細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能 高一上學(xué)期生物人教版必修1

第3章

細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)第1節(jié)

細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能本節(jié)聚焦細(xì)胞膜有哪些主要功能？流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容是什么？通過對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索過程的分析，你對科學(xué)的過程和方法有哪些領(lǐng)悟？探究點一、細(xì)胞膜的功能將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞間信息交流生理意義：保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定進(jìn)化價值：膜的出現(xiàn)標(biāo)志著原始細(xì)胞的形成探究點一、細(xì)胞膜的功能將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞間信息交流前提條件：活細(xì)胞應(yīng)用：臺盼藍(lán)染色法鑒別細(xì)胞死活營養(yǎng)物質(zhì)（氨基酸、無機(jī)鹽、葡萄糖等）不需要、有害的物質(zhì)（細(xì)菌、病毒等）YYY抗體、激素、酶等分泌物尿素、CO2等細(xì)胞產(chǎn)生的代謝廢物拓展問題探討：鑒別動物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍(lán)染液。用它染色時，死的動物細(xì)胞會被染成藍(lán)色，而活的動物細(xì)胞不著色。討論：（1）活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色的現(xiàn)象說明什么？（2）臺盼藍(lán)染色法能鑒別細(xì)胞死活的原理？活細(xì)胞不能被染色說明活細(xì)胞不能吸收臺盼藍(lán)，死細(xì)胞的細(xì)胞膜不能控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，臺盼藍(lán)能通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，死細(xì)胞能被染成藍(lán)色?；罴?xì)胞的細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。探究點一、細(xì)胞膜的功能——細(xì)胞間信息交流的三種方式方式一：激素等信息分子→體液運(yùn)輸→靶細(xì)胞表面受體方式二：兩個細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息。方式三：相鄰細(xì)胞間形成通道。如高等植物細(xì)胞間的胞間連絲。生理意義：使多細(xì)胞生物體內(nèi)細(xì)胞保持功能的協(xié)調(diào)。探究點二、關(guān)于膜成分的探索歷程科學(xué)家實驗實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論（推論）歐文頓研究植物細(xì)胞的通透性凡是可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜推測：膜是由脂質(zhì)組成的（假說）將膜分離提純并進(jìn)行化學(xué)成分分析

組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，并放在空氣——水界面上單分子層的面積恰好是紅細(xì)胞表面積的2倍。推斷：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。丹妮利和戴維森研究細(xì)胞膜的張力。細(xì)胞膜張力＜油-水界面張力。推測：細(xì)胞膜除含脂質(zhì)外，還含有蛋白質(zhì)。提取細(xì)胞膜的實驗材料：哺乳動物的紅細(xì)胞。選材原因：無細(xì)胞核和各種具膜的細(xì)胞器，易制得純凈的細(xì)胞膜；無細(xì)胞壁保護(hù)。拓展共同探討：單層磷脂分子在空氣－水界面上如何排列？ABCDA頭部親水尾部疏水磷脂分子結(jié)構(gòu)式共同探討：在細(xì)胞膜中，磷脂分子應(yīng)該如何排布？磷脂分子的“頭部”是親水的，“尾部”是疏水的，而細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)都是水環(huán)境，所以磷脂分子的“頭部”朝向細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)，“尾部”在內(nèi)側(cè)。探究點二、關(guān)于膜成分的探索歷程細(xì)胞膜的主要成分脂質(zhì)大約占50%蛋白質(zhì)大約占40%糖類大約占2%～10%磷脂最豐富，還有少量膽固醇承擔(dān)膜的主要功能，功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)種類和數(shù)量越多探究點三、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索羅伯特森實驗用具：電子顯微鏡實驗現(xiàn)象：細(xì)胞膜呈暗-亮-暗三層假說：生物膜由蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)三層構(gòu)成，把生物膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。局限性：無法解釋細(xì)胞生長、變形蟲的變形運(yùn)動現(xiàn)象。探究點三、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1970年人鼠細(xì)胞融合實驗；技術(shù)手段：熒光標(biāo)記法細(xì)胞融合37℃40min人細(xì)胞小鼠細(xì)胞雜交細(xì)胞結(jié)論：細(xì)胞膜具有流動性！探究點四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1972年，辛格和尼科爾森名稱：_____________作用：膜的

，具有

作用（水溶性分子或離子不能自由通過）特點：_________________磷脂雙分子層可以側(cè)向自由移動①①基本支架屏障探究點四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1972年，辛格和尼科爾森②名稱：___________三種分布：特點：大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以

的蛋白質(zhì)分子運(yùn)動部分或全部嵌入磷脂雙分子層中貫穿于整個磷脂雙分子層鑲在磷脂雙分子層表面②探究點四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容③④⑤糖脂糖蛋白⑤名稱：

。位置：細(xì)胞膜的

表面作用：與細(xì)胞表面的

、細(xì)胞間的

等功能有密切關(guān)系外識別信息傳遞糖類分子(糖被)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點：流動性不對稱性：糖類只分布與細(xì)胞膜外表面；由于功能不同，細(xì)胞膜內(nèi)外

