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第二節(jié)　細胞膜和細胞壁 知識內容 學考要求 選考要求 質膜的結構和功能 b b 質膜組成成分的作用 a a 植物細胞壁的組成和作用 a a 活動：驗證活細胞吸收物質的選擇性 b b 學習導航 (1)通過“活動：驗證活細胞吸收物質的選擇性”，認識細胞膜有選擇透性。(2)概述質膜“流動鑲嵌模型”的內容。(3)歸納細胞膜和細胞壁的生理作用。 方式一　科學家用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質注入變形蟲體內，伊紅很快擴散到整個細胞，卻不能逸出細胞。此實驗說明了細胞作為一個完整的系統(tǒng)，它有邊界。細胞的邊界就是細胞膜。細胞膜的主要成分是什么？怎樣獲得細胞膜？細胞膜具有哪些功能呢？ 方式二　雞蛋的蛋殼內有一層薄膜，這層膜既能有效地防止水分散失，又能保障胚胎的氣體供應，還能防止細菌的侵入，大大地延長了雞蛋的保鮮時間。細胞作為生命活動的基本單位，也有一層類似的膜——細胞膜。 一、細胞膜有選擇透性 1．活動：驗證活細胞吸收物質的選擇性 (1)實驗步驟 ①將玉米籽粒放在20～25 ℃的溫水中浸泡36 h。 ②取4粒已經泡脹的籽粒，將其中2粒在沸水中煮5 min后，冷卻，作為對照。 ③將4粒種子沿胚的中線縱剖，用稀釋20倍的紅墨水染色2 min，用水沖洗。 ④觀察比較兩組籽粒中胚的顏色。 (2)實驗結果：煮過的籽粒胚細胞著色深，未煮過的籽粒胚細胞著色淺。 (3)實驗結論：活細胞對外界物質的吸收具有選擇性，而已經死亡的細胞對外界物質的吸收失去了選擇性。 特別提醒　①紅墨水中的色素不是細胞所需要的，因此活細胞不吸收，而死細胞已經失去了選擇透性功能。 ②驗證質膜具有選擇透性的其他實驗 除上述實驗外，還可設計實驗驗證質膜對細胞內的物質排出具有選擇性。如將新鮮紅玫瑰花瓣置于清水中，清水不變紅；但將花瓣用鹽酸或濃鹽溶液處理或加熱處理后，花瓣細胞死亡，喪失選擇透性，液泡中紅色色素會透出花瓣，使所在溶液變紅。 2．細胞膜的選擇透性 (1)細胞膜又叫質膜，將細胞與周圍環(huán)境區(qū)分開，控制物質進出。 (2)選擇透性：質膜有允許某種物質透過的特性，稱為質膜對該物質的透性。而只有某些分子能透過質膜，即質膜具有選擇透性，這是細胞膜的功能特性。 歸納總結　質膜能控制對營養(yǎng)物質的吸收及有害廢物的排出，防止病菌、病毒的侵入，但是這種控制作用也是相對的。細胞一旦死亡，細胞膜的選擇透性也會喪失。 (1)蓮“出淤泥而不染”的事例說明細胞膜的功能特性是：選擇透性。主要體現在對營養(yǎng)物質的吸收及有害廢物的排出，防止病菌、病毒的侵入等方面。 (2)質膜有選擇透性，用一定量的糖和醋腌制大蒜，可得到美味的糖醋蒜，原因是腌制大蒜的過程中細胞死亡，細胞膜變成全透性膜，糖和醋進入細胞。 (3)有些病毒和病菌也能進入細胞，使生物體患病，這說明質膜控制作用的相對性。 例1　(2017金華十校聯考)在以玉米籽粒為材料進行“驗證活細胞吸收物質的選擇性”活動中，下列有關敘述錯誤的是(　　) A．需要以煮過的玉米籽粒為對照 B．未煮過籽粒中胚細胞對物質吸收具有選擇性 C．需將經紅墨水染色后的玉米籽粒立即縱切進行觀察 D．觀察胚和胚乳的染色情況可以比較兩類細胞的活性 答案　C 解析　應先用刀片沿胚的中線縱向切開玉米籽粒，再用稀釋20倍的紅墨水去染色。 例2　莧菜的細胞液中有一些紅色的物質，無論用清水怎么洗，清水中仍不見紅色物質，但若把莧菜放入沸水中一燙，水立刻變成紅色。