高中生物人教版必修1 第3章第1节细胞膜系统的边界 学案.docx
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高中生物人教版必修1第3章第1节细胞膜系统的边界学案
一、细胞膜的成分
细胞膜
的制备
原理
动物细胞放在清水里,细胞涨破,
细胞内物质流出即可得到细胞膜
选材
人或其他哺乳动物的成熟红细胞,因为
此类细胞中没有细胞核和众多的细胞器,
无细胞壁,细胞易吸水涨破
细胞膜的主要成分
脂质和蛋白质
成分与功能的关系
功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类
和数量越多
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。
3.进行细胞间的信息交流
(1)通过化学物质传递信息。
(2)通过细胞膜直接接触传递信息。
(3)通过细胞通道传递信息。
三、植物细胞的细胞壁
细胞壁
[共研探究]
要想研究细胞膜,首先要获得纯净的细胞膜。
下面是制备细胞膜的常见方法和步骤,请完成填空,并结合该过程回答下面的问题。
1.制取细胞膜时能否选用下面的材料,并说明理由
(1)哺乳动物的成熟的红细胞:
能作实验材料,因为其没有细胞壁;没有细胞核和细胞器;红细胞数量多,材料易得。
(2)鸡血:
不能作实验材料,因为鸡属于鸟类,鸟类的成熟红细胞中有细胞核。
2.实验中取得红细胞后先用适量的生理盐水稀释,目的是使红细胞分散开,不易凝结成块。
3.不能用蒸馏水稀释获得红细胞,因为红细胞在蒸馏水中易吸水涨破。
4.如该实验在试管中进行,红细胞破裂后需经过离心、过滤获得较纯的细胞膜。
[总结升华]
1.哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器,只具有细胞膜这一种生物膜,是制备细胞膜的理想材料。
哺乳动物成熟的红细胞不能分裂,寿命较短。
但是爬行动物、两栖类、鸟类的红细胞是有细胞核的。
2.制备细胞膜时的两种液体
(1)生理盐水
①使红细胞维持原有形态。
②使红细胞分散开。
(2)蒸馏水
①作用:
使红细胞吸水涨破。
②注意事项:
滴加时速度要缓慢,且边滴边用吸水纸吸引。
[对点演练]
1.在制备较纯净的细胞膜时,一般不选用植物细胞。
判断下列原因分析的正误
(1)植物细胞液中的有机酸会溶解膜结构。
( )
(2)光学显微镜下观察植物细胞,看不到细胞膜。
( )
(3)植物细胞有细胞壁,提取细胞膜的过程比较繁琐。
( )
(4)植物细胞的细胞膜较薄。
( )
(5)植物细胞内会有其他膜结构干扰。
( )
解析:
在制备细胞膜时,一般不选用植物细胞,因为植物细胞有细胞壁,提取细胞膜的过程比较繁琐;植物细胞内其他细胞器膜会影响细胞膜的纯度;如果选用哺乳动物成熟的红细胞可以避免这些麻烦。
答案:
(1)×
(2)× (3)√ (4)× (5)√
[共研探究]
下表是猪的几种细胞的细胞膜组成成分:
细胞膜的种类
主要成分含量
蛋白质
脂质
糖类
红细胞膜
42%
53%
5%
肌细胞膜
36%
60%
4%
小肠绒毛上皮细胞膜
50%
44%
6%
1.由表可以得出
(1)细胞膜主要由脂质和蛋白质组成,还含有少量的糖类。
(2)不同细胞的细胞膜,各种成分的含量不同。
(3)蛋白质的种类和数量越多,细胞膜的功能越复杂。
2.根据元素化合物的知识,组成细胞膜的化学元素有C、H、O、N、P。
3.根据脂质分类的知识,组成细胞膜的脂质主要是磷脂。
4.糖类分布在细胞膜的外侧,细胞膜上的糖类不是能源物质,不能为细胞的生命活动提供能量。
[总结升华]
[对点演练]
2.判断正误
(1)功能越复杂的细胞膜,它的脂质成分越复杂。
( )
(2)功能越复杂的细胞膜,它的糖脂越多。
( )
(3)癌细胞主要是细胞核发生了变异,细胞膜并没有改变。
( )
(4)在组成细胞膜的脂质中,磷脂最为丰富。
( )
解析:
功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多,故
(1)、