表面所含蛋白質(zhì)種類和數(shù)量也不完全相同；可變性：如癌細(xì)胞表面甲胎蛋白和癌胚抗原增多，而糖蛋白會減少，所以容易擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移。原因：意義：磷脂分子可以側(cè)向自由移動，蛋白質(zhì)分子大多也能運(yùn)動對于細(xì)胞完成物質(zhì)運(yùn)輸、生長、分裂、運(yùn)動等功能具有重要意義。拓展影響因素：溫度等本節(jié)知識網(wǎng)絡(luò)分子結(jié)構(gòu)功能脂質(zhì)（主要是磷脂）糖類（構(gòu)成糖蛋白或糖脂）磷脂雙分子層鑲、嵌、貫穿覆蓋在外表面屏障作用承擔(dān)膜的主要功能細(xì)胞表面的識別將細(xì)胞與外界分隔開、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞間信息交流特點：流動性特性：選擇透過性組成承擔(dān)蛋白質(zhì)（功能越復(fù)雜的膜蛋白質(zhì)種類和數(shù)量越多）細(xì)胞膜能

;保障了

。細(xì)胞膜能

;但這種控制作用是

的。細(xì)胞膜還能

；使多細(xì)胞生物體內(nèi)的各種細(xì)胞保持功能的

。

分泌的

，隨

到達(dá)全身各處，與

的細(xì)胞膜表面的

結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞。兩個細(xì)胞的

接觸，信息從一個細(xì)胞傳遞給另一個細(xì)胞。相鄰兩個細(xì)胞之間形成

，攜帶信息的物質(zhì)通過通道進(jìn)入另一個細(xì)胞。例如，高等植物細(xì)胞之間通過

相互連接本節(jié)必背將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開相對進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定協(xié)調(diào)內(nèi)分泌細(xì)胞激素血液靶細(xì)胞受體細(xì)胞膜通道胞間連絲課堂練習(xí)歐文頓發(fā)現(xiàn)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，容易穿過細(xì)胞膜，并推測：細(xì)胞膜是由

組成的。戈特和格倫德爾用

從

中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪展成單分子層，測得單層分子的面積恰為紅細(xì)胞表面積的

倍。他們由此推斷：

。丹尼利和戴維森推測細(xì)胞膜除脂質(zhì)分子外，可能還附有

。細(xì)胞膜主要是由

和

組成的。此外，還有少量的

。

脂質(zhì)中

最豐富，還有少量的

。蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜行使功能方面起著重要的作用，因此功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，

。本節(jié)必背脂質(zhì)丙酮人的紅細(xì)胞2細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)糖類磷脂膽固醇蛋白質(zhì)的種類與數(shù)量就越多

在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)，并提出假說：所有的細(xì)胞膜都由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，是一種靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。科學(xué)家用

法研究人和小鼠細(xì)胞融合實驗時，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜具有

。在此基礎(chǔ)上

提出了

。本節(jié)必背羅伯特森熒光標(biāo)記流動性辛格和尼科爾森流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型認(rèn)為，

是膜的基本支架，其內(nèi)部是磷脂分子的疏水端，

不能自由通過，因此具有

作用。蛋白質(zhì)分子有的

在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部

磷脂雙分子層中，有的

于整個磷脂雙分子層。蛋白質(zhì)在

等方面具有重要作用。細(xì)胞膜具有流動性，主要表現(xiàn)為構(gòu)成膜的磷脂分子可以

，膜中的蛋白質(zhì)

。流動性對于細(xì)胞完成

等功能都是非常重要的。本節(jié)必背磷脂雙分子層水溶性分子或離子屏障鑲嵌入貫穿物質(zhì)運(yùn)輸側(cè)向自由移動大多也能運(yùn)動物質(zhì)運(yùn)輸、生長、分裂、運(yùn)動細(xì)胞膜的外表面還有

，它和蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成

，或與脂質(zhì)結(jié)合形成

，這些糖類分子叫作

。糖被與

、

等功能有密切關(guān)系。本節(jié)必背糖類分子糖蛋白糖脂糖被細(xì)胞表面的識別細(xì)胞間的信息傳遞課堂練習(xí)課堂練習(xí)判斷：構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子具有流動性，而蛋白質(zhì)是固定不動的。（

）細(xì)胞膜是細(xì)胞的一道屏障，只有細(xì)胞需要的物質(zhì)才能進(jìn)入，而對細(xì)胞有害的物質(zhì)則不能進(jìn)入。（

）向細(xì)胞內(nèi)注射物質(zhì)后，細(xì)胞膜上會留下一個空洞。（

）細(xì)胞表面的受體是細(xì)胞間信息傳遞所必須的。（

）用雞的紅細(xì)胞重復(fù)戈特和格倫德爾的實驗，會發(fā)現(xiàn)單層脂質(zhì)的面積大于細(xì)胞表面積的2倍。（

）細(xì)胞膜內(nèi)外表面所含蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的種類相同。（

）細(xì)胞膜的流動性是因為構(gòu)成細(xì)胞膜的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)都能運(yùn)動。（

）××√××××2．細(xì)胞膜的特性和功能是由其結(jié)構(gòu)決定的。下列相關(guān)敘述錯誤的是（）A．細(xì)胞膜的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)使溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，容易通過細(xì)胞膜B．由于磷脂雙分子層內(nèi)部是疏水的，因此水分子不能通過細(xì)胞膜C．細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)分子有物質(zhì)運(yùn)輸功能D．細(xì)胞的生長現(xiàn)象不支持細(xì)胞膜的靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型B課堂練習(xí)2．右下圖是由磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體，它可以作為藥物的運(yùn)載體，將其運(yùn)送到