出現這種現象是因為(　　) A．沸水使細胞膜失去選擇透性 B．在清水中細胞膜沒有選擇透性 C．沸水中色素分解成小分子物質 D．在清水中沒有物質出入 答案　A 解析　細胞膜的生理功能特性是具有選擇透性，這是活細胞所特有的功能特性。通常情況下，色素等物質是大分子，又是細胞所需要的，活細胞的細胞膜不會讓其溢出細胞。放入沸水中后，高溫殺死了細胞，使細胞膜失去了活性，選擇透性喪失。色素物質可以從細胞中出來，故水變成紅色。 二、質膜與細胞壁 1．質膜的結構 (1)脂雙層 ①主要成分——磷脂 ②單位膜 ③特點 (2)膜蛋白 ①概念：全部或部分鑲嵌在膜中的蛋白質。 ②組成：水溶性部分和脂溶性部分。 (3)質膜的結構特性——流動性 構成質膜的磷脂分子和蛋白質分子都能不斷地移動，像流體一樣，因此質膜具有流動性。 (4)質膜的主要功能 物質交換、細胞識別、免疫、細胞控制、細胞通訊等。 歸納總結　(1)質膜的流動鑲嵌模型 ①細胞膜中的脂質除磷脂外，還有一些糖脂和膽固醇。 ②糖脂和糖蛋白都分布于細胞膜的外表面。 ③脂質和蛋白質分子并不是均勻分布的，而是呈不對稱性分布。 (2)質膜的結構特點——具有一定的流動性 ①結構基礎：構成膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子是運動的。 ②實例證明：質壁分離與復原、變形蟲運動、胞吞和胞吐、白細胞的吞噬作用等。 ③膜的流動性受溫度影響，在一定溫度范圍內，隨溫度升高，膜的流動性加快。 (3)細胞膜的流動性和選擇透性的關系 ①區(qū)別：流動性是生物膜的結構特點，選擇透性是生物膜的功能特性。 ②聯系：流動性是選擇透性的基礎，只有膜具有流動性，才能表現出選擇透性。 2．膜中各種組分的作用 項目 作用 脂雙層 膜結構的基礎，能控制物質進出細胞 膜蛋白 控制某些分子和離子的出入 作為生物催化劑 作為細胞識別標志物 3.植物和藻類的細胞壁 (1)主要成分：纖維素。 (2)特點：與細胞的選擇透性無關。 (3)作用：保護細胞和支撐植物體。 (4)特點：細胞壁無選擇透性(即全透性)，所有的物質都能自由出入細胞壁。 特別提醒　(1)真菌的細胞壁由殼多糖組成。 (2)細菌的細胞壁主要成分是肽聚糖。 例3　如圖為細胞膜的流動鑲嵌模型示意圖，有關敘述不正確的是(　　) A．具有①的一側為細胞膜的外側 B．細胞膜表面①的含量較其他生物膜要少 C．膜結構的基礎是② D．細胞膜的選擇透性與③的種類和數量有關 答案　B 解析?、贋樘堑鞍祝堑鞍着c細胞識別有關，因此分布于細胞膜外側；與其他生物膜相比，細胞膜處于細胞最外側，含有較多的糖蛋白；②為脂雙層，是構成細胞膜的結構基礎；膜蛋白有許多功能，細胞膜的選擇透性主要與③(蛋白質)的種類和數目有關。 歸納提升　(1)細胞膜的流動性和選擇透性的關系 細胞膜的流動性是其選擇透性的基礎。具有流動性才能表現出選擇透性。例如，蛋白質分子充當載體，只有蛋白質分子運動了，才能運輸物質。 (2)判斷細胞膜的外側和內側的依據 根據糖萼(糖蛋白)的分布情況，有糖萼(糖蛋白)的一側為膜的外側，無糖萼(糖蛋白)的一側為膜的內側。 例4　下列關于細胞膜的敘述中不正確的是(　　) A．細胞膜主要由脂質和蛋白質組成 B．不同功能的細胞其質膜上的蛋白質的種類、數量相同 C．組成細胞膜的三種成分中脂質含量最高 D．糖萼分布在細胞膜的外側 答案　B 解析　細胞膜主要由脂質和蛋白質組成，此外，還有少量的糖類，其中，脂質包括磷脂和部分膽固醇，磷脂含量最高；多糖和蛋白質結合形成的糖蛋白稱為糖萼，分布在細胞膜的表面；細胞膜上蛋白質種類、數量越多，細胞膜的功能越復雜。 