高中生物人教版必修1課件第3章第1節(jié)細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能

第1節(jié)細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能第3章2021內(nèi)容索引0102課前篇自主預習課堂篇探究學習學習目標1.通過“問題探討”及分析細胞膜的功能,概述細胞膜作為系統(tǒng)邊界的功能。2.通過分析細胞膜結(jié)構(gòu)模型建立的歷程及其他資料,能基于事實和證據(jù)進行推理提出或否定假說(或模型),加深對“模型與建?！钡睦斫?感悟科學在質(zhì)疑與創(chuàng)新中不斷發(fā)展。3.通過概括、比較不同細胞膜結(jié)構(gòu)模型,說出不同模型的要點,闡釋流動鑲嵌模型。4.通過“脂質(zhì)體藥物”的分析,體會科學知識與解決現(xiàn)實問題之間的密切聯(lián)系,增強社會責任感。課前篇自主預習一、細胞膜的功能1.將細胞與外界環(huán)境分隔開,保障了細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。2.控制物質(zhì)進出細胞(1)細胞膜的控制作用具有普遍性:細胞需要的營養(yǎng)物質(zhì)可以進入細胞;細胞不需要的物質(zhì)不易進入細胞;將抗體或激素分泌到細胞外;將細胞產(chǎn)生的廢物排出細胞。(2)細胞膜的控制作用具有相對性:環(huán)境中對細胞有害的物質(zhì)也有可能進入細胞,如某些病毒、病菌侵入細胞,使生物體患病。要點筆記

細胞膜控制物質(zhì)進出細胞的能力是相對的。3.進行細胞間的信息交流

方式通過信息分子間接交流細胞間直接交流經(jīng)特殊通道交流說明通過細胞分泌的化學物質(zhì)(如激素)間接傳遞信息通過相鄰兩個細胞的細胞膜直接接觸傳遞信息通過相鄰兩個細胞之間形成通道傳遞信息舉例內(nèi)分泌細胞分泌的激素經(jīng)血液運輸作用于靶細胞精子和卵細胞之間的識別高等植物細胞間通過胞間連絲進行信息交流方式通過信息分子間接交流細胞間直接交流經(jīng)特殊通道交流圖示

二、對細胞膜成分的探索1.1895年,歐文頓對植物細胞進行通透性實驗,發(fā)現(xiàn)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)容易穿過細胞膜;不溶于脂質(zhì)的物質(zhì),不容易穿過細胞膜。據(jù)此推測細胞膜是由脂質(zhì)組成的。2.1925年,戈特和格倫德爾提取的脂質(zhì)在空氣—水界面形成單分子層,發(fā)現(xiàn)單分子層的面積恰好為紅細胞表面積的2倍,它們推斷細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。3.1935年,丹尼利和戴維森研究了細胞膜的張力,發(fā)現(xiàn)細胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力,推測細胞膜除含有脂質(zhì)分子外,可能還附有蛋白質(zhì)?！疚⑺伎肌?/p>

