和众多的细胞器

3.实验过程及结果： 红细胞 增大 内容物

二、细胞膜的成分 1. 2.成分与功能的关系：功能越复杂的细胞膜，_______的种类 和数量越多。 脂质 磷脂 蛋白质 糖类 蛋白质

三、细胞膜的功能 1.将细胞与_________分隔开。 2.控制物质进出细胞： 外界环境 营养物质 废物

3.进行细胞间的信息交流： 将下列信息交流的方式与实例连接起来：

四、细胞壁 1.主要成分：_____________。 2.主要功能：对植物细胞有___________作用。 纤维素和果胶 支持和保护

1.思考辨析下列说法的正误。 (1)细胞膜的制备实验中，一般不用植物细胞，因为显微镜下看不到细胞膜。(　　) (2)在任何生理条件下，细胞膜的成分都不发生变化。(　　) (3)细胞膜可以控制物质的进出。(　　) (4)植物细胞间的信息交流可以通过胞间连丝进行。(　　)

答案：(1)×。分析：细胞膜的制备实验中，一般不用植物细胞的原因是植物细胞有细胞壁，不容易破坏，且细胞质中含有复杂的细胞器。 (2)×。分析：细胞在癌变的过程中，细胞膜的成分发生变化，有的产生甲胎蛋白、癌胚抗原等物质。 (3)√。 (4)√。

2.下列有关细胞膜制备及观察的叙述，正确的是(　　) A.鸡的红细胞是最佳的实验材料 B.若选用洋葱鳞片叶表皮细胞应先用蛋白酶去除细胞壁 C.制备细胞膜应先利用吸水涨破法，再利用差速离心法获取 D.可以用高倍镜直接观察细胞膜 【解析】选C。细胞膜的制备及观察一般选择哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，去除植物细胞壁要用纤维素酶和果胶酶进行酶解法处理，观察时应先用低倍镜进行观察，再用高倍镜观察。

3.肝细胞和甲状腺细胞的细胞膜功能差异较大，其主要原因是构成细胞膜的成分中(　　) A.脂质不同 B.磷脂不同 C.蛋白质不同 D.水不同 【解析】选C。决定细胞膜功能复杂程度的是蛋白质的种类和含量，不同细胞膜功能差别较大，就是由蛋白质的种类和数量不同引起的。

4.细胞膜上一般不含(　　) A.胆固醇　　B.磷脂　　　C.血红蛋白　　D.糖蛋白 【解析】选C。细胞膜主要由脂质(磷脂最丰富)、蛋白质和少量的糖类构成，胆固醇也是构成动物细胞膜的重要成分，血红蛋白是红细胞内的重要成分，细胞膜上无血红蛋白。

5.下列不属于细胞膜控制物质进出的是(　　) A.细胞需要的营养物质从外界进入细胞 B.细胞产生的废物排到细胞外 C.激素作用于靶细胞 D.有些病菌、病毒也可能进入细胞 【解析】选C。A、B、D都体现了细胞膜控制物质进出的作用，激素作用于靶细胞属于细胞间信息传递。

6.下列各项中，不属于细胞膜功能的是(　　) A.控制某些分子和离子进出细胞 B.细胞识别 C.合成蛋白质 D.使细胞具有相对稳定的内部环境 【解析】选C。合成蛋白质不是细胞膜的功能。

一、细胞膜的制备实验及成分 1.制备实验： (1)选取哺乳动物成熟红细胞作为实验材料的原因。 ①无细胞壁 ②无细胞核和众多的细胞器，避免细胞膜、核膜和细胞器膜 分离的环节。 ③红细胞数量多，材料易得。 a.易吸水涨破，使内容物流出 b.避免去除细胞壁的环节

(2)实验流程： 选材：猪(或牛、羊、人)的新鲜的(成熟)红细胞稀释液 ↓ 制作装片：用滴管吸取少量红细胞稀释液，滴一小滴在载玻 片上，盖上盖玻片 观察：用显微镜观察红细胞的正常形态(由低倍镜→高倍镜) ↓　

滴清水：在盖玻片的一侧滴一滴蒸馏水，注意不要把细胞 吸跑，同时在另一侧用吸水纸吸引(引流法) ↓　 观察：持续观察细胞的变化 结果：凹陷消失，细胞体积增大，细胞破裂，内容物流出， 获得细胞膜

