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细胞膜的结构和功能细胞膜是生物体内细胞的一个重要组成部分，其结构和功能对维持细胞的生命活动至关重要。
本文将介绍细胞膜的结构、组成以及其在细胞功能中的重要作用。
一、细胞膜的结构细胞膜是一个由磷脂双分子层构成的薄膜结构，其磷脂分子主要由亲水的磷酸基及疏水的脂肪酸基组成。
这种结构使得细胞膜具有两层疏水性区域，中间夹着一个亲水性的区域。
这种特殊结构被称为“磷脂双分子层结构”。
除了磷脂分子，细胞膜还含有一些特殊蛋白质，如通道蛋白、受体蛋白和运载蛋白等。
这些蛋白质可以嵌入到细胞膜内部或者位于细胞膜的表面，起到调控物质进出细胞膜的作用。
二、细胞膜的主要组成成分1. 磷脂：磷脂是细胞膜最主要的组成成分，约占细胞膜质量的一半以上。
磷脂分子具有极性，且具有两端亲水性和中间疏水性的特点，这使得细胞膜具有生物选择透性。
2. 蛋白质：蛋白质是细胞膜的另一个重要组成成分，约占细胞膜质量的50%以上。
蛋白质在细胞膜中承担着多样化的功能，如物质运输、信号转导、细胞附着等。
3. 糖类：细胞膜上的糖类主要以糖蛋白和糖脂的形式存在，称为糖壳。
糖壳通过与其他细胞或物质的相互作用，起到识别细胞、黏附和通信的作用。
三、细胞膜的功能1. 细胞膜的选择透性：由于细胞膜的特殊磷脂双分子层结构，它可以选择性地允许某些物质进入或离开细胞。
这种选择透性保证了细胞内环境的稳定性，并能对外界环境做出合适的反应。
2. 细胞对外界物质的感知和响应：细胞膜上的蛋白质可以感知外界物质的存在并传递信号。
例如，受体蛋白能够感知到激素或神经递质的存在，进而引发一系列的细胞内信号转导，从而实现对外界刺激的响应。
3. 细胞与细胞之间的相互作用：细胞膜上的糖壳通过与其他细胞的糖类分子相互识别和结合，实现细胞间的粘附和通信。
这对细胞的组织构建和协调性起着重要作用。
4. 细胞膜的物质运输：细胞膜上的通道蛋白和运载蛋白等调控物质进出细胞。
通道蛋白可以形成离子通道，使离子通过细胞膜；运载蛋白则需要能量输入，将物质从低浓度的区域转移到高浓度的区域。
细胞膜的结构与功能细胞膜是细胞内外环境之间的生物学障壁，它起到了包裹和保护细胞内部结构，控制物质的进出、信号传递以及细胞间相互作用等重要功能。
本文将从细胞膜的结构和功能两个方面进行探讨。
一、细胞膜的结构细胞膜主要由两层磷脂分子构成，这些磷脂分子排列成一个双层膜的形式。
每个磷脂分子都有一个极性磷酸头部和两个非极性脂肪酸尾部。
在细胞膜的内外表面，磷脂分子的排列方式有所不同，使得细胞膜具有选择性通透性，可以控制物质的进出。
另外，细胞膜中还含有许多蛋白质分子。
这些蛋白质可以分为两类：固定蛋白和浮动蛋白。
固定蛋白通过与磷脂分子结合来固定在细胞膜上，而浮动蛋白则可以在细胞膜上自由移动。
这些蛋白质在细胞膜的功能中起到了重要的作用，如运输物质进出、细胞间相互识别等。
此外，细胞膜还含有一些碳水化合物，这些碳水化合物通常与蛋白质结合形成糖蛋白复合物或与磷脂结合形成糖脂复合物。
这些复合物又被称为糖类分子，它们的存在使得细胞膜上具有特定序列和空间结构，可以参与细胞间信号传递、细胞黏附等重要过程。
二、细胞膜的功能1. 选择性通透性：细胞膜的磷脂双层结构使得细胞膜具有选择性通透性。
疏水性的物质可以通过脂肪酸尾部之间的疏水作用力穿过细胞膜，而极性或大分子物质则需要通过细胞膜上的通道蛋白或运载蛋白来实现进出。
2. 保护和维持细胞内稳定环境：细胞膜包裹着细胞的质膜，起到了保护细胞内部结构的作用。
同时，细胞膜通过控制物质的进出以及维持细胞内外的物质浓度差异，维持了细胞内稳定的环境。
3. 信号传递：细胞膜上的受体蛋白可以与外界的信号分子结合，从而触发细胞内部一系列的信号传递过程。
这些信号传递过程可以调节细胞的生理活动，如细胞分化、增殖、凋亡等。
4. 细胞间相互作用：细胞膜不仅仅是细胞与外界环境之间的障壁，也是细胞间相互识别和相互作用的平台。
细胞膜上的特定蛋白质可以与其他细胞或细胞外基质中的分子结合，进行细胞黏附、细胞间信号传递等重要过程。
第1节细胞膜的结构和功能
