2023-2024學(xué)年 蘇教版 必修一細胞質(zhì)膜將細胞與外界環(huán)境分開 學(xué)案

第二節(jié)細胞——生命活動的基本單位第1課時細胞質(zhì)膜將細胞與外界環(huán)境分開1.概述細胞都由質(zhì)膜包裹，質(zhì)膜將細胞與其生活環(huán)境分開，能控制物質(zhì)進出，并參與細胞間的信息交流。2.闡明質(zhì)膜具有選擇透過性。1.生命觀念——說出細胞質(zhì)膜的成分、結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。2.科學(xué)思維——說明細胞質(zhì)膜的流動鑲嵌模型，嘗試制作細胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型。3.科學(xué)探究——嘗試提出質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)特點假說，并進一步設(shè)計實驗驗證。一、細胞質(zhì)膜的成分和結(jié)構(gòu)1．成分：細胞質(zhì)膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成。其中，脂質(zhì)約占細胞質(zhì)膜總重量的50%，蛋白質(zhì)約占40%。在組成細胞質(zhì)膜的脂質(zhì)中，含量最高的是磷脂。2．結(jié)構(gòu)(1)人、鼠細胞融合實驗表明，細胞質(zhì)膜具有一定的流動性。(2)1972年，科學(xué)家提出了細胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的流動鑲嵌模型。①磷脂雙分子層構(gòu)成了細胞質(zhì)膜的基本支架。②細胞質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)分子，有的鑲在磷脂雙分子層的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿整個磷脂雙分子層。③蛋白質(zhì)分子和磷脂分子具有一定的流動性。④在細胞質(zhì)膜的表面，還有一些糖分子聚合形成短的糖鏈，再與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)分子相結(jié)合，形成糖蛋白或糖脂。這些糖鏈絕大多數(shù)都位于細胞質(zhì)膜的外側(cè)。二、細胞質(zhì)膜的功能1．細胞質(zhì)膜控制著細胞與周圍環(huán)境的物質(zhì)交換。(1)細胞需要的營養(yǎng)物質(zhì)通過細胞質(zhì)膜從外界進入細胞。(2)細胞內(nèi)合成的激素、抗體等物質(zhì)經(jīng)細胞質(zhì)膜運輸?shù)郊毎狻?3)細胞代謝產(chǎn)生的廢物等，也經(jīng)細胞質(zhì)膜排出。2．細胞質(zhì)膜將每個細胞與周圍環(huán)境分隔開，維持著細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。3．細胞之間的信息交流通常依靠細胞質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)分子完成，功能越復(fù)雜的細胞，細胞質(zhì)膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量往往越多。(1)發(fā)揮作用的分子：細胞質(zhì)膜表面的糖蛋白和糖脂。(2)作用機理：細胞質(zhì)膜上的受體大多是糖蛋白，它們能識別信號分子(能與受體結(jié)合并傳遞信息的分子)并與之結(jié)合，實現(xiàn)細胞識別和信息傳遞的功能。(3)作用方式：①相鄰細胞之間的細胞質(zhì)膜相互接觸，信息傳遞可通過信號分子與受體的結(jié)合而完成。②相距較遠的細胞，信號分子的傳遞需借助于體液。③在某些植物中，相鄰細胞之間可通過胞間連絲傳遞信息。胞間連絲貫穿細胞壁溝通相鄰的細胞，是細胞間物質(zhì)運輸與信息傳遞的重要通道。三、細胞壁1．植物細胞的細胞壁(1)主要成分：多糖(如纖維素、果膠)(2)功能：具有維持細胞形態(tài)、保護細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)等作用。2．細菌細胞壁(1)主要成分：肽聚糖、磷壁酸、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。(2)細菌對青霉素的敏感性：①肽聚糖為多層的細菌，對機械力抗性強，對青霉素敏感。②肽聚糖為單層的細菌，對機械力抗性弱，對青霉素不敏感。3．真菌細胞壁(1)主要成分：多糖，還有少量的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。(2)低等真菌的細胞壁成分以纖維素為主，酵母菌以葡聚糖為主，高等陸生真菌以幾丁質(zhì)為主。