(3)制备实验的注意事项。 ①取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释，目的是： a.使红细胞分散开，防止凝集成块。 b.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，注意不要把细胞吸跑，同时用显微镜观察红细胞的形态变化。

2.细胞膜的成分： 成分 种类与含量 位置与功能 脂质 磷脂分子和胆 固醇，约占50% (1)磷脂分子：构成膜的基本支架 (2)胆固醇：存在于磷脂双分子层内部，维持膜的刚性 蛋白质 约占40% (1)镶嵌或贯穿于磷脂双分子层 (2)功能越复杂的细胞，膜蛋白的种类和数量越多 糖类 占2%～10% (1)与蛋白质结合形成糖蛋白，具有细胞间识别和信息传递的功能 (2)部分与脂质结合形成糖脂

【点拨】制备细胞膜的选材 (1)不能选鸡血细胞，因为鸡血细胞含有细胞核及各种细胞器，不易得到纯净的细胞膜。 (2)不能选植物细胞，因为植物细胞必须去掉细胞壁，步骤相对繁琐。

【拓展深化】细胞膜中磷脂成分的鉴定 (1)用溶解脂质的溶剂处理细胞膜，细胞膜被破坏。 (2)脂溶性物质能够优先通过细胞膜。 (3)用磷脂酶处理细胞膜，细胞膜被破坏。

【微思考】 (1)如果实验过程不是在载物台上的载玻片上操作，而是在试管中进行，怎样才能获得较纯净的细胞膜？ 提示：红细胞破裂后，再经过离心、过滤就可获得纯净的细胞膜。 (2)实验中用显微镜观察刚制作的血液临时装片，目的是什么？ 提示：目的是了解红细胞的正常形态、特点，以便与引流操作后的红细胞形成对照。

1.(制备细胞膜所用试剂)在制备细胞膜的实验中，为获得新鲜的红细胞稀释液，向血液中加入的液体是(　　) A.生理盐水 B.质量分数为12.5%的氯化钠溶液 C.蒸馏水 D.质量浓度为0.3 g/mL的葡萄糖溶液

【解析】选A。注意题干只是要得到红细胞的稀释液，而不是使红细胞破裂或皱缩；在质量分数为12. 5%的氯化钠溶液和质量浓度为0 【解析】选A。注意题干只是要得到红细胞的稀释液，而不是使红细胞破裂或皱缩；在质量分数为12.5%的氯化钠溶液和质量浓度为0.3 g/mL的葡萄糖溶液中，红细胞都会失水皱缩；在蒸馏水中红细胞则会吸水涨破；生理盐水能够使红细胞维持正常的形态。

2.(体验制备细胞膜的方法)某探究性学习小组欲研究细胞膜的结构和成分，如果你是课题组成员，请你设计一个简易实验得到较纯净的细胞膜，并对其成分进行检验。 (1)应选取人的哪种细胞做实验(　　) A.成熟红细胞 B.神经细胞 C.白细胞 D.口腔上皮细胞 (2)将选取的上述材料放入　　　　中，由于渗透作用，一段时间后细胞将破裂。 (3)经过(2)的实验步骤后，再用　　　　法获得纯净的细胞膜，将膜成分分离提纯后，用　　　　试剂可检验其中的蛋白质，具体现象是　　　　　　　　　　　。

【解题关键】解答本题的关键是： (1)明确制备细胞膜的方法步骤。 (2)知道细胞膜的组成成分。 【解析】制备细胞膜应选取哺乳动物成熟的红细胞，因为其内没有线粒体、核膜等多种膜结构，当它置于蒸馏水中，将吸水涨破。蛋白质遇双缩脲试剂发生紫色反应，根据这一特性可以检验细胞膜中有无蛋白质的存在。 答案：(1)A　(2)蒸馏水 (3)离心　双缩脲　溶液出现紫色

3.(细胞膜的成分)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

【解题关键】解答本题的关键是识别图中不同细胞膜在成分上的共同点和含量上的差异性。 【解析】选B。由图中数据可知，细胞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。

【延伸探究】 (1)题2中为什么要获得较纯净的细胞膜？ 提示：便于研究细胞膜的结构和组成成分。 (2)题3图中显示髓鞘细胞膜上蛋白质含量较少，为什么？ 提示：髓鞘主要起保护作用，很少进行物质运输和识别，功能较简单。