例5　下列關于植物細胞壁的敘述，錯誤的是(　　) A．主要成分是纖維素 B．具有選擇透性 C．具有支持和保護作用 D．不屬于原生質體的組成部分 答案　B 解析　植物細胞壁的成分包括纖維素，它是原生質體外面的部分，對細胞起著支持和保護作用，相對于質膜而言，它對物質具有全透性。 1．科學工作者用不同顏色的熒光染料分別標記人和鼠細胞的膜蛋白后，進行細胞融合實驗(如圖所示)。該實驗說明(　　) A．膜蛋白是可以移動的 B．兩種細胞的膜蛋白種類相同 C．膜蛋白可以起生物催化作用 D．膜蛋白能控制某些物質出入細胞 答案　A 解析　不同熒光所標記的是“蛋白質分子”，故不同熒光的“摻雜”意味著蛋白質分子并非靜止不動而是可以移動的。 2．(2018浙江省9＋1高中聯盟高一期中)變形蟲可吞噬整個細菌，這一事實說明(　　) A．細胞膜具有選擇透性 B．細胞膜失去選擇透性 C．大分子可以透過細胞膜 D．細胞膜具有一定的流動性 答案　D 解析　變形蟲可吞噬整個細菌，說明變形蟲的細胞膜可以發(fā)生運動，即細胞膜具有一定的流動性。 3．用稀釋的紅墨水染色可以鑒別大豆種子的死活，如果是活種子，則(　　) A．種皮黃色 B．種皮紅色 C．胚是白色 D．胚是紅色 答案　C 解析　活細胞的細胞膜具有選擇透性，紅墨水不能自由通過，因此活種子的胚應該是白色的。 4．下列有關質膜的敘述，錯誤的是(　　) A．質膜的主要成分是磷脂與蛋白質 B．質膜具有一定的流動性 C．質膜的識別功能與膜蛋白有關聯 D．質膜不具有選擇透性 答案　D 解析　質膜具有選擇透性。 5．如圖為細胞膜結構示意圖，A、B表示細胞膜的兩側。請回答問題： (1)圖中[1]表示________，由[1]組成的膜稱為______。 (2)人體器官移植時，植入的器官常常被排異，引起這種反應與圖中[　　]________具有識別功能有關。 (3)細胞膜中磷脂分子的尾部可以搖擺，使整個磷脂分子能發(fā)生側向滑動，具有“柔性”，但是[　　]________的存在，增加了細胞膜的“剛性”，使細胞膜既有一定的流動性，又比較結實。 (4)若該圖表示為人的紅細胞膜，則與血漿接觸的一側為________(填“A”或“B”)側。 (5)將動物細胞放入低濃度溶液后，吸水膨脹，[1]的面積變大，厚度將變小，這說明細胞膜具有______________。但是植物細胞放入低濃度溶液后，卻不會有明顯的變化，主要是因為植物細胞膜外面有________的保護。 答案　(1)脂雙層　單位膜 (2)2　糖蛋白　(3)4　膽固醇 (4)A　(5)一定的流動性　細胞壁 解析　(1)圖中1是由磷脂雙分子層組成的脂雙層，該膜稱單位膜。 (2)細胞膜上起識別作用的物質是糖蛋白，即2代表的物質。 (3)細胞膜中，磷脂分子使膜具有“柔性”，膽固醇使膜具有“剛性”。 (4)紅細胞膜與血漿接觸的一側即外側，細胞膜外側具糖蛋白，故A側為細胞外側。 (5)細胞膜的結構特點是具有一定的流動性。由于植物細胞膜外有細胞壁的存在，所以將植物細胞放入低濃度溶液后，不會有明顯的變化。 [基礎達標] 1．(2018浙江省9＋1高中聯盟高一期中)下列關于細胞膜“流動鑲嵌模型”的敘述錯誤的是(　　) A．以脂雙層作為細胞膜的基本支架 B．脂雙層中的兩層并不是完全相同的 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樣的流動速率 答案　D 解析　流動鑲嵌模型以脂雙層作為細胞膜的基本支架，A項正確；由于蛋白質的不對稱性，脂雙層中的兩層并不是完全相同的，B項正確；膜蛋白和磷脂分子都有水溶性和脂溶性部分，C項正確；膜蛋白和磷脂分子在膜中流動速率不一定相同，D項錯誤。 