(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．構(gòu)成細胞質(zhì)膜的脂質(zhì)主要有磷脂、脂肪和膽固醇。 ()2．細胞質(zhì)膜中有的蛋白質(zhì)分子上連有多糖分子聚合形成的短糖鏈，這些糖鏈絕大多數(shù)分布在細胞質(zhì)膜的內(nèi)側(cè)。 ()3．功能越復(fù)雜的細胞，細胞質(zhì)膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量相對越多。 ()4．構(gòu)成細胞質(zhì)膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運動的，所以細胞質(zhì)膜具有一定的流動性。 ()5．細胞質(zhì)膜上的受體大多是糖脂。 ()6．所有細胞細胞壁的主要成分都是纖維素和果膠等多糖。 ()提示：1．×脂肪不是構(gòu)成細胞質(zhì)膜的成分。2．×糖鏈絕大多數(shù)分布在細胞質(zhì)膜的外側(cè)。3．√4．√5．×細胞質(zhì)膜上的受體大多是糖蛋白。6．×細菌細胞壁的主要成分有肽聚糖等。細胞質(zhì)膜的成分和結(jié)構(gòu)1．磷脂分子及其分布狀況分析(1)磷脂分子的結(jié)構(gòu)如下圖：(2)細胞內(nèi)外均為水環(huán)境，磷脂分子分布如圖：(3)磷脂分子置于水—苯混合溶劑中分布如下圖：2．單位膜模型與流動鑲嵌模型的比較項目單位膜模型流動鑲嵌模型不同點認為蛋白質(zhì)均勻分布在脂雙層的兩側(cè)認為蛋白質(zhì)在細胞質(zhì)膜中的分布是不均勻的認為雙層脂分子膜是靜止結(jié)構(gòu)強調(diào)組成細胞質(zhì)膜的分子是運動的相同點都認為組成細胞質(zhì)膜的主要物質(zhì)是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)1．細胞質(zhì)膜的構(gòu)成成分之一是磷脂，下圖是用磷脂分子制備的一種人工膜，對此敘述正確的是()A．磷脂、膽固醇、維生素D都屬于固醇B．磷脂分子的“頭”部是疏水基團C．該人工膜中間可包裹脂質(zhì)D．細胞質(zhì)膜均由單層磷脂分子構(gòu)成C[磷脂屬于脂質(zhì)，但不屬于固醇類，A項錯誤；磷脂分子的“頭”部是親水基團，B項錯誤；疏水的尾部親脂性強，因此該人工膜中間可包裹脂質(zhì)，C項正確；細胞質(zhì)膜都以磷脂雙分子層為基本支架，D項錯誤。]2．(2022·江蘇連云港模擬改編)如圖是科學(xué)家提出的細胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的流動鑲嵌模型，下列相關(guān)敘述正確的是()A．細胞質(zhì)膜功能的復(fù)雜性與①的種類無關(guān)B．在水中，③可自發(fā)形成雙層結(jié)構(gòu)C．②絕大多數(shù)分布在細胞質(zhì)膜的內(nèi)側(cè)，起到信息傳遞的作用D．此圖為電子顯微鏡下觀察到的細胞質(zhì)膜亞顯微結(jié)構(gòu)B[細胞質(zhì)膜功能的復(fù)雜性與①蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量有關(guān)，A錯誤；③是磷脂分子，其具有親水性的頭部和疏水性的尾部，因此在水中可自發(fā)形成雙層結(jié)構(gòu)，B正確；②糖蛋白分布在細胞質(zhì)膜的外側(cè)，起到信息傳遞的作用，C錯誤；此圖為細胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型，不屬于亞顯微結(jié)構(gòu)，D錯誤。]細胞質(zhì)膜的功能1．細胞質(zhì)膜的功能圖解2．細胞質(zhì)膜不能絕對控制物質(zhì)進出細胞細胞質(zhì)膜控制物質(zhì)進出細胞具有普遍性和相對性，如圖所示。(1)普遍性：細胞需要的營養(yǎng)物質(zhì)可進入細胞；抗體、激素等物質(zhì)在細胞內(nèi)合成后，可分泌到細胞外；細胞產(chǎn)生的廢物可排出細胞外。(2)相對性：對細胞有害的物質(zhì)有可能進入細胞，如有些病毒、病菌有可能侵入細胞，使生物體患病。特別提醒對細胞有害的物質(zhì)不是“不能”進入細胞，而是“不易”進入細胞。3．細胞質(zhì)膜功能的探究方法(1)控制物質(zhì)進出功能的驗證(2)識別功能的驗證4．不同類型細胞的細胞壁成分細胞類型細胞壁成分植物細胞主要成分是多糖(如纖維素和果膠)細菌主要成分有肽聚糖、磷壁酸、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)真菌細胞主要成分是多糖，還有少量蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。不同的真菌，其細胞壁所含多糖的種類不同，如低等真菌細胞壁以纖維素為主，酵母菌以葡聚糖為主，高等陸生真菌以幾丁質(zhì)為主3．