3.1 細胞膜的結(jié)構和功能高一上學期生物人教版必修1

第1節(jié)

第3章

細胞的基本結(jié)構人教版高中生物必修1細胞膜的結(jié)構和功能

學習目標1.歸納并闡明細胞膜的基本功能(重點)。2.運用結(jié)構與功能觀，通過對細胞膜成分與結(jié)構的探索資料分析，說出細胞膜的主要成分，概述流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容(重點)。雞的卵細胞是自然界中較大的細胞，卵黃膜可看作是卵細胞膜，只有卵黃膜完好時，才能維持卵細胞的正常形態(tài)。打破雞蛋外殼，將蛋清和蛋黃倒入培養(yǎng)皿中，用藍墨水染色后清洗，刺破卵黃膜發(fā)現(xiàn)蛋黃沒有染色，說明細胞膜什么功能？有什么意義呢？細胞膜的功能一對細胞膜結(jié)構的探索二流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容三目錄原始地球環(huán)境原始海洋中有機物聚集進化出原始生命產(chǎn)生了原始的細胞，并成為相對獨立的系統(tǒng)。細胞膜保障了細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。細胞膜出現(xiàn)意義將細胞與外界環(huán)境分隔開—系統(tǒng)的邊界1分析細胞膜的功能任務一資料1生長在水底淤泥中的蓮藕“出淤泥而不染”，它能從水和淤泥中吸收所需的營養(yǎng)物質(zhì)，并排出代謝廢物，而蓮藕不需要的物質(zhì)卻不會輕易進入蓮藕細胞。資料2

鑒別動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液。用它染色時，死細胞會被染成藍色，而活細胞不會被著色。1.材料1蓮藕“出淤泥而不染”和材料2中活細胞不能被染色，體現(xiàn)了細胞膜具有__________________的功能?？刂莆镔|(zhì)進出細胞死細胞活細胞閱讀材料，回答下列問題：分析細胞膜的功能任務一資料1生長在水底淤泥中的蓮藕“出淤泥而不染”，它能從水和淤泥中吸收所需的營養(yǎng)物質(zhì)，并排出代謝廢物，而蓮藕不需要的物質(zhì)卻不會輕易進入蓮藕細胞。資料2

鑒別動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液。用它染色時，死細胞會被染成藍色，而活細胞不會被著色。死細胞活細胞閱讀材料，回答下列問題：2.活細胞不能被染色，而死細胞能被染成藍色的原因是什么？活細胞的細胞膜具有選擇透過性，臺盼藍是細胞不需要的物質(zhì)，不易通過細胞膜。而死細胞的細胞膜失去了控制物質(zhì)進出細胞的功能，臺盼藍能通過細胞膜進入死細胞。核CO2細胞產(chǎn)物代謝廢物O2

營養(yǎng)物質(zhì)細胞膜以上說明細胞膜有__________性，控制作用是______的選擇透過相對不需的，有害的物質(zhì)有些病毒病菌控制物質(zhì)進出細胞2資料3：施萊登和施旺在細胞學說中強調(diào)“細胞既是一個相對獨立的單位，又對與其他細胞構成的整體起作用”。由此說明多細胞生物體的生命活動必須依賴于細胞之間的協(xié)調(diào)配合才能完成。這體現(xiàn)了細胞膜的什么功能呢？受體血管細胞分泌化學物質(zhì)（如激素），通過膜表面的受體傳遞信息①間接交流接受信號的細胞1、化學本質(zhì)：糖蛋白2、作用：接受激素等化學物質(zhì)的信號3、特點：專一性（一種受體只能識別一種或者一類物質(zhì)）進行細胞間的信息交流3靶細胞發(fā)出信號的細胞與膜結(jié)合的信號分子膜上接受信號分子的受體相鄰兩個細胞的細胞膜接觸，信息從一個細胞傳遞給另一個細胞。例如，精子和卵細胞之間的識別和結(jié)合。演示強調(diào)：只有同種生物的精子和卵細胞能夠識別和結(jié)合。②直接交流進行細胞間的信息交流3思考：所有細胞間的信息交流都需要膜上的受體嗎？胞間連絲③植物細胞通過

傳遞信息。通道（胞間連絲）強調(diào)：通道交流不需要細胞膜上的受體進行細胞間的信息交流3跟蹤訓練1.如圖表示細胞膜的功能模式圖。據(jù)圖分析，下列說法不正確的是