2．(2017溫州市鹿城中學期末)細胞壁的主要功能是對細胞起(　　) A．保護和交換作用 B．保護和吸收作用 C．保護和支持作用 D．支持和吸收作用 答案　C 解析　植物細胞的細胞膜之外還有細胞壁，其主要成分是纖維素。細胞壁維持著植物細胞的正常形態(tài)，具有支持和保護作用。 3．在細胞膜上與細胞識別、免疫反應、信息傳遞和血型決定有著密切關系的化學物質是(　　) A．膜蛋白 B．磷脂 C．油脂 D．核酸 答案　A 解析　細胞膜的組成主要是磷脂和蛋白質分子，其中與細胞識別、免疫反應、信息傳遞和血型決定有著密切關系的是細胞膜上的蛋白質分子。 4．下列敘述不屬于細胞膜的功能的是(　　) A．細胞膜主要由脂質和蛋白質組成 B．與細胞的物質交換有關系 C．在細胞通訊方面有重要作用 D．與細胞識別、免疫有重要關系 答案　A 解析　細胞膜有多方面的功能，它與細胞的物質交換、細胞識別、免疫等有密切關系；在細胞控制和細胞通訊方面起重要作用。細胞膜主要是脂質和蛋白質組成，這是細胞膜的組成，不是功能。 5．對于功能復雜的細胞膜，以下說法正確的是(　　) A．脂質的種類和數量較多 B．蛋白質的種類和數量較多 C．脂質的種類較多，數量較少 D．蛋白質的種類較少，數量較多 答案　B 解析　細胞膜功能復雜程度與細胞膜上蛋白質的種類和數量有關，故選B項。 6．下圖是“驗證活細胞吸收物質的選擇性”實驗裝置示意圖。下列敘述錯誤的是(　　) A．乙培養(yǎng)皿中應放入等量煮熟的玉米籽粒 B．取出玉米籽粒后主要觀察胚的著色情況 C．甲組玉米胚選擇吸收紅墨水中的物質呈紅色 D．玉米籽粒泡脹并縱向切開后進行實驗，實驗現象更明顯 答案　C 解析　由于活細胞的質膜具“選擇透性”，故不會使紅色色素透入細胞，甲組玉米胚應顯示無色，喪失選擇透性功能的死細胞，由于色素可透入，故乙組玉米胚可被染成紅色。 [能力提升] 7．(2017嘉興一中高一期中考試)如圖為細胞中某一結構的局部示意圖，下列說法正確的是(　　) A．①②均為脂質，可以用蘇丹Ⅲ染液染色觀察 B．由①組成的膜稱為單位膜，細胞膜由兩層單位膜組成 C．②是脂溶性的，分布在脂雙層內部 D．①中的兩層結構完全相同，②使該結構具有一定的流動性 答案　C 解析?、俦硎玖字?，②表示膽固醇，均為脂質，而蘇丹Ⅲ染液是用來鑒定油脂的，A錯誤；①表示磷脂，形成脂雙層，構成細胞膜的基本支架，細胞膜只有一層單位膜，B錯誤；②表示膽固醇，是脂溶性的，分布在脂雙層內部，C正確；①磷脂中的兩層結構不完全相同，如蛋白質分布不均勻，①能運動，體現膜結構具有一定的流動性，D錯誤。 8．(2018浙江省9＋1高中聯盟高一期中)如圖是細胞膜的亞顯微結構模式圖，①～③表示構成細胞膜的物質。下列有關說法正確的是(　　) A．細胞之間的相互識別與①有關 B．②表示蛋白質分子，其沒有親水部分 C．③為脂雙層，所以細胞膜為雙層膜結構 D．①②較③更易移動，細胞膜的選擇透性與③無關 答案　A 解析　細胞識別與①糖蛋白有關，A正確；蛋白質分子有水溶性和脂溶性兩部分，B錯誤；脂雙層組成的膜稱為單位膜，C錯誤；細胞膜上的磷脂和絕大多數蛋白質都是可以運動的，脂溶性物質優(yōu)先通過細胞膜，細胞膜的選擇透性與③有關，D錯誤。 9．(2017浙江4月學考)以玉米籽粒為實驗材料進行“驗證活細胞吸收物質的選擇性”活動。下列敘述錯誤的是(　　) A．實驗前將玉米籽粒放在 20～25 ℃溫水中浸泡適當時間 B．先用紅墨水染色玉米籽粒，然后縱切并觀察其顏色變化 C．未煮熟的玉米胚比煮熟過的染色淺，說明活細胞吸收物質具有選擇性 D．