(多選)下列有關(guān)檢測細胞質(zhì)膜的成分和功能的敘述，正確的是()A．細胞質(zhì)膜的成分可以利用雙縮脲試劑和蘇丹Ⅲ染色液進行檢測B．脂溶性物質(zhì)很容易通過細胞質(zhì)膜，表明細胞質(zhì)膜中含有脂質(zhì)C．科學(xué)家用蛋白酶處理細胞質(zhì)膜后，其通透性改變，說明細胞質(zhì)膜中含有蛋白質(zhì)D．常用染色法鑒定細胞死活，是因為細胞質(zhì)膜可以將細胞與外界環(huán)境分隔開BC[細胞質(zhì)膜的主要成分為磷脂和蛋白質(zhì)，雙縮脲試劑可用于檢測蛋白質(zhì)，蘇丹Ⅲ染色液可用于檢測脂肪，不能用于檢測磷脂，A錯誤；脂溶性物質(zhì)容易通過細胞質(zhì)膜，說明細胞質(zhì)膜中含有脂質(zhì)，B正確；科學(xué)家用蛋白酶處理細胞質(zhì)膜后，其通透性改變，說明細胞質(zhì)膜中含有蛋白質(zhì)，C正確；常用染色法鑒定細胞死活，主要是因為細胞質(zhì)膜具有控制物質(zhì)進出的功能，D錯誤。]4．(2022·江蘇連云港期中改編)如圖表示細胞間信息交流的部分方式，下列有關(guān)說法錯誤的是()圖1圖2A．圖2可以表示精子與卵細胞的識別和結(jié)合B．細胞質(zhì)膜上的受體是細胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu)C．圖2中甲表示發(fā)出信號的細胞，乙表示靶細胞D．圖1中內(nèi)分泌細胞分泌的激素，隨血液到達全身各處，但只將信息傳遞給靶細胞B[圖2表示相鄰細胞之間的細胞質(zhì)膜相互接觸的信息交流方式，可以表示精子與卵細胞的識別和結(jié)合，A正確；某些植物中相鄰細胞之間可通過胞間連絲傳遞信息，不通過細胞質(zhì)膜上的受體，故細胞質(zhì)膜上的受體并不是細胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu)，B錯誤；圖2中甲表示發(fā)出信號的細胞，乙表示靶細胞，C正確；圖1中內(nèi)分泌細胞分泌的激素，可隨血液到達全身各處，但只將信息傳遞給靶細胞，因為只有靶細胞具有該激素的受體，D正確。]據(jù)報道一種聚聯(lián)乙炔細胞質(zhì)膜識別器已問世，它是通過物理力把類似于細胞質(zhì)膜上具有分子識別功能的物體鑲嵌到聚聯(lián)乙炔囊泡中，組裝成納米尺寸的生物傳感器。它在接觸細菌、病毒時可以發(fā)生顏色變化，用于檢測細菌、病毒等。通過對材料的分析知，聚聯(lián)乙炔細胞質(zhì)膜是通過物理力把類似于細胞質(zhì)膜上具有分子識別功能的物體鑲嵌到聚聯(lián)乙炔囊泡中構(gòu)成的，由此可形成結(jié)構(gòu)與功能觀的生命觀念。(1)聚聯(lián)乙炔細胞質(zhì)膜識別器模擬了細胞質(zhì)膜的什么功能？(生命觀念)提示：識別功能。(2)這類被鑲嵌進去的物質(zhì)很可能含有什么成分？為什么？(生命觀念)提示：糖類和蛋白質(zhì)。因為細胞質(zhì)膜外的糖類分子和蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成的糖蛋白具有識別功能。取兩種不同的海綿動物細胞，使其分散成單個，然后摻在一起混合培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)只有同種的細胞才能融合。通過實驗情景的分析知，同種細胞融合，而不同種細胞不融合，由此形成結(jié)構(gòu)與功能觀的生命觀念。(3)實驗情景中的現(xiàn)象體現(xiàn)了細胞質(zhì)膜的什么功能？(生命觀念)提示：識別功能。(4)如何判斷細胞質(zhì)膜的外側(cè)和內(nèi)側(cè)？(生命觀念)提示：有糖蛋白的一側(cè)為外側(cè)。[課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建要點強化識記1.細胞質(zhì)膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成。2.功能越復(fù)雜的細胞質(zhì)膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。3.磷脂雙分子層構(gòu)成細胞質(zhì)膜的基本支架。4.構(gòu)成細胞質(zhì)膜的磷脂和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運動的。5.糖蛋白、糖脂絕大多數(shù)分布于細胞質(zhì)膜的外表面，與細胞識別作用有關(guān)。6.細胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)特點是具有一定的流動性，功能特性是具有選擇透過性。7.