最初對細胞膜成分的認識,是通過對現(xiàn)象的推理分析,還是通過對膜成分的提取與檢測?答案

最初對細胞膜成分的認識,是通過對現(xiàn)象的推理分析得出的。預習反饋1.判斷正誤。(1)細胞膜的主要成分是脂質(zhì)和糖類。(

×

)(2)組成細胞膜的脂質(zhì)中只有磷脂。(

×

)(3)功能越復雜的細胞膜中,脂質(zhì)的種類和數(shù)量越多。(

×

)(4)高等植物細胞之間的胞間連絲具有物質(zhì)運輸?shù)淖饔谩?√)2.連線。

三、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索1.1959年,羅伯特森在電鏡下看到細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu),結(jié)合其他科學家的工作,提出了細胞膜模型假說:所有的細胞膜都由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成,是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。2.1970年,科學家將熒光標記的小鼠細胞和人細胞進行融合實驗,實驗結(jié)果表明,細胞膜具有流動性。3.在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上,1972年,辛格和尼科爾森提出為大多數(shù)人所接受的流動鑲嵌模型。四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1.細胞膜的化學構(gòu)成細胞膜主要由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成。2.流動鑲嵌模型(1)磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架,水溶性分子或離子不能自由通過,因此具有屏障作用。(2)蛋白質(zhì)分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中:有的鑲在磷脂雙分子層表面,有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中,有的貫穿于整個磷脂雙分子層。(3)細胞膜具有流動性,主要表現(xiàn)為構(gòu)成膜的磷脂分子可以側(cè)向自由移動,膜中的蛋白質(zhì)大多也能運動。細胞膜的流動性對于細胞完成物質(zhì)運輸、生長、分裂、運動等功能都是非常重要的。(4)細胞膜的外表面還有糖類分子,它和蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成糖蛋白,或與脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂,這些糖類分子叫作糖被。糖被在細胞生命活動中具有重要的功能。例如,糖被與細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能有密切關(guān)系。預習反饋1.判斷正誤。(1)細胞膜內(nèi)、外側(cè)結(jié)構(gòu)具有不對稱性。(√)(2)磷脂分子構(gòu)成細胞膜的基本支架。(

×

)(3)組成細胞膜的蛋白質(zhì)分子是可以運動的,而磷脂分子是靜止的。(

×

)(4)糖被就是糖蛋白。(

×

)2.下列說法中,與細胞膜發(fā)現(xiàn)史不一致的是(

)A.歐文頓在實驗基礎(chǔ)上提出,膜是由脂質(zhì)組成的B.荷蘭科學家用丙酮從人的紅細胞中提取脂質(zhì),在空氣—水界面上鋪展成單分子層,測得單分子層面積為紅細胞表面積的2倍。他們由此得出結(jié)論:細胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層C.羅伯特森在電鏡下看到細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu),提出所有的細胞膜都是由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的D.科學家將不同熒光染料標記的人細胞和鼠細胞的磷脂分子進行融合,證明了細胞膜的流動性答案

D3.在人類對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程中,羅伯特森提出的三層結(jié)構(gòu)模型與流動鑲嵌模型的相同點是(

)A.兩種模型都認為磷脂雙分子層是構(gòu)成膜的基本支架B.兩種模型都認為蛋白質(zhì)分子均勻排列在脂質(zhì)分子的兩側(cè)C.兩種模型都認為組成細胞膜的主要物質(zhì)是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)D.兩種模型都認為構(gòu)成細胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運動答案

C課堂篇探究學習探究點一細胞膜的功能1.蓮“出淤泥而不染”體現(xiàn)了細胞膜的什么功能?這種功能的具體體現(xiàn)是什么?答案

控制物質(zhì)進出細胞的功能。主要體現(xiàn)在對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收及對代謝廢物的排出,防止有害物質(zhì)進入。2.驗證細胞膜控制物質(zhì)進出細胞

實驗處理實驗現(xiàn)象現(xiàn)象解釋利用紅墨水處理正常玉米種子和煮熟的玉米種子煮熟的玉米__________

將有顏色的植物組織放入清水中,然后分別用高溫、強酸、強堿處理,觀察實驗前后清水的顏色變化呈現(xiàn)出植物

種子變紅煮熟的玉米種子細胞死亡,細胞膜喪失控制物質(zhì)進出細胞的功能,紅墨水中的色素分子可以大量進入細胞,使細胞呈紅色,正常種子的細胞不會變紅組織的顏色處理前清水無顏色變化,處理后植物組織細胞死亡,細胞膜失去控制物質(zhì)進出的功能,清水呈現(xiàn)出植物組織的顏色【探究應用】1.科研上常用“染色排除法”鑒別活細胞和死細胞。例如,用臺盼藍染色,喪失活性的細胞會被染成藍色,而正常的活細胞不著色,從而判斷細胞是否死亡。這所體現(xiàn)的細胞膜功能是(

)A.將細胞與外界環(huán)境分隔開 B.控制物質(zhì)進出細胞C.吸收外界營養(yǎng)物質(zhì) D.進行細胞間的信息交流答案

B解析

臺盼藍是細胞不需要的物質(zhì)。用臺盼藍染色,喪失活性的細胞會被染成藍色,而正常的活細胞不著色,體現(xiàn)了細胞膜控制物質(zhì)進出細胞的功能。2.多細胞生物體內(nèi)實現(xiàn)各個細胞間的功能協(xié)調(diào)依賴于(