若煮過的玉米胚乳與未煮過的均被染成紅色，說明胚乳細胞是死細胞 答案　B 解析　實驗前將玉米籽粒放在 20～25 ℃溫水中浸泡適當時間，增加細胞的活性，A正確；先縱切玉米籽粒，再用紅墨水染色，沖洗后觀察其顏色變化，B錯誤；胚細胞是活細胞，由于細胞膜具有選擇透性，不可染上顏色，煮熟過的細胞失去活性，被染色，說明活細胞吸收物質具有選擇性，C正確；若胚乳細胞是死細胞，則煮過的玉米胚乳與未煮過的均被染成紅色，D正確。 10．下列關于細胞膜流動性的敘述，錯誤的是(　　) A．科學家用紅、綠兩種顏色的熒光染料分別標記人與小鼠細胞膜上的蛋白質，然后再將兩種細胞融合成一個細胞，最終發(fā)現細胞膜上紅、綠熒光染料均勻分布，體現了細胞膜的流動性 B．膜的流動性與溫度有關，在一定范圍內，溫度越高，膜的流動性越大 C．細胞膜的流動性決定了大部分的物質能夠自由地通過細胞膜 D．細胞膜的流動性對于完成各種生理功能，如物質的透過、膜內外信息的傳遞等非常重要 答案　C 解析　由題干信息可知，用紅色熒光染料標記人細胞膜上的蛋白質與用綠色熒光染料標記鼠細胞膜上的蛋白質在融合細胞中分布均勻，說明細胞膜的蛋白質分子是可以運動的，體現了細胞膜具有流動性特點，A正確；膜的流動性與溫度有關，在一定范圍內，溫度越高，膜的流動性越大，但超過一定溫度，膜會失去活性，B正確；細胞膜的選擇透性，決定了只有某些物質能夠通過細胞膜，C錯誤；細胞膜的流動性對于完成各種生理功能，如物質的透過、膜內外信息的傳遞等非常重要，D正確。 11．(2017嘉興秀州中學高二期中)在水溶液環(huán)境中磷脂分子可自發(fā)形成如圖所示結構，稱為脂質體。下列相關敘述正確的是(　　) A．隨內容物的增多，脂質體一定程度上會膨脹 B．脂質體的物質構成與質膜相同 C．圖示脂質體間能夠發(fā)生特異性識別 D．應用如圖2所示的脂質體貯存脂肪顆粒 答案　A 解析　磷脂分子是可以流動的，所以隨內容物的增多，脂質體一定程度上會膨脹，A正確；脂質體的物質構成與質膜不相同，質膜上還有蛋白質和糖類，B錯誤；磷脂分子不具有識別的功能，C錯誤；應用如圖1所示的脂質體貯存油脂顆粒，圖2磷脂分子親水頭部位于內部，不能貯存脂肪顆粒，D錯誤。 12．下圖表示細胞膜的亞顯微結構模式圖，請據圖回答下面的問題。 (1)構成細胞膜基本支架的成分是[　　]________。 (2)與細胞膜的識別功能有關的成分是[　　]________。 (3)巨噬細胞吞噬細菌的過程體現了細胞膜具有______性，這是因為______________________ ________________________________________________________________________。 (4)不同細胞細胞膜的生理功能不同，主要取決于細胞膜上的________成分。 (5)細胞膜的外側是____________(填“M”或“N”)側，判斷的依據是____________________ ________________________________________________________________________。 (6)細胞膜的這種結構模型被稱為______________________________________________。 答案　(1)D　脂雙層　(2)E　糖蛋白　(3)流動　組成細胞膜的蛋白質分子和磷脂分子都不是靜止不動的，而是可以運動的　(4)蛋白質　(5)M　M側有多糖與蛋白質結合形成的糖蛋白，糖蛋白位于細胞膜外側　(6)流動鑲嵌模型 解析　細胞膜由脂雙層構成基本支架，蛋白質覆蓋、鑲嵌或貫穿于脂雙層，膜外側有糖蛋白。