一細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能

1、一 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能 復(fù)習(xí)目標(biāo)：1、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)和主要功能 2、物質(zhì)出入細(xì)胞的三種方式 復(fù)習(xí)重點(diǎn)：1、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)和主要功能 2、細(xì)胞膜內(nèi)外物質(zhì)交換的主動運(yùn)輸方式 基礎(chǔ)知識回顧： r是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位 分類分類依據(jù)：根據(jù)細(xì)胞的特點(diǎn)和復(fù)雜程度的不同 J種類 嚴(yán)真核細(xì)胞：絕大多數(shù)生物的細(xì)胞 A I原核細(xì)胞：構(gòu)成細(xì)菌、藍(lán)藻、放線菌等的細(xì)胞 細(xì)胞是進(jìn)行一切生命活動的基礎(chǔ)，因?yàn)榧?xì)胞有非常精細(xì)的結(jié)構(gòu)和 I復(fù)雜的自控功能 細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)： 是在電子顯微鏡下看到的細(xì)胞結(jié)構(gòu) 廠細(xì)胞膜的主要成分： 結(jié)構(gòu)：基本支架是 蛋白質(zhì)分子;有的 細(xì)胞膜的外表有一層，與細(xì)胞表面的有密切關(guān)系 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 思

2、考：變形蟲能伸出偽足，這是由什么原因引起的 I功能特性： 大分子和顆粒性物質(zhì)的交換方式： 。 思考：影響自由擴(kuò)散速率的因素是什么？ 。 影響主動運(yùn)輸?shù)囊蛩赜?等。 總結(jié)：自由擴(kuò)散和主動運(yùn)輸?shù)谋容^ 運(yùn)輸方向 疋否需要載體 是否消耗能量 實(shí)例 自由擴(kuò)散 主動運(yùn)輸 細(xì)胞壁：-位置：細(xì)胞膜的外面 2化學(xué)成分：主要由纖維素和果膠組成 -功能：對于植物細(xì)胞有支持和保護(hù)作用 重難點(diǎn)知識梳理： 一、細(xì)胞膜的成分及分子結(jié)構(gòu) 化學(xué)成分：利用純凈的細(xì)胞膜（如何獲得？）為材料，進(jìn)行化學(xué)分析，其化 學(xué)組成主要是磷脂和蛋白質(zhì)兩大類物質(zhì)。各種膜所含的蛋白質(zhì)與脂類的比例同 膜的功能有關(guān)，機(jī)能活動較旺盛的膜，其 含量較高。 細(xì)

3、胞膜也稱生物膜或質(zhì)膜。是由類脂、蛋白質(zhì)和糖類組成。質(zhì)膜中的類脂也 稱膜脂，是質(zhì)膜的基本骨架，膜蛋白質(zhì)是膜功能的主要體現(xiàn)者。 類脂種類很多，但最主要的是磷脂，超過膜脂總量的50 。有些磷脂分子 中的兩條脂肪酸鏈， 一條鏈?zhǔn)秋柡偷模?另一條鏈?zhǔn)遣伙柡偷摹?不飽和的脂肪酸鏈 對于維持質(zhì)膜的流動性是非常重要的。 質(zhì)膜的流動性對細(xì)胞正常的生命活動是至 關(guān)重要的。 質(zhì)膜流動性的大小與溫度有一定的關(guān)系， 一般而言， 溫度高流動性大， 溫度低流動性小， 如果流動性下降過多， 質(zhì)膜黏度增加， 附著在其上的酶將會失 去活性， 質(zhì)膜的各種活動如主動運(yùn)輸、 協(xié)助擴(kuò)散等過程將難于進(jìn)行。 而質(zhì)膜中的 不飽和脂肪酸對維持質(zhì)

4、膜流動性的穩(wěn)定，特別是低溫下的流動性是非常重要的。 在動物細(xì)胞細(xì)胞膜中還有膽固醇， 但在原核生物和植物細(xì)胞中沒有。 膽固醇是一 種極性分子， 在動物細(xì)胞的質(zhì)膜中占有一定的比例， 它可以穩(wěn)定膜的流動性， 使 膜的流動性不會因溫度的變化而發(fā)生較大的波動，以維持細(xì)胞正常的生理功能。 質(zhì)膜中的蛋白質(zhì)是膜功能的主要體現(xiàn)者，其中有的與物質(zhì)的運(yùn)輸有關(guān)，如 載體，在主動運(yùn)輸過程中，載體還兼有 ATP 水解酶的作用；有的是酶，能催化 與膜有關(guān)的生化反應(yīng)； 有的是激素或其他有生物活性物質(zhì)的受體。 不同膜上的蛋 白質(zhì)的具體種類是不同的，所以其生理功能也不同，如葉綠體膜。線粒體膜、 內(nèi) 質(zhì)網(wǎng)膜等。細(xì)胞膜對物質(zhì)的運(yùn)輸具