【变式训练】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、脂质 C.蛋白质、糖类、脂质 D.脂质、蛋白质 【解析】选C。细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，还有少量的糖类。

二、细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开：保障细胞内部环境的相对稳定。 2.控制物质进出细胞：细胞膜的控制作用具有普遍性与相对性。

(1)细胞膜的控制作用具有普遍性。 ①可“进”的物质：营养物质。 ②不易“进”的物质：细胞不需要或对细胞有害的物质。 ③可“出”的物质：抗体、激素等物质和细胞产生的废物。 ④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，以及病菌、病毒等病原体也能侵入细胞，使生物体患病。

3.进行细胞间的信息交流： (1)一些细胞(如分泌细胞)分泌一些物质(如激素)，通过血液的传递运送到作用部位的细胞(靶细胞)，被靶细胞的细胞膜表面的受体(成分为糖蛋白)识别，引起靶细胞的生理反应(图示如下)。

(2)相邻两个细胞的细胞膜直接接触，通过糖蛋白识别，将信息从一个细胞传递给另一个细胞(图示如下)。 (3)高等植物细胞间的识别主要是通过胞间连丝来实现的(图示如下)。

【点拨】细胞膜的结构与功能 (1)细胞膜控制物质进出的作用是通过细胞膜上的蛋白质来完成的。 (2)细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成糖蛋白，具有识别、信息传递等作用。

【微思考】 (1)植物细胞“系统的边界”是细胞膜而不是细胞壁的原因是什么？ 提示：植物细胞最外层是细胞壁，其主要成分是纤维素和果胶，细胞壁不具有生命活性，是全透性的，故不能作为植物细胞“系统的边界”。 (2)细胞不需要的物质一定不能通过细胞膜吗？试举例说明。 提示：不一定，如病毒、病菌等可以通过细胞膜。细胞膜控制物质进出的作用是相对的。

1.(细胞膜控制物质进出的功能)水溶性染色剂(PI)能与核酸结合而使细胞核着色，可将其应用于细胞死活的鉴别。细胞浸泡于一定浓度的PI中，仅有死亡细胞的核会被染色，活细胞则不着色，但将PI注射到活细胞中，则细胞核会着色。利用PI鉴别细胞死活的基本原理是(　　) A.死细胞与活细胞的核酸结构不同 B.死细胞与活细胞的核酸含量不同 C.活细胞能分解染色剂PI D.活细胞的细胞膜能阻止PI的进入

【解题关键】解答本题的关键是： (1)理解题干中的内容：活细胞不着色，死细胞着色。 (2)明确细胞膜控制物质进出的功能。 【解析】选D。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选择透过性丧失，溶于水中的物质(如PI)都可以通过，从而使细胞核着色。

2.(细胞膜的信息传递功能)细胞之间通过信息交流，保证细胞间功能的协调。关于细胞间信息交流的说法错误的是(　　)

A.B细胞与乙细胞上受体的化学本质都是糖蛋白 C.若A细胞为胰岛B细胞，则胰岛素通过血液循环最终作用于机体的肝细胞、肌细胞等靶细胞 D.细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构

【解题关键】解答本题的关键点是： (1)准确读取图中信息； (2)判断细胞间信息交流的方式。 【解析】选D。选项A，细胞膜上受体的本质是糖蛋白；选项B，图2表示的是细胞的直接接触，精子和卵细胞的识别就属于此种方式；选项C，胰岛B细胞产生的胰岛素通过血液循环到达肝脏和肌肉，靶细胞上的受体与胰岛素作用，从而实现信息交流；选项D，高等植物的细胞间通过胞间连丝进行信息交流不需要受体的作用。

【延伸探究】 (1)题1中的结论可用来判断细胞的死活吗？ 提示：可以。活细胞的细胞膜具有控制物质进出的作用，死细胞的细胞膜没有该功能。 (2)题2中图1和图2细胞间信息交流的方式有何不同？ 提示：图1的信息交流是细胞通过分泌物间接传递信息，图2是两个细胞间直接传递信息。

【变式训练】下列有关细胞间信息交流的说法，不正确的是 (　　) A.不同细胞之间必须相互接触才能传递信息 B.能在细胞之间传递信息的物质并不都是激素 C.高等植物细胞间的胞间连丝有信息交流作用 D.细胞间的信息交流有利于整个生物体完成相应的生命活动