(2)错误;癌细胞的细胞膜上产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质,故成分发生了改变,(3)错误;在组成细胞膜的脂质中,磷脂最为丰富,(4)正确。
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)√
[共研探究]
细胞膜作为系统的边界,有着非常重要的功能,结合下列材料和教材分析回答。
1.材料 用显微注射器将一种叫伊红的物质注入变形虫体内,伊红很快扩散到整个细胞,却不能很快逸出细胞;在光学显微镜下看到,用微针触碰细胞表面时,细胞表面有弹性,可以伸展;用微针插入细胞内,细胞表面有一层结构被刺破;如果细胞表面结构受损面过大,细胞会死亡。
材料说明:
细胞膜将生命物质和外界环境分开,保障了细胞内部环境的相对稳定。
2.材料 生长在水底淤泥中的莲藕“出淤泥而不染”,它能从水和淤泥中吸收所需的营养物质,并排出代谢废物,而莲藕不需要的物质却不会轻易进入莲藕细胞。
材料说明:
细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。
3.观察下图,控制物质进出细胞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。
推测该功能可能与细胞膜上的蛋白质有关。
4.
(1)细胞膜主要由脂质和蛋白质组成,同时还含有少量的糖蛋白(即蛋白质分子上连接有短的糖链),这些糖蛋白是细胞之间相互识别的物质基础。
细胞识别体现了细胞之间能进行信息交流。
(2)细胞之间进行信息交流的三种方式
比较
通过“信息分子”
完成细胞间间接交流
两细胞间
直接交流
经特殊通道
交流信息分子
图解
方式
一些细胞(如分泌细
胞)分泌一些化学物质
(如激素),通过血液运
送到全身各处,该化学
物质被靶细胞膜上的
受体(成分为糖蛋白)
识别,引起靶细胞的生
理反应,完成信息传递
相邻细胞间直接接触,
通过与细胞膜结合的
信号分子影响其他细
胞,即
相邻细胞间形成通道
使细胞相互沟通,通过
携带信息的物质来交
流信息,即
过程
或实
例
精子和卵细胞之间的
识别和结合;效应T
细胞与靶细胞之间的
识别
高等植物细胞之间通
过胞间连丝、动物细胞
之间通过间隙连接相
互进行细胞间的信息
交流
5.实验室用红墨水染色的方法能判断种子的死活,原理:
活种子细胞膜能控制物质进出细胞,所以活种子不会被染色;死种子的细胞膜失去该功能而被染成红色。
6.植物细胞在细胞膜的外面还有一层细胞壁,它的化学成分主要是纤维素和果胶,细胞壁对植物细胞具有支持和保护作用。
细胞壁不能控制物质进出细胞。
注意:
除了教材中介绍的功能之外,细胞膜还具有保护细胞,参与细胞的运动、分泌、排泄、免疫、能量交换等功能。
[总结升华]
[对点演练]
3.最新研究发现:
内皮素在皮肤中分布不均匀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上的受体结合,使内皮素失去作用,这为美容研究机构带来了福音。
上述材料体现了细胞膜的哪项功能( )
A.细胞膜将细胞与外界环境分隔开
B.细胞膜作为系统的边界,严格控制物质进出细胞
C.细胞膜具有信息交流的功能
D.细胞膜具有保护功能
解析:
选C 细胞膜的功能主要有三个方面,即将细胞与外界分隔开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流。
细胞膜受体的本质为糖蛋白,具有细胞识别的功能,可接受外界的信息,体现了细胞膜具有信息交流的功能。
1.科学家将哺乳动物或人的成熟红细胞放进蒸馏水中,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“血影”的主要成分有( )
A.无机盐、蛋白质 B.蛋白质、糖类
C.脂质、糖类D.脂质、蛋白质
解析:
选D 红细胞溶血剩下的结构是细胞膜,其主要成分是脂质和蛋白质。
2.(2016·扬州高邮高一期末)组成细胞膜的主要成分是( )
A.脂质(磷脂)和多糖B.蛋白质和多糖