5、有選擇性是由其上的蛋白質(zhì)載體決定的， 載體蛋白具有專一性。 質(zhì)膜中的糖類是少量的， 主要與蛋白質(zhì)或脂類結(jié)合形成糖蛋白質(zhì)或糖脂， 是質(zhì) 膜上的標(biāo)記物， 與細(xì)胞的識別有關(guān)， 如紅細(xì)胞膜上的凝集原即為糖蛋白， 還與免 疫反應(yīng)、信息傳遞和血型決定等有著密切關(guān)系。 思考題： 在作特殊處理后，造成紅細(xì)胞破裂出現(xiàn)溶血現(xiàn)象，再將溶出細(xì)胞外的物質(zhì)沖洗 掉， 剩下的結(jié)構(gòu)就是比較純凈的細(xì)胞膜， 在生物學(xué)上稱為“血影” 。對“血影”的分析得知， 其化學(xué)組成如下：蛋白質(zhì) 49，脂類 43，糖類 8。有的科學(xué)家將”血影”中的脂類提 取出來，使其在空氣水界面上鋪成單分子層，所形成的薄膜面積是原來細(xì)胞整個表面 積的二倍。 (

6、1)如何處理紅細(xì)胞才能使其發(fā)生溶血現(xiàn)象? (2) 細(xì)胞溶血 后，溶出細(xì)胞外的物質(zhì)應(yīng)該是 ，這種物質(zhì)的特征是 ，因而使紅細(xì)胞 具有的功能。 (3)“血 影”的化 學(xué)成分中 的脂類 主要是哪一 類 ?它是構(gòu)成細(xì)胞膜的 。 (4)脂類單分子層的面積是細(xì)胞表面 積的二倍。這說明了 (1) 放在蒸餾水中(2)血紅蛋白；容易和氧結(jié)合，又容易和氧分離；運(yùn)輸氧 (3)磷脂；基本骨架 (4)細(xì)胞膜是由兩層磷脂分子組成的 包括人類在內(nèi)的各種生物都是由細(xì)胞組成的。細(xì)胞如同一個由城墻圍起來的微小城鎮(zhèn)， 有用的物質(zhì)不斷被運(yùn)進(jìn)來，廢物被不斷運(yùn)出去。早在 100 多年前，人們就猜測細(xì)胞這一微小 城鎮(zhèn)的城墻中存在著很多“城門

7、”，它們只允許特定的分子或離子出入。 2003 年諾貝爾化學(xué)獎 表彰的就是有關(guān)這些“城門”的研究成果。 瑞典皇家科學(xué)院 8 日宣布，將 2003 年諾貝爾化 學(xué)獎授予美國科學(xué)家彼得阿格雷和羅德里克麥金農(nóng)， 分別表彰他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜水通道，以及 對離子通道結(jié)構(gòu)和機(jī)理研究作出的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。他們研究的細(xì)胞膜通道就是人們以前猜測的 “城門”。 20 世紀(jì) 50 年代中期，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞膜中存在著某種通道只允許水分子出入，人們 稱之為水通道。因?yàn)樗畬τ谏陵P(guān)重要，可以說水通道是最重要的一種細(xì)胞膜通道。盡管 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)存在水通道，但水通道到底是什么卻一直是個謎。 20世紀(jì)80年代中期，美國科學(xué)家彼得阿格

8、雷研究了不同的細(xì)胞膜蛋白， 經(jīng)過反復(fù)研究， 他發(fā)現(xiàn)一種被稱為水通道蛋白的細(xì)胞膜蛋白就是人們尋找已久的水通道。為了驗(yàn)證自己的發(fā) 現(xiàn)，阿格雷把含有水通道蛋白的細(xì)胞和去除了這種蛋白的細(xì)胞進(jìn)行了對比試驗(yàn)，結(jié)果前者能 夠吸水，后者不能。為進(jìn)一步驗(yàn)證，他又制造了兩種人造細(xì)胞膜，一種含有水通道蛋白，一 種則不含這種蛋白。他將這兩種人造細(xì)胞膜分別做成泡狀物，然后放在水中，結(jié)果第一種泡 狀物吸收了很多水而膨脹，第二種則沒有變化。這些充分說明水通道蛋白具有吸收水分子的 功能，就是水通道。 2000 年，阿格雷與其他研究人員一起公布了世界第一張水通道蛋白的高清晰度立體照 片。照片揭示了這種蛋白的特殊結(jié)構(gòu)只允許水分子