【解析】选A。细胞间进行信息交流的主要方式有三种：通过化学物质传递，但该化学物质不一定是激素；接触传递；通道传递，如胞间连丝。细胞间的信息交流有利于整个生物体完成相应的生命活动，这是信息交流的意义。

课题：信息推断类题目——细胞膜的结构与功能 【示范案例】科学家在进行细胞膜化学成分分析时，采用哺乳动物或人的红细胞作为实验材料。将其特殊处理使细胞破裂发生溶血现象，一些物质溶出，再将溶出细胞外的物质洗掉，即可得到纯净的细胞膜(又称血影)。有的科学家将“血影”中的脂质提取出来，使其在空气和水界面上铺展成单分子层，所形成的薄膜面积是原来细胞表面积的二倍。

(1)如何处理红细胞才能使其发生溶血现象？　 。 (2)红细胞溶血后，溶出细胞外的红色物质主要是　 。 (3)“血影”中主要化学成分是　　　　　　　　　　 　。 (4)脂质单分子层的面积是细胞表面积的二倍，这说明了 。

【审题】模板构建·思路导引 关键信息┄→本题以文字为信息载体考查细胞膜的组成成分，其关键信息为提取出脂质铺成单层，其面积为细胞表面积的二倍 分析推理┄→细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，其脂质主要是磷脂，单层的磷脂面积是细胞表面积的二倍 得出结论┄→细胞膜中的磷脂分子两层排布，即细胞膜由两层磷脂分子组成

【答题】规范答案·警示失误 (1)将红细胞浸泡在蒸馏水中 (2)血红蛋白 (3)脂质和蛋白质 错答：蛋白质 错因：没有仔细审题，不清楚“血影”是什么物质，由题干信息可知，血影就是纯净的细胞膜。 (4)细胞膜由两层脂质(磷脂)分子组成 错答：细胞膜含有脂质 错因：不能正确处理、分析题中相关信息，只注意到“脂质”，而忽视了“二倍”关系。

【解析】(1)红细胞没有细胞壁，将其浸泡在蒸馏水中，会吸水涨破。 (2)红细胞吸水涨破后，其所含的血红蛋白溶出。 (3)根据题中信息，“血影”为红细胞纯净的细胞膜，而细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质。 (4)由“所形成的薄膜面积是原来细胞表面积的二倍”这一信息，可推断脂质分子在细胞膜中呈两层排布，即细胞膜由两层脂质(磷脂)分子组成。

【类题试解】 1.(2014·郑州高一检测)据最新研究发现，内皮素在皮肤中分布不均，是造成色斑的主要原因。内皮素拮抗剂进入皮肤，可以和黑色素细胞膜的受体结合，使内皮素失去作用。上述材料体现了细胞膜(　　) A.保障细胞内部环境的相对稳定　　　　　　　　　　　　　　　B.控制物质进出细胞 C.进行细胞间的信息交流 D.组成成分主要为磷脂和蛋白质

【解析】选C。由题干信息可知，内皮素拮抗剂可以和黑色素细胞膜受体结合，使内皮素失去作用，故体现了细胞膜的信息交流功能。

2.科学家揭示出电压控制的钾通道，此通道是负责K+进出细胞的看门蛋白质，它们在神经和肌肉细胞上的作用与晶体管在计算机中的作用一样。这一成果从另一侧面证明了细胞膜具有 (　　) A.免疫功能 B.识别功能 C.控制物质进出细胞的功能 D.进行细胞间信息交流的功能 【解析】选C。由题干信息“此通道是负责K+进出细胞的看门蛋白质”可知，细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。

3.(2013·宜昌高一检测)在光学显微镜下观察某动物细胞时看到，用微针触碰细胞表面时，细胞表面有弹性，可以伸缩。下列分析正确的是(　　) A.这一实验事实证明了细胞膜具有选择透过性 B.这一实验事实能够确定细胞膜的存在 C.这一实验事实表明细胞膜可以看作一层半透膜 D.这一实验事实表明在光学显微镜下能看见细胞膜 【解析】选B。由题干描述可知，在细胞的外侧有一层边界的存在，并且该细胞为动物细胞，由此可判断为细胞膜。