C.脂质(磷脂)和蛋白质D.核酸和蛋白质
解析:
选C 多糖是细胞膜的成分,但不是主要成分,A、B错误;细胞膜的主要成分是脂质(磷脂)和蛋白质,C正确;细胞膜中无核酸,核酸分布在细胞内,D错误。
3.下列哪一项不属于细胞膜的功能( )
A.控制物质进出细胞
B.进行细胞间的信息交流
C.提高细胞内化学反应的速率
D.维持细胞内部环境的相对稳定
解析:
选C 细胞膜具有选择透过性,因而能控制物质的进出;相邻的两个细胞的细胞膜会相互接触,进行信息交流;酶能使细胞内的各种生物化学反应加快,但不属于细胞膜的功能;细胞膜存在于细胞的最外边,作为系统的边界,保障了细胞内部环境的相对稳定。
4.哺乳动物的红细胞在发育成熟过程中核逐渐退化,为携带氧气的血红蛋白腾出空间。
哺乳动物成熟的红细胞一般不含细胞器且取材方便,是研究细胞膜的好材料。
根据材料回答问题:
(1)在正常机体的红细胞内不会存在的物质是( )
A.O2B.CO2
C.抗体D.血红蛋白
(2)简述用红细胞制备细胞膜的过程____________________________。
(3)红细胞细胞膜上具有识别功能的物质是_______________________________;人的红细胞与草履虫细胞相比,细胞膜的差别主要体现在________________________。
(4)用人的口腔上皮细胞________(填“能”或“不能”)制备得到较纯净的细胞膜。
原因是:
______________________________________________________。
解析:
(1)正常红细胞内含有血红蛋白,可运输O2和CO2,但不会有抗体。
(2)红细胞放在蒸馏水中会吸水涨破,可获得纯净的细胞膜。
(3)细胞膜上具有识别功能的是糖蛋白,糖蛋白的成分有蛋白质和糖类;蛋白质的种类和数量决定细胞膜功能的复杂程度。
(4)人的口腔上皮细胞中含有细胞核和细胞器,不适合用于制备较纯净的细胞膜。
答案:
(1)C
(2)把红细胞放在蒸馏水中,使红细胞吸水涨破,内容物流出,经洗涤、离心便可得到细胞膜 (3)糖蛋白 蛋白质的种类和数量 (4)不能 人的口腔上皮细胞中有细胞核和细胞器,制备的生物膜除细胞膜外,还有细胞器膜和核膜等
【基础题组】
1.构成细胞膜的主要成分是( )
A.糖类,核酸B.磷脂,蛋白质
C.水,糖类D.蛋白质,无机盐
解析:
选B 细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的,在组成细胞膜的脂质中,磷脂最丰富。
2.肝细胞和甲状腺细胞的功能差异较大,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,不同细胞的细胞膜功能差别较大,主要是由蛋白质的种类和含量不同引起的。
3.科学家常用哺乳动物成熟红细胞作材料来研究细胞膜的组成,是因为( )
A.哺乳动物红细胞容易得到
B.哺乳动物成熟红细胞内没有核膜、线粒体膜等膜结构
C.哺乳动物红细胞在水中容易涨破
D.哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下容易观察到
解析:
选B 一般实验室用哺乳动物成熟的红细胞做实验材料来研究细胞膜,因为哺乳动物成熟的红细胞不含细胞核以及复杂的细胞器,提取出的生物膜含有的其他细胞器膜较少,而不是因为哺乳动物红细胞容易得到,A错误;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,同时成熟红细胞中无线粒体膜等膜结构,B正确;红细胞等动物细胞在水中都容易涨破,因此这不是用哺乳动物红细胞获取细胞膜的原因,C错误;细胞膜只有8纳米厚,光学显微镜下不容易观察到,D错误。
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组成,胆固醇也是构成细胞膜的成分,血红蛋白是红细胞内的重要成分。
5.下列哪一组最可能是细胞膜的组成元素( )
A.C、H、O、NB.C、H、O、S