9、通過。水通道的發(fā)現(xiàn)開辟了一個新的研究 領(lǐng)域。目前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水通道蛋白廣泛存在于動物、植物和微生物中，它的種類很多，僅 人體內(nèi)就有 11 種。它具有十分重要的功能，比如在人的腎臟中就起著關(guān)鍵的過濾作用。通常 一個成年人每天要產(chǎn)生 170 升的原尿，這些原尿經(jīng)腎臟腎小球中的水通道蛋白的過濾，其中 大部分水分被人體循環(huán)利用，最終只有約1升的尿液排出人體。 早在1890年，威廉奧斯特瓦爾德（1909年諾貝爾化學(xué)獎獲得者）就推測離子進(jìn)出細(xì)胞 會傳遞信息。 20 世紀(jì) 20 年代，科學(xué)家證實(shí)存在一些供離子出入的細(xì)胞膜通道。50 年代初， 阿蘭霍奇金和安德魯哈克斯利發(fā)現(xiàn)，離子從一個神經(jīng)細(xì)胞中出來進(jìn)入另一個

10、神經(jīng)細(xì)胞可以傳 遞信息。為此，他們獲得了 1963 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。不過，那時科學(xué)家并不知道離子 通道的結(jié)構(gòu)和工作原理。 1988年，羅德里克麥金農(nóng)利用X射線晶體成像技術(shù)獲得了世界第一張離子通道的高清晰 度照片，并第一次從原子層次揭示了離子通道的工作原理。這張照片上的離子通道取自青鏈 霉菌，也是一種蛋白。麥金農(nóng)的方法是革命性的，它可以讓科學(xué)家觀測離子在進(jìn)入離子通道 前的狀態(tài)，在通道中的狀態(tài)，以及穿過通道后的狀態(tài)。對水通道和離子通道的研究意義重大。 很多疾病，比如一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病和心血管疾病就是由于細(xì)胞膜通道功能紊亂造成的，對細(xì) 胞膜通道的研究可以幫助科學(xué)家尋找具體的病因，并研制相應(yīng)藥物

11、。另外，利用不同的細(xì)胞 膜通道，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。中藥的一個重要功能是調(diào)節(jié)人體 體液的成分和不同成分的濃度，這些成分可以通過不同細(xì)胞膜通道調(diào)節(jié)細(xì)胞的功能。有專家 認(rèn)為，對細(xì)胞膜通道的研究可以為揭示中醫(yī)藥的科學(xué)原理提供重要的途徑。 二、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證： 用紅色熒光染料來給人的細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)染色，用綠色熒光 染料給老鼠 的細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)染色，把人和鼠的細(xì)胞進(jìn)行融合，融合后的細(xì)胞一半（ 人的 細(xì)胞）呈紅色，另一半（老鼠的細(xì)胞 ）呈綠色，然后放入 37度的環(huán)境中培養(yǎng) 40 分鐘， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種顏色均勻地分布在細(xì)胞的表面，請分析回答以下問題：（1）細(xì)胞 融合的實(shí)驗(yàn)

12、表明了組成細(xì)胞膜的 分子是可以運(yùn)動的，由此也證明了細(xì)胞膜 具有的特點(diǎn)。（2）在細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)中.一種抗體只能與相應(yīng)的 抗原結(jié)合，說明了這類物質(zhì)在分子結(jié)構(gòu)上具有 性。 （3）細(xì)胞融 合實(shí)驗(yàn)若在20度條件下進(jìn)行，則兩種表面抗原平均分布的時間大大延長，這說 明。（1）蛋白質(zhì) 一定的流動性（2）特異性（3）溫度影響膜的流動性 思考題：白細(xì)胞能吞噬綠膿桿菌，變形蟲的任何部位都可以伸出偽足，與這 一現(xiàn)象有關(guān)的是。 三、細(xì)胞膜的功能及特性 物質(zhì)出入細(xì)胞的方式A :通過細(xì)胞膜出入細(xì)胞的兩種方式及比較 出入方式 濃度走向 載體蛋白質(zhì) 耗能 實(shí)例 自由擴(kuò)散 主動運(yùn)輸 說明：a由于自由擴(kuò)散不需要消耗能量 ，所以和主動