細胞膜的功能主要由蛋白質承擔。 13．(2018浙江省9＋1高中聯盟高一期中)取新的玉米若干粒浸泡，然后用小刀將每粒玉米沿胚的中線切成兩半，分成兩組，其中一組放入燒杯中加清水煮沸10分鐘，然后將兩組種子分別放入兩個培養(yǎng)皿中，都倒入稀釋的紅墨水(1份墨水加10份清水)浸泡5分鐘后取出，洗去浮色，觀察染色情況；煮過的那一組種子的胚全都染上了紅色，而沒煮過的那一組種子的胚，僅表層帶有淺淺的紅色。請分析回答： (1)未煮過的胚細胞內沒有被染色，說明種子的胚細胞________(填“需要”或“不需要”)紅墨水：而煮過的種子胚全被染上紅色，說明煮過的胚細胞是________(填“活細胞”或者“死細胞”)。 (2)本實驗說明了活細胞細胞膜的功能特點是_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)為進一步證明只有活細胞的細胞膜才具有控制物質進出細胞的功能，設計了如下實驗，請補充完整： ①實驗材料和用具： 新鮮的紅色月季花瓣、燒杯、記號筆、質量分數為15%的鹽酸、清水、量筒。 ②實驗步驟： 第一步：選兩個大小相同的燒杯，用記號筆分別標上A、B。 第二步：________________________________________________________________________。 第三步：________________________________________________________________________。 第四步：________________________________________________________________________。 ③實驗現象：_____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ④實驗結論：_____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)不需要　死細胞 (2)選擇透性 (3)②第二步：向A、B兩個燒杯中，分別加入等量的15%的鹽酸和清水 第三步：選等量的新鮮的紅色月季花瓣，分別放入A、B兩個燒杯中(第二和第三步可互換) 第四步：經過一段時間后，觀察燒杯內花瓣和液體的顏色 ③A燒杯中花瓣的顏色逐漸褪去，而溶液變紅，B燒杯中花瓣仍為紅色，水呈無色?、苷f明只有活細胞的細胞膜才具有控制物質進出細胞的功能 解析　(1)未煮過的胚細胞內沒有被染色，說明種子的胚細胞不需要紅墨水；而煮過的種子胚全被染上紅色，說明煮過的胚細胞是死細胞。 (2)本實驗說明了活細胞細胞膜的功能特點是選擇透性。 (3)②該實驗的目的是驗證細胞膜具有控制物質進出細胞的功能，而死細胞膜不具有這一功能，實驗的自變量是細胞是死細胞還是活細胞，死細胞可以用質量分數為15%的鹽酸處理控制，用清水處理活細胞，與用鹽酸處理對照，因變量是紅色月季花瓣和液體的顏色變化，溶液的用量、紅色月季花瓣的量屬于無關變量，按照實驗設計的對照原則和單一變量原則，實驗步驟如下： 第一步：選兩個大小相同的燒杯，用記號筆分別標上A、B。 第二步：向A、B兩個燒杯中，分別加入等量的15%的鹽酸和清水。 第三步：選等量的新鮮的紅色月季花瓣，分別放入A、B兩個燒杯中。 第四步：經過一段時間后，觀察燒杯內花瓣和液體的顏色。 ③實驗現象：A燒杯中花瓣的顏色逐漸褪去，而溶液變紅，B燒杯中花瓣仍為紅色，水呈無色。 ④實驗結論：說明只有活細胞的細胞膜才具有控制物質進出細胞的功能。