細胞質(zhì)膜的功能：(1)控制著細胞與周圍環(huán)境的物質(zhì)交換；(2)細胞之間的信息交流通常依靠細胞質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)分子完成；(3)將每個細胞與周圍環(huán)境分隔開，維持著細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。1．細胞質(zhì)膜由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、糖類組成，下列關(guān)于其成分和功能的說法正確的是()A．脂質(zhì)豐富的細胞質(zhì)膜功能復(fù)雜B．蛋白質(zhì)種類和數(shù)量多的細胞質(zhì)膜功能復(fù)雜C．糖類的多少決定著細胞質(zhì)膜功能的復(fù)雜程度D．脂質(zhì)含量達50%對細胞質(zhì)膜的功能起決定性作用B[細胞質(zhì)膜主要由磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其中蛋白質(zhì)在細胞質(zhì)膜行使其功能時起重要作用。]2．(多選)下圖所示為細胞質(zhì)膜的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖，下列有關(guān)敘述正確的是()A．①表示細胞質(zhì)膜外表面有些糖分子與膜蛋白結(jié)合為糖蛋白B．②和③大都是運動的C．③構(gòu)成細胞質(zhì)膜的基本支架，與物質(zhì)進出無關(guān)D．細胞質(zhì)膜為細胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境ABD[細胞質(zhì)膜上的糖蛋白有識別作用，它由糖類和蛋白質(zhì)組成，位于細胞質(zhì)膜的外表面，A正確；構(gòu)成細胞質(zhì)膜的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大多是可以運動的，即細胞質(zhì)膜具有一定的流動性，B正確；磷脂雙分子層構(gòu)成細胞質(zhì)膜的基本支架，像甘油等物質(zhì)容易通過細胞質(zhì)膜，與脂類分子密切相關(guān)，C錯誤；細胞質(zhì)膜使細胞與周圍環(huán)境隔開，從而使細胞相對獨立，維持著相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，保證了細胞內(nèi)各項生命活動的順利進行，D正確。]3．透析型人工腎的關(guān)鍵材料是一種人工合成的膜材料——血液透析膜，當(dāng)病人的血液流經(jīng)人工腎時，血液透析膜把病人的代謝廢物透析掉，然后干凈的血液返回病人體內(nèi)。這是模擬的細胞質(zhì)膜的什么功能()A．將細胞與外界環(huán)境分隔開B．控制物質(zhì)進出細胞C．免疫作用D．進行細胞間的信息交流B[由題意可知，透析型人工腎的作用是把病人血液中的代謝廢物透析掉，其他物質(zhì)保留在血液內(nèi)，這模擬了細胞質(zhì)膜控制物質(zhì)進出細胞的功能。]4．在哺乳動物受精過程中，精子能夠與卵細胞相互識別，精子將其頭部鉆入卵細胞中，與卵細胞發(fā)生結(jié)合，當(dāng)一個精子進入后，卵細胞質(zhì)膜發(fā)生變化，不再讓其他精子進入。這一現(xiàn)象體現(xiàn)出細胞質(zhì)膜能夠()A．保障細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定B．控制物質(zhì)進出細胞C．使卵細胞攝入所需要的精子D．進行細胞間的信息交流D[細胞質(zhì)膜具有多種重要功能，精卵之間的相互識別與結(jié)合，靠的是細胞質(zhì)膜上對應(yīng)的糖蛋白與信息分子，是一種信息交流過程。]5．下圖表示細胞質(zhì)膜的亞顯微結(jié)構(gòu)，請據(jù)圖回答下列問題：(1)細胞質(zhì)膜的基本支架是[]____________。(2)該結(jié)構(gòu)的基本功能是__________________，與此相關(guān)的對生命活動至關(guān)重要的特性是____________。(3)細胞識別、物質(zhì)的跨膜運輸?shù)扰c圖中__________(填圖中字母)有關(guān)。(4)葉綠體和線粒體等細胞結(jié)構(gòu)中均有此結(jié)構(gòu)，但執(zhí)行的具體功能有很大區(qū)別，具體原因是圖中____________(填圖中字母)不同。(5)有人發(fā)現(xiàn)，在一定溫度條件下，細胞質(zhì)膜中的脂質(zhì)分子均垂直排列于細胞質(zhì)膜表面。當(dāng)溫度上升到一定程度時，細胞質(zhì)膜的脂質(zhì)分子有75%排列不整齊。細胞質(zhì)膜厚度變小，而細胞質(zhì)膜表面積擴大。對于細胞質(zhì)膜的上述變化，合理的解釋是__________________________________。[解析]磷脂雙分子層構(gòu)成了細胞質(zhì)膜的