13、運(yùn)輸相對地稱為 被動運(yùn)輸； b自由擴(kuò)散的原理有兩種， 一種是溶于膜上的磷脂分子中而通過，如一些 脂溶性物質(zhì)，所以脂類物質(zhì)優(yōu)先通過細(xì)胞膜，由于磷脂分子的兩極是一極是親水 性的，另一極是疏水性的，所以疏水性物質(zhì)也較易通過。 c主動運(yùn)輸對活細(xì)胞完成各項(xiàng)生命活動的特殊意義： d主動運(yùn)輸方向也可由高濃度一側(cè)運(yùn)至低濃度一側(cè)。膜上載體在主動運(yùn)輸 中有特異性。 e兩種方式可說明：細(xì)胞膜是 ，這種膜可以讓自由通 過，細(xì)胞要也可以通過，而其它的 不能通過。 思考題： 食醋中的醋酸分子是活細(xì)胞不需要的小分子物質(zhì)，蔗糖是活細(xì)胞需要 的大分子物質(zhì)，用糖和醋來腌制糖醋蒜，其原因是：醋酸能殺死細(xì)胞，使其失去 了選擇透過性，

14、從而蔗糖分子進(jìn)入了細(xì)胞內(nèi) B:大分子和顆粒物質(zhì)出入細(xì)胞的方式 方式： ，原理： ，物質(zhì)通過過程： , 實(shí)例：女口：單細(xì)胞生物草履蟲、變形蟲等可以吞噬細(xì)菌等其它食物顆粒；人體白 細(xì)胞可以吞噬細(xì)菌、細(xì)胞碎片和衰老的紅細(xì)胞；單細(xì)胞的原生動物把食物殘?jiān)?出體外； 人體內(nèi)細(xì)胞自身合成的一些大分子物質(zhì)如酶原，也是通過外排作用而 排出的。是否消耗細(xì)胞內(nèi)的能量 。 例1對法囊藻（一種海藻）細(xì)胞液中各種離于濃度的分析 表明，細(xì)胞液的成分與海水的成分很不相同（如右下圖所示） （1）K +和C在細(xì)胞內(nèi)積累，而 Na j Ca2+等在細(xì)胞液 中的含量低于海水中的含量。這表明 。 Na*K （2） K+和C進(jìn)入細(xì)胞的

15、轉(zhuǎn)運(yùn)方向是，這種吸 收方式叫做，這種吸收方式需要的兩個基本條件是 和。 （3 ） Na +和Ca2 +進(jìn)入細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)方向是它們的吸收方式屬于 （4）法囊藻細(xì)胞液中的各種高于濃度與海水中各種離子濃度不成比例，其 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是。 （1）法囊藻對礦物質(zhì)元素的吸收具有選擇性（2）從低濃度到高濃度主動運(yùn)輸 ATP 載體（3）從高濃度到低濃度主動運(yùn)輸（4 ）細(xì)胞膜上不同離子的載體數(shù)量 例2右圖表示細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)，請據(jù)圖回答: （1）該結(jié)構(gòu)對細(xì)胞的生命活動至關(guān)重要的特性 （2）有些有機(jī)溶劑如苯酚，可溶解B造成膜的 損傷，B的完整化學(xué)名稱是 （3）正在研制中的預(yù)防艾滋病的疫苗，能夠使人 體淋巴細(xì)胞產(chǎn)生特異性

16、的A，這種A叫做 （4）細(xì)胞識別、物質(zhì)的跨膜運(yùn)動等與圖中 （填字母）有關(guān)? （5）葉綠體和線粒體等細(xì)胞器中均具有此結(jié)構(gòu)，但執(zhí)行的具體功能卻有很大 的區(qū)別，其原因是由于圖中 （填字母）不同所致。 （6）圖示A的性質(zhì)最終是由 決定的。 （7）下列有關(guān)對圖示結(jié)構(gòu)的敘述，錯誤的一項(xiàng)是 。 A、適當(dāng)提高溫度，能使 A和B的相對運(yùn)動加快、透性增加，有利于生 命活動的進(jìn)行 B、在動物細(xì)胞中 B的不飽和程度比植物要高 C、 該結(jié)構(gòu)的選擇透過性與A的載體轉(zhuǎn)運(yùn)作用有關(guān) D、 甘油分子能迅速通過該結(jié)構(gòu)，是由于甘油能溶于B層結(jié)構(gòu)中 （1）具有一定的流動性（2）磷脂雙分子層（3）抗體 （4） A （5） A（ 6）遺傳