)A.細胞間的物質(zhì)和能量交換B.細胞間的信息交流C.細胞間的物質(zhì)交換和B兩項答案

D解析

多細胞生物體內(nèi),各細胞之間都不是孤立存在的,它們之間必須保持功能的協(xié)調(diào),實現(xiàn)這種協(xié)調(diào)性依賴于細胞間的物質(zhì)、能量的交換和信息的交流。3.細胞膜具有控制物質(zhì)進出細胞的功能。下列有關(guān)這一功能的理解,不正確的是(

)A.細胞需要的物質(zhì)可以進入細胞B.細胞不需要的物質(zhì)一般不能進入細胞C.細胞中的成分如核酸等不會流失到細胞外D.由于細胞膜的存在,致病的病毒、細菌等不能進入細胞答案

D解析

細胞膜具有控制物質(zhì)進出細胞的功能主要體現(xiàn)在兩方面:細胞需要的物質(zhì)可以進入細胞,細胞不需要的物質(zhì),一般不能進入細胞;細胞產(chǎn)生的代謝廢物排出細胞外,細胞中重要的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)不能排出細胞。細胞膜有控制物質(zhì)進出細胞的功能,但這種控制作用是相對的,一些對細胞有害的細菌或病毒也能進入細胞。4.細胞之間通過信息交流,保證細胞間功能的協(xié)調(diào)。下列關(guān)于細胞間信息交流的說法,錯誤的是(

)A.圖1是遠距離的細胞間信息交流,圖2是細胞直接接觸進行信息交流B.圖2可以表示精子與卵細胞的識別C.圖1表示內(nèi)分泌細胞產(chǎn)生激素,通過血液循環(huán)最終作用于靶細胞D.細胞膜上的受體是細胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu)答案

D解析

圖1表示通過體液運輸來完成的間接交流方式,A細胞產(chǎn)生的信號分子與B細胞上的受體結(jié)合,完成信息交流。圖2表示細胞膜直接接觸完成細胞間的信息交流,精子與卵細胞間的識別屬于此種方式。這兩種信息交流方式均需受體參與。細胞間形成通道也可以進行信息交流,不需要細胞膜上的受體參與。探究點二對細胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索科學探索永無止境,科學理論是在不斷修正的過程中建立和完善的,這需要探索精神、科學思維和技術(shù)手段的結(jié)合,細胞膜的成分與結(jié)構(gòu)的認識也是科學家多年不懈努力探索的結(jié)果。下圖表示人類在探索細胞膜的成分與結(jié)構(gòu)的歷程中所經(jīng)歷的幾件大事。1.根據(jù)磷脂分子的特點解釋,為什么磷脂在空氣—水界面上鋪展成單分子層?科學家是如何推導出“脂質(zhì)在細胞膜中必然排列為連續(xù)的兩層”這一結(jié)論的?答案

因為磷脂分子的頭部親水,尾部疏水,所以在水—空氣界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸,“尾部”則朝向空氣的一面?？茖W家因測得從哺乳動物成熟的紅細胞中提取的脂質(zhì),鋪成單分子層的面積恰為紅細胞的表面積的2倍,才得出膜中的脂質(zhì)在細胞膜中必然排列為連續(xù)的兩層這一結(jié)論。2.結(jié)合磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點,試以示意圖的形式畫出多個磷脂分子在水—空氣界面的排布狀態(tài)和在細胞膜上的排布狀態(tài),并分析其原因。答案

(1)水—空氣界面:因為磷脂分子的“頭部”親水,“尾部”疏水,所以在水—空氣界面上磷脂分子“頭部”向下與水面接觸,“尾部”則朝向空氣一面。(2)細胞膜上:因細胞膜內(nèi)外的液體均為水溶液,依據(jù)磷脂分子“頭部”親水,“尾部”疏水的特點,故呈現(xiàn)如圖所示狀態(tài)。3.1959年,羅伯特森提出的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)模型中,“暗”“亮”分別代表什么物質(zhì)?該模型的缺陷是什么?答案