A.功能①在生命起源過程中具有重要作用B.功能②表示進入細胞的物質(zhì)對細胞都是有利的C.胰島素調(diào)控生命活動可用圖中③表示D.相鄰的植物細胞可通過功能④進行信息交流√跟蹤訓練功能①表示細胞膜將細胞與外界環(huán)境分隔開，在生命起源過程中具有重要作用，將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開，產(chǎn)生了原始的細胞，并成為相對獨立的系統(tǒng)，A正確；功能②表示細胞膜控制物質(zhì)進出細胞，一般是吸收有利物質(zhì)，但有些有害物質(zhì)也能進入細胞，說明細胞膜控制物質(zhì)進出細胞的功能是相對的，B錯誤；功能③表示進行細胞間的信息交流，激素通過與靶細胞膜上受體的識別來調(diào)控生命活動，C正確。跟蹤訓練2.如圖為細胞間信息交流的三種方式，下列有關敘述錯誤的是

A.這三種方式中都需要信號分子與細胞膜上的受體進行識別與結(jié)合B.圖甲可表示胰島素經(jīng)血液運輸?shù)桨屑毎麑ζ渖顒舆M行調(diào)節(jié)C.圖乙可表示同種動物精子和卵細胞之間的識別和結(jié)合D.圖丙可表示高等植物細胞間通過胞間連絲相互連接并進行信息交流√跟蹤訓練圖示三種方式中，丙中胞間連絲不需要信號分子與細胞膜上的受體進行識別與結(jié)合，甲種方式的受體也不一定在細胞膜上，A錯誤。易錯警示對細胞間信息交流的兩個認知誤區(qū)(1)三種信息交流方式是發(fā)生于細胞與細胞之間的，而不是細胞內(nèi)的信息交流。(2)細胞間信息交流并非都依賴于細胞膜上的受體蛋白，如通過細胞通道的信息交流方式；而某些通過化學物質(zhì)傳遞信息和通過細胞膜接觸傳遞信息大都依賴于細胞膜上的受體蛋白。細胞膜的功能一對細胞膜結(jié)構的探索二目錄流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容三【資料4】1895年歐文頓：多種物質(zhì)對膜的通透性實驗，溶于脂質(zhì)的物質(zhì)容易通過細胞膜，不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，不容易通過細胞膜。細胞膜的主要組成成分中有脂質(zhì)【思考】歐文頓對細胞膜的組成成分作出怎樣的推測？細胞膜成分的探索1【資料5】科學家利用哺乳動物成熟紅細胞作為實驗材料，制備出純凈的細胞膜，并對細胞膜的成分進行分析，得出組成細胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多?！舅伎肌繛槭裁催x擇哺乳動物成熟紅細胞來制備細胞膜？①無細胞壁，細胞容易吸水漲破；②無細胞核和眾多的細胞器，易制得純凈的細胞膜。細胞膜成分的探索1【資料6】1935年，英國學者丹尼利和戴維森發(fā)現(xiàn)細胞表面張力明顯低于油水界面的表面張力；當時人們已經(jīng)知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白質(zhì)，其表面張力降低。【思考】以上資料說明細胞膜中還可能含有什么物質(zhì)？推測：細胞膜除含有脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。細胞膜成分的探索1(1)成分_____（約50%）_______（約40%）糖類（2%～10%）_____（主要

）膽固醇

(動物細胞膜具有)脂質(zhì)磷脂蛋白質(zhì)C、H、O+N（+P、N）細胞膜的成分2

【資料7】神經(jīng)髓鞘的蛋白質(zhì)含量不僅少，而且蛋白質(zhì)種類只有3種。神經(jīng)髓鞘也比較簡單，主要起絕緣作用。紅細胞、肝細胞、大腸桿菌的細胞膜都承擔著非常復雜繁多的生理功能，它們的細胞膜中蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量均較多。細胞膜的功能主要由

決定，功能越復雜的細胞膜，

的

和

越多。【思考】由上述材料分析，細胞膜功能的復雜程度主要與哪種

成分相關聯(lián)？蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)種類數(shù)量(2)細胞膜成分與功能的關系：細胞膜的成分21.分析細胞膜中磷脂分子的排布特點(磷脂分子的結(jié)構如圖所示)結(jié)構圖模型示意圖【磷脂】是一種由甘油、脂肪酸和磷酸所組成的分子。