17、物質(zhì)（7） B 檢測題 一、選擇題： 1、 若用呼吸酶抑制劑處理小腸絨毛上皮，則會明顯影響其細(xì)胞吸收的物質(zhì)是c A、氧氣、甘油B、脂肪酸、水 C、K+、氨基酸D、葡萄糖、水 2、組成細(xì)胞膜的磷脂和蛋白質(zhì)分子的排布有下述特點(diǎn)，其中描述細(xì)胞膜基本支 架特征的是 （b ） A、膜兩側(cè)的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不盡相同B、磷脂分子排布成雙分子層 C、蛋白質(zhì)分子附著和鑲嵌于脂質(zhì)分子層中 D、蛋白質(zhì)分子和磷脂分子具有相對側(cè)向流動性 3、側(cè)芽生長素的濃度總是高于頂芽，但頂芽產(chǎn)生的生長素仍大量往側(cè)芽部位積 累。生長素的這種運(yùn)輸方式必須具備哪些基本條件(多選題)-(ab ) A、載體蛋白質(zhì)B、ATP供能C、從高濃度到低濃

18、度 D、從低濃度到高濃度 4、 氧氣進(jìn)入細(xì)胞膜的機(jī)制屬于 (a ) A、自由擴(kuò)散B、內(nèi)吞作用C、主動運(yùn)輸D、與A、B、C均無關(guān) 5、 下列跨膜運(yùn)輸?shù)纳砘顒?，屬于主動運(yùn)輸?shù)氖?c ) A、酒精進(jìn)入胃黏膜細(xì)胞B、二氧化碳由靜脈血進(jìn)入肺泡內(nèi) C、原尿中的葡萄糖進(jìn)入腎小管上皮細(xì)胞D、水分子出入細(xì)胞 6、與人體血漿中的 K+進(jìn)入紅細(xì)胞有密切關(guān)系的細(xì)胞器是(多選題)(cd ) A、高爾基體B、中心體C、線粒體D、核糖體 7、 下列結(jié)構(gòu)中屬細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)的是(a ) A、基粒和核孔B、液泡和葉綠體 C、細(xì)胞核和染色體 D、細(xì)胞壁和細(xì)胞膜 8、某科學(xué)家將一種細(xì)胞，分離其質(zhì)膜進(jìn)行化學(xué)分析，得到糖脂、磷脂、膽固

19、醇， 由此可判定該細(xì)胞是(c ) A、藍(lán)藻細(xì)胞B、植物細(xì)胞C、動物細(xì)胞D、大腸桿菌 9、 大氣中02要與人的血紅蛋白結(jié)合，至少要穿過幾層磷脂分子？( d ) A、3 層 B、5 層C、6 層 D、10 層 10、 人體下列生理活動，需要消耗能量的是(c ) (1 )小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收K S Na+ (2) 葡萄糖由腎小球過濾到腎小囊腔內(nèi) (3) 腎小管對葡萄糖的重吸收(4)血液中的葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞 A、(1)(2)B、(2)(3)(4)C、(1) ( 3) D、(1)(2)( 3) 11、 物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的過程中，需消耗能量，但不需要載體的一項(xiàng)是(d ) A、根吸收礦質(zhì)元素離子B、紅細(xì)胞保鉀排納 C、小腸對Ca、P的吸收D、腺細(xì)胞分泌的酶排出細(xì)胞 12、 H2O和乙醇等條水性小分子物質(zhì)是通過單純擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞膜的。這是因?yàn)榧?xì) 胞膜(c ) A、具有轉(zhuǎn)運(yùn)這些物質(zhì)的蛋白質(zhì)B、基本結(jié)構(gòu)是磷脂雙分子層 C、具有小于1.0nm的小孔D、具有內(nèi)吞作用 13、 人體組織細(xì)胞從組織液中吸收甘油的量主要取決于(a ) A、組織液中甘油的濃度B、細(xì)胞膜上的載體數(shù)量 C、細(xì)胞中ATP的數(shù)量D、細(xì)胞膜上的某載體數(shù)量 二、簡答題： 1、右表表示某海洋植物細(xì)胞中和海水