一、细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开
细胞膜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。
2.控制物质进出细胞
(1)细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞；细胞不需要或者对细胞有害的物质不容易进入细胞。
(2)细胞内合成的抗体、激素等物质和代谢废物要排到细胞外，细胞内有用的成分不会轻易流失到细胞外。
(3)有些对细胞有害的病菌和病毒有时候也能进入细胞，说明这种控制作用是相对的。
思维拓展图解分析细胞膜的控制作用具有普遍性和相对性
①③④表明细胞膜的控制作用具有普遍性；②表明细胞膜的控制作用具有相对性。
3.进行细胞间的信息交流
(1)细胞膜是细胞的保护性屏障(
)
(2)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( ) (3)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)√
1.细胞膜将细胞和外界环境分隔开，是单纯的隔离作用吗？说明理由。
提示 不是，细胞膜不仅可以将细胞和外界环境分隔开以保障细胞内部环境的相对稳定，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，不需要的或有害的物质不容易进入细胞。
2.如图是细胞间的三种信息交流方式，请据图分析回答下列问题：
(1)图中①②③④所表示的物质或结构分别是什么？
提示 ①是信号分子；②
是受体；③是与膜结合的信号分子；④是胞间连丝。
(2)细胞间信息交流时往往需要受体，受体和信号分子的结合________(填“有”或“没有”)特异性。
图中三种方式______(填字母)不需要受体。
提示 有 C
方法技巧 判断细胞是否具有活性的方法
(1)判断依据：只有活细胞的细胞膜才能够控制物质进出。
(2)判断方法：能够控制物质进出→活细胞；不能够控制物质进出→死细胞。
二、对细胞膜结构的探索
1.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，蛋白质的种类与数量越多。
2.细胞膜结构的相关探究
3.科学方法——提出假说
科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。
一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。
(1)19世纪末，欧文顿通过对红细胞膜化学成分的分析得出细胞膜的成分是脂质和蛋白质
( )
(2)提取鸡红细胞的脂质在空气—水界面上铺成单层，测得单层分子的面积是其红细胞膜面积的两倍( )
(3)磷脂分子由亲水“头”部和疏水“尾”部构成，含C 、H 、O 、N 、P 五种元素( ) (4)科学家罗伯特森用光学显微镜观察到了细胞膜暗—亮—暗的三层结构( ) (5)功能越复杂的细胞膜上磷脂含量就越高( ) 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
1.磷脂分子是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的，如图所示。
请思考以下两个问题：
(1)将磷脂放入盛有水的容器中，下列能正确反映其分布的是______。
(2)细胞膜中的磷脂是连续的两层，则细胞膜中的两层磷脂分子最可能的排列方式是______。
提示(1)A(2)A
2.下图是人—鼠细胞融合的实验，请分析，将温度维持在0 ℃，与37 ℃相比，实验现象有什么变化？
提示两种荧光不能均匀分布或者需要更长的时间才能分布均匀，因为温度降低影响了蛋白质运动的速度。
三、流动镶嵌模型的基本内容
1.流动镶嵌模型的基本内容
(1)磷脂双分子层是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。
(2)蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。
蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。
(3)细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。
补充材料三层结构模型与流动镶嵌模型的比较
2.糖被
(1)糖被是指细胞膜外表面的糖类分子，糖类分子与蛋白质分子结合形成糖蛋白，与脂质结合形成糖脂。
(2)糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。
巧记 判断细胞膜内外侧的方法 (1)判断依据：糖蛋白的分布情况。
(2)判断方法⎩
⎪⎨⎪⎧
外侧：糖蛋白存在的一侧
内侧：没有糖蛋白的一侧
(1)细胞膜内、外侧结构具有不对称性( ) (2)磷脂分子构成细胞膜的基本支架( )
(3)组成细胞膜的蛋白质分子是可以运动的，而磷脂分子是静止的( ) 答案 (1)√ (2)× (3)×
下图是细胞膜的亚显微结构示意图，请分析回答下列问题：
(1)图中的4是哪种成分？为什么在细胞膜中是两层的？
提示 4是磷脂分子。
因为细胞膜两侧都是水溶液，磷脂分子“头”部亲水，“尾”部疏水，只有形成双分子层结构，才能稳定。
(2)2、5、6是蛋白质，其在4上的存在方式分别是什么？
提示2是镶在表面，5是贯穿，6是嵌入。
(3)1、3分别是________、________。
提示糖脂糖蛋白
1.(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
2.(2019·重庆三峡名校联盟高一上月考)科学家揭示出电压控制的钾通道，这些通道是负责K＋进出细胞的门户蛋白质。
这一成果从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
答案 C
3.(2018·山东烟台一中期末)下列能够正确表示细胞膜结构的是()
答案 C
解析细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成，且磷脂的亲水端朝向膜的两侧，糖蛋白只分布在膜的外侧，C正确。
4.(2018·吉林一中月考)下列有关细胞膜成分的叙述，错误的是()
A.细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质
B.细胞膜上蛋白质的种类和数量越多，功能越复杂
C.脂质在细胞膜中的含量比蛋白质要少
D.动物细胞膜中不仅含有磷脂，还含有少量的胆固醇
答案 C
解析细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质，其中蛋白质约占40%，脂质约占50%，此外还含有少量的糖类，A正确、C错误；蛋白质是生命活动的主要承担者，其种类与数量越多，细胞膜的功能越复杂，B正确；动物细胞膜中磷脂含量丰富，是构成细胞膜的重要成分，此外还含有少量的胆固醇，D正确。
5.如图表示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表示细胞膜上的信号分子
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。
6.如图为细胞膜结构示意图，A、B表示细胞膜的两侧。
请回答下列问题：
(1)该结构模型为目前公认的细胞膜模型，名称为________________。
(2)图中1表示________________，动物细胞吸水时1的厚度会变小，这说明1具有一定的____________。
(3)图中________(填图中字母)侧是细胞膜外侧，判断的理由是____________________。
答案(1)流动镶嵌模型(2)磷脂双分子层流动性(3)A A侧有糖蛋白，而糖蛋白只存在于细胞膜的外侧
解析(1)分析题图可知，该结构模型是流动镶嵌模型。
(2)分析题图可知，图中1表示磷脂双分子层，它构成膜的基本支架，动物细胞吸水时1(磷脂双分子层)的厚度会变小，这说明1(磷脂双分子层)具有一定的流动性。
(3)由于糖蛋白只存在于细胞膜的外侧，因此A表示细胞膜外侧，B表示细胞膜内侧。