磷酸“頭部”是親水的，脂肪酸“尾部”是疏水的。細胞膜結(jié)構的探索3(2)若細胞內(nèi)外均為水環(huán)境，細胞膜中的磷脂分子應如何分布？請畫圖表示。水水水水(1)將磷脂放入盛有水的容器中，下列能正確反映其分布特點的是

。A2.分析細胞膜中蛋白質(zhì)分子的排布特點蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)【資料1】關于電鏡成像：電子束照射大分子物質(zhì)，散射度高，呈暗帶；照射小分子物質(zhì)，散射度低，呈亮帶。(1)請根據(jù)資料1，分析羅伯特森在電鏡下看到細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構中蛋白質(zhì)的分布方式。該模型可以解釋細胞的哪些功能？不能解釋哪些現(xiàn)象？蛋白質(zhì)在細胞膜兩側(cè)可以幫助細胞進行物質(zhì)運輸?shù)?，但是錯誤的將細胞膜描述為靜態(tài)統(tǒng)一的結(jié)構，無法解釋細胞的生長和分裂、變形蟲的運動、受精時細胞融合等。(2)請根據(jù)資料2指出“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”模型的不足之處，并對細胞膜的結(jié)構進行合理推測。資料2表明：“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”模型中蛋白質(zhì)平鋪在磷脂雙分子層表面形成的膜厚度與真實所測不符。因此，蛋白質(zhì)不會只覆蓋在磷脂雙分子層兩側(cè)，可能會有蛋白質(zhì)嵌入磷脂雙分子層?！举Y料2】按照“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”模型，細胞膜的厚度應該是單層磷脂厚度的兩倍，加上兩側(cè)的蛋白質(zhì)，膜的總厚度應當超過20nm。但是羅伯特森電鏡下的細胞膜的厚度約為7～8nm。2.分析細胞膜中蛋白質(zhì)分子的排布特點【資料3】1970年，用不同顏色熒光染料分別標記人的細胞和鼠的細胞，然后將人—鼠細胞融合，一段時間后，不同顏色的熒光染料均勻分布在融合細胞膜表面。(3)通過人—鼠細胞融合的結(jié)果，可以得出什么結(jié)論？細胞膜具有流動性2.分析細胞膜中蛋白質(zhì)分子的排布特點2.分析細胞膜中蛋白質(zhì)分子的排布特點【資料4】20世紀60年代，冰凍蝕刻技術得到了應用。科學家將細胞進行快速低溫冷凍，用冷刀將細胞標本驟然沖斷開。這時，磷脂雙分子層的疏水端裂開，從而顯示出蛋白質(zhì)顆粒在膜之中的真實分布情況。通過一定的技術處理，科學家在電子顯微鏡下觀察到，細胞膜的外層磷脂和內(nèi)層磷脂表面都有凸起的蛋白質(zhì)顆粒，還有蛋白質(zhì)隨著另一層磷脂離開之后留下的窟窿。(4)通過冰凍蝕刻實驗結(jié)果，你可以得出什么結(jié)論？

冰凍蝕刻技術研究細胞膜結(jié)構(4)通過冰凍蝕刻實驗結(jié)果，你可以得出什么結(jié)論？

蛋白質(zhì)分子鑲嵌、部分或全部嵌入、貫穿于磷脂雙分子層。跟蹤訓練3.如圖表示各種細胞膜組成成分的含量，圖示能說明的是

A.構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C.細胞膜的功能越簡單，所含蛋白質(zhì)的數(shù)量越多D.蛋白質(zhì)在進行細胞間的信息交流中具有重要作用√跟蹤訓練細胞膜的成分有脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類，但脂質(zhì)和蛋白質(zhì)在膜成分中占的比例很大，是細胞膜的主要成分，糖類不是主要成分，A錯誤；細胞膜中脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的含量變化與細胞膜的功能有關，功能越復雜的細胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多，B正確，C錯誤；分析題圖可知，該圖沒有涉及細胞間的信息交流功能與蛋白質(zhì)的關系，D錯誤。跟蹤訓練4.人類對生物膜結(jié)構的探索經(jīng)歷了漫長的歷程，下列結(jié)論(假說)錯誤的是