C.C、H、O、N、PD.C、H、O、S、P
解析:
选C 细胞膜的主要成分是蛋白质分子和磷脂分子。
蛋白质的组成元素有C、H、O、N,磷脂分子的组成元素有C、H、O、N、P,所以构成细胞膜的元素最可能为C、H、O、N、P。
6.高等植物细胞之间是通过什么结构相互连接以实现信息交流的( )
A.纺锤丝B.两个细胞的细胞膜接触
C.微丝D.胞间连丝
解析:
选D 高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接以实现信息交流。
7.细胞膜对物质进出的控制作用主要体现在哪些方面( )
①细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞 ②细胞产生的代谢废物可以排出细胞 ③细胞内核酸等重要的成分不会流出细胞 ④环境中一切有害物质都不能通过细胞膜进入细胞
A.①②③B.①②④
C.②③④D.①③④
解析:
选A 细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的,环境中的有害物质也可能进入细胞,如重金属离子、病毒、病菌等。
8.功能越复杂的细胞膜,其蛋白质种类和数量越多,下列除哪项外,均属于正常机体细胞膜上的蛋白质( )
A.具有信息转换功能的受体蛋白
B.具有催化作用的蛋白质
C.具有识别功能的糖蛋白
D.具有运输功能的载体蛋白
解析:
选B 细胞膜上行使多种功能的成分是蛋白质,功能越复杂的细胞膜,其蛋白质种类和数量越多。
细胞膜上的蛋白质具有识别、信息交流以及运输物质进出细胞的功能。
起催化作用的蛋白质是酶,不是膜蛋白。
【能力题组】
9.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.具有选择透过性
D.进行细胞间的信息交流
解析:
选D 精子和卵细胞之间直接接触,并相互识别完成受精的过程中,两种细胞间进行了充分的信息交流。
10.诺贝尔化学奖得主美国科学家阿格雷与另一位科学家发现了细胞膜上专门供水分子进出的通道,要想证实细胞膜上的水通道是否是蛋白质,一般情况下,最好用哪种同位素进行标记( )
A.15N B.35SC.32P D.18O
解析:
选B 细胞膜的主要成分是脂质、蛋白质和少量的糖类,脂质主要是磷脂,因此细胞膜所含有的化学元素有C、H、O、N、P、S等,其中S仅存在于蛋白质中,因此可利用35S标记蛋白质,研究其功能。
11.苋菜无论用清水怎么洗,清水中都不会出现红色物质,但若放入沸水中一烫,水立刻变成红色,这是因为( )
A.在清水中没有物质出入
B.在清水中细胞膜没有选择透过性
C.沸水使色素分解成小分子物质
D.沸水使细胞膜失去了选择透过性
解析:
选D 细胞膜的生理功能是选择透过性,这是活细胞所特有的功能。
通常情况下,色素是细胞所需要的,活细胞的细胞膜是不会让其轻易透过的,所以在清水中,红色色素是不会进入水中的。
若放入沸水中,高温杀死了细胞,使细胞膜失去了活性,其功能丧失,物质的出入失去了选择性,细胞内部的色素物质就可以不受限制地释放出来,故水变成红色。
12.下列关于植物细胞细胞壁的说法,不正确的是( )
A.植物细胞都有细胞壁
B.细胞壁的化学组成中含有多糖
C.细胞壁对植物细胞有支持和保护作用
D.细胞壁可控制物质进出细胞
解析:
选D 植物细胞都有细胞壁;细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,纤维素是多糖;细胞壁对植物细胞有保护和支持作用;细胞壁是全透性的,不能控制物质进出细胞。
13.如图是细胞间的3种信息交流方式,请据图分析回答下列问题:
(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________,请举出图B所示信息交流方式的一个实例:
_________________。
(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)在多细胞生物体内,各个细胞之间都维持功能的协调,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交换和能量的转化,也依赖于信息的交流,这种交流大多与________________有关。