“暗”“亮”分別代表蛋白質(zhì)和磷脂。根據(jù)暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)模型,細胞膜是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu),無法解釋細胞的生長、變形蟲的變形運動等現(xiàn)象?！練w納提升】1.細胞膜的成分成

分所占比例成分說明主要脂質(zhì)約50%①組成細胞膜的成分中脂質(zhì)含量最高②組成細胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇③組成細胞膜的脂質(zhì)中磷脂含量最豐富蛋白質(zhì)約40%①蛋白質(zhì)在細胞膜行使功能時起重要作用②功能越復雜的細胞膜,蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多少量糖類2%~10%①與膜上蛋白質(zhì)或膜上脂質(zhì)結(jié)合成糖蛋白或糖脂②分布在細胞膜的外表面特別提醒

(1)不同種類的細胞,細胞膜的成分及含量不完全相同。(2)細胞在不同時期,細胞膜的成分及含量也會發(fā)生變化,如癌細胞表面的糖蛋白減少。(3)各種蛋白質(zhì)在膜上的分布是不對稱的。(4)利用顏色反應可對細胞膜組成成分進行檢測,如利用雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)。2.溫度、膜流動性與細胞生命活動的關(guān)系(1)溫度高(適宜)時,膜流動性大,有利于生命活動的進行,但溫度過高,膜的流動性過大,甚至破壞了膜的結(jié)構(gòu),反而不利于生命活動的正常進行。(2)溫度低時,膜的流動性下降,膜的運輸功能下降或完全喪失。【探究應用】1.(多選)下圖表示各種細胞膜組成成分的含量:圖示能說明的是(

)A.構(gòu)成細胞膜的主要成分是蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和糖類B.細胞膜中的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)含量的變化與細胞膜的功能有關(guān)C.細胞膜的功能越復雜,所含蛋白質(zhì)的數(shù)量越多D.蛋白質(zhì)在細胞膜行使功能方面具有重要作用答案

BC解析

由圖中數(shù)據(jù)可知,細胞膜的組成成分有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和糖類,但主要成分是蛋白質(zhì)和脂質(zhì),A項錯誤;細胞膜的功能越復雜,蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多,B、C兩項正確;蛋白質(zhì)在細胞膜行使功能方面有重要作用,但由圖中信息不能得出該結(jié)論,D項錯誤。2.如圖所示為將小鼠細胞和人細胞融合成雜交細胞的過程,圖中的“”和“”表示各自膜表面的蛋白質(zhì),下列有關(guān)敘述不正確的是(

)A.圖中膜表面的蛋白質(zhì)構(gòu)成了細胞膜的基本支架,此外,細胞膜的主要成分還包括磷脂雙分子層B.細胞膜的元素組成包括C、H、O、N、PC.該實驗證明了細胞膜具有流動性D.適當提高溫度有利于圖示細胞融合答案

A解析

構(gòu)成細胞膜基本支架的是磷脂雙分子層;細胞膜主要由蛋白質(zhì)、脂質(zhì)組成,蛋白質(zhì)分子由C、H、O、N等元素組成,磷脂分子除C、H、O元素外,還含有N、P元素;圖中細胞融合后,“”和“”代表的蛋白質(zhì)分子在雜交細胞膜上均勻分布,這說明蛋白質(zhì)分子可以運動,即體現(xiàn)了細胞膜具有流動性;適當提高溫度能加快分子的運動,從而有利于細胞融合。3.下列關(guān)于細胞膜結(jié)構(gòu)探索歷程的說法,不正確的是(

)A.最初通過對現(xiàn)象的推理分析得出細胞膜是由脂質(zhì)組成的B.蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型認為細胞膜為靜態(tài)的結(jié)構(gòu)C.流動鑲嵌模型認為構(gòu)成細胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運動D.蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型和流動鑲嵌模型都認為蛋白質(zhì)分子在膜中的分布是不均勻的答案

D解析

蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型認為蛋白質(zhì)在膜中的分布是均勻的、固定的。探究點三細胞膜的流動鑲嵌模型目前,細胞膜的流動鑲嵌模型已被大多數(shù)人所接受,下圖就是流動鑲嵌模型的示意圖。(1)圖中[⑥]

的基本組成單位是