A.脂溶性物質(zhì)更易通過細胞膜，由此推測細胞膜的主要組成成分中有脂質(zhì)B.熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合，說明細胞膜具有流動性C.電鏡下細胞膜呈暗—亮—暗結(jié)構，羅伯特森認為生物膜由脂質(zhì)—蛋白

質(zhì)—脂質(zhì)構成D.提取人成熟紅細胞的脂質(zhì)鋪展成的單分子層，其面積是紅細胞表面積

的2倍，由此推測細胞膜中的磷脂分子排列為連續(xù)的兩層√電鏡下細胞膜呈清晰的暗—亮—暗三層結(jié)構，羅伯特森認為所有的生物膜都由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構構成，C錯誤。細胞膜的功能一對細胞膜結(jié)構的探索二目錄流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容三

1972年辛格（S.J.Singer）和尼克爾森（G.Nicolson）總結(jié)前人的研究成果，并且在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎上，提出了新的生物膜模型———流動鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。(1)圖中A名稱：_________________作用：膜的_____________

特點：_________________磷脂雙分子層可側(cè)向自由移動基本支架A

B

C

流動鑲嵌模型1(2)圖中B名稱：___________三種位置鑲在磷脂雙分子層表面部分或全部______磷脂雙分子層中______于整個磷脂雙分子層特點：大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以______的蛋白質(zhì)分子嵌入貫穿運動A

B

C

流動鑲嵌模型1(3)圖中C

名稱：糖類分子(糖被)，能和蛋白質(zhì)結(jié)合(糖蛋白)或與脂質(zhì)結(jié)合(糖脂)位置：細胞膜的____表面作用：與細胞表面的_____、細胞間的__________等功能有密切關系外識別信息傳遞A

B

C

流動鑲嵌模型1流動性磷脂分子蛋白質(zhì)結(jié)構特點2跟蹤訓練5.如圖為細胞膜的結(jié)構模型示意圖，a、b表示細胞膜的兩側(cè)。下列有關說法錯誤的是

A.細胞膜因具有圖中①表示的基本支架而具有

對稱性B.動物細胞吸水時，圖中①的厚度會變小C.圖中a側(cè)具有糖蛋白，是細胞膜的外側(cè)D.細胞膜具有流動性與圖中①③都有關√細胞膜兩側(cè)的分布不具有對稱性，A錯誤。跟蹤訓練6.磷脂分子構成的脂質(zhì)體可以作為藥物的運載體。在脂質(zhì)體中鑲嵌抗體，通過抗體與特定細胞結(jié)合可實現(xiàn)定向給藥。下列有關敘述錯誤的是

A.藥物1是水溶性的，藥物2是脂溶性的B.脂質(zhì)體定向給藥時需要和細胞膜上的特異性受體結(jié)合C.脂質(zhì)體具有兩層磷脂分子層D.脂質(zhì)體的成分與細胞膜相同，都含有磷脂和蛋白質(zhì)√脂質(zhì)體的成分是磷脂分子，細胞膜主要含有磷脂分子和蛋白質(zhì)分子，兩者的成分不完全相同，D錯誤。2.控制物質(zhì)相對進出3.信息交流1.將細胞與外界分隔脂

質(zhì)蛋白質(zhì)糖

類磷脂雙分子層——基本支架鑲、嵌、貫穿糖蛋白功能特點結(jié)構特點（選擇透過性）（流動性）功能成分與結(jié)構細胞膜夯基礎查落實1.細胞膜的功能：將細胞與外界環(huán)境分隔開；控制物質(zhì)進出細胞；進行細胞間的信息交流。2.多細胞生物體內(nèi)各個細胞的協(xié)調(diào)性的實現(xiàn)不僅依賴于物質(zhì)和能量的交換，也有賴于信息的交流。3.脂溶性物質(zhì)優(yōu)先通過細胞膜，說明細胞膜中含有脂質(zhì)。4.細胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，此外還有少量糖類；功能越復雜的細胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。5.磷脂雙分子層是膜的基本支架。蛋白質(zhì)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。要語必背6.細胞膜的結(jié)構特點是具有流動性，主要表現(xiàn)為構成膜的磷脂分子可以側(cè)向自由移動，膜中的蛋