解析:
图A、B、C均属细胞间信息交流的方式,图A表示通过细胞分泌的化学物质随血液到达全身各处,再与靶细胞表面的受体结合,将信息传递给靶细胞;图B表示相邻两细胞间直接通过细胞膜进行信息交流;图C表示细胞间形成通道,细胞中的信号分子由通道进入另一细胞从而实现信息交流。
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)细胞膜的结构和功能
14.人们已经通过化学实验证明了细胞膜中含有磷脂分子。
现在请你设计一个实验验证细胞膜中含有蛋白质成分。
(1)实验课题:
_____________________________________。
(2)实验目的:
利用化学试剂检测细胞膜中的蛋白质成分。
(3)实验原理:
_______________________________________。
(4)实验材料:
细胞膜样液、蒸馏水、洁净试管、滴管、双缩脲试剂等。
(5)实验步骤:
第一步:
取洁净试管2支,编号为甲、乙。
第二步:
向甲试管中滴加2mL的细胞膜样液,________________。
第三步:
________________________________________。
(6)实验现象:
_________________________________。
(7)实验结论:
______________________________。
解析:
实验要验证细胞膜中含有蛋白质,所以可利用蛋白质和双缩脲试剂呈现紫色反应来检测,实验设计时,设置空白对照组,通过溶液的颜色反应判断蛋白质的有无。
答案:
(1)验证细胞膜中含有蛋白质成分 (3)蛋白质与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应 (5)向乙试管中滴加2mL蒸馏水 向甲试管和乙试管中各滴加等量双缩脲试剂,振荡摇匀,观察颜色变化 (6)甲试管中颜色变为紫色,乙试管中液体无紫色反应 (7)细胞膜中含有蛋白质成分
15.细胞膜具有控制物质进出的功能。
请利用以下材料和用具,验证细胞膜具有控制物质进出的功能。
(1)实验材料和用具:
新鲜的红色月季花瓣、烧杯、玻璃铅笔、质量分数为15%的盐酸、清水、量筒。
(2)方法步骤:
①选两只大小相同的烧杯,分别用玻璃铅笔标上A、B。
②_______________________________________。
③选等量的红色月季花瓣,分别放入A、B两只烧杯中。
经过相同时间后观察并记录实验结果。
(3)实验结果:
_________________________________。
(4)请解释盐酸溶液中出现这种实验结果的原因:
_______________________。
解析:
在完成该实验时要注意遵循单一变量原则和对照原则。
中学阶段对照实验设计的步骤一般有四步:
第一步(步骤①):
分组编号。
即选两只大小相同的烧杯,分别用玻璃铅笔标上A、B。
第二步(步骤②③):
设置对照实验。
向A、B两烧杯中分别加入等量的质量分数为15%的盐酸和清水,再分别向两烧杯中加入等量的红色月季花瓣。
第三步(步骤④):
观察并记录实验结果。
注意要设置观察标准,即相同时间后观察花瓣、水的颜色变化。
第四步:
实验结论。
结合实验原理,依据实验现象,得出实验结论。
本实验的现象应为清水中花瓣仍为红色,水无色;盐酸中花瓣褪色,溶液变红。
在分析盐酸溶液中出现此种实验结果的原因时可从盐酸对细胞膜选择透过性的影响角度进行分析。
答案:
(2)②在A、B两只烧杯中分别加入等量的质量分数为15%的盐酸和清水 (3)清水中花瓣仍为红色,水无色;盐酸中花瓣褪色,溶液变红 (4)在酸性环境中,细胞膜和液泡膜失去选择透过性,液泡中的大分子色素进入盐酸中
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