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-2024-2025學(xué)年高一生物必修一（人教版）教學(xué)課件

第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能第3章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)1.闡明細(xì)胞膜的基本功能。2.說出細(xì)胞膜的主要成分。3.概述流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容?！笇W(xué)習(xí)目標(biāo)」預(yù)習(xí)案·自主學(xué)習(xí)一、細(xì)胞膜的功能1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開細(xì)胞膜保障了細(xì)胞

的相對穩(wěn)定。內(nèi)部環(huán)境2.控制物質(zhì)進出細(xì)胞細(xì)胞需要的營養(yǎng)物質(zhì)抗體廢物細(xì)胞膜的控制作用是

,環(huán)境中一些對細(xì)胞有害的物質(zhì)有可能進入細(xì)胞。相對的3.進行細(xì)胞間的信息交流血液細(xì)胞膜胞間連絲二、對細(xì)胞膜成分的探索脂質(zhì)時間(人物)實驗依據(jù)結(jié)論或假說1895年,歐文頓對植物細(xì)胞的通透性進行了上萬次實驗,發(fā)現(xiàn)溶于脂質(zhì)的物質(zhì),容易穿過細(xì)胞膜細(xì)胞膜的主要組成成分中有

—利用哺乳動物的紅細(xì)胞制備出純凈的細(xì)胞膜,進行化學(xué)分析組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有

和

,其中

含量最多磷脂膽固醇磷脂1925年,戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(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2倍細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為

1935年,丹尼利和戴維森研究了細(xì)胞膜的張力,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外,可能還附有

連續(xù)的兩層蛋白質(zhì)三、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1.細(xì)胞膜的成分脂質(zhì)磷脂蛋白質(zhì)糖類2.探索過程蛋白質(zhì)—時間實例(實驗)結(jié)論(假說)1959年電鏡下細(xì)胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)羅伯特森認(rèn)為所有的細(xì)胞膜都由

三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成,是一種

的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)1970年人—鼠細(xì)胞融合實驗細(xì)胞膜具有

1972年流動鑲嵌模型辛格和尼科爾森提出了細(xì)胞膜的

脂質(zhì)—蛋白質(zhì)靜態(tài)流動性流動鑲嵌模型四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1.結(jié)構(gòu)模型及解讀圖中a名稱:

地位:膜的

特點:具有

磷脂雙分子層基本支架流動性圖中b名稱:

位置特點:大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以

的圖中c名稱:

位置:細(xì)胞膜的外表面功能:

和細(xì)胞間的信息傳遞等蛋白質(zhì)分子嵌入運動糖蛋白細(xì)胞表面的識別2.結(jié)構(gòu)特點具有

性。流動[正誤判斷](1)細(xì)胞膜是細(xì)胞的一道屏障,只有細(xì)胞需要的物質(zhì)才能進入,有害的物質(zhì)絕對不能進入。(

)提示:細(xì)胞膜控制物質(zhì)進出的功能是相對的,環(huán)境中一些對細(xì)胞有害的物質(zhì)有可能進入。(2)細(xì)胞之間的信息交流必須依賴于細(xì)胞膜上的受體。(

)提示:細(xì)胞間的信息交流不一定要依賴于細(xì)胞膜上的受體,如高等植物細(xì)胞之間可通過胞間連絲進行信息交流?！痢?3)提取哺乳動物成熟紅細(xì)胞的脂質(zhì),鋪展成的單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍,說明細(xì)胞膜中的磷脂分子排列為連續(xù)的兩層。(

)(4)歐文頓通過對膜成分的提取和鑒定,認(rèn)識到細(xì)胞膜的主要組成成分中有脂質(zhì)。(

)提示:歐文頓沒有對膜成分進行提取和鑒定。(5)細(xì)胞膜內(nèi)外都有糖被即糖蛋白,但是它們的分布不是均勻?qū)ΨQ的。(

)提示:糖被位于細(xì)胞膜的外側(cè),只有細(xì)胞膜外側(cè)的糖蛋白才稱為糖被?！獭痢撂骄堪浮せ犹骄刻骄恳患?xì)胞膜的功能「問題情境」閱讀下列資料,回答問題。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(xì)胞。資料2

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)皮素在皮膚中分布不均是產(chǎn)生色斑的主要原因。內(nèi)皮素拮抗劑可以進入皮膚并和細(xì)胞膜上的黑色素受體結(jié)合,使內(nèi)皮素失去作用。(1)資料1說明細(xì)胞膜具有什么功能?具體體現(xiàn)是什么?細(xì)胞膜的這種作用是絕對的嗎?提示:控制物質(zhì)進出細(xì)胞的功能。主要體現(xiàn)在對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收對代謝廢物的排出,以及防止細(xì)菌、病毒的侵入等方面。細(xì)胞膜的這種控制作用是相對的,而不是絕對的。(2)資料2說明細(xì)胞膜具有什么功能?提示:細(xì)胞膜具有進行細(xì)胞間的信息交流的功能。(3)在原始海洋中,生命起源過程中至關(guān)重要的階段是膜的出現(xiàn)。這一提法的重要依據(jù)是什么?提示:細(xì)胞膜將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開,產(chǎn)生了原始的細(xì)胞,并成為相對獨立的系統(tǒng),保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。歸納總結(jié)1.控制物質(zhì)進出細(xì)胞功能的驗證(1)染色劑進入實驗。(2)色素透出實驗。2.對細(xì)胞信息交流的兩個認(rèn)知誤區(qū)(1)三種信息交流方式是發(fā)生于細(xì)胞與細(xì)胞之間的,而不是細(xì)胞內(nèi)的信息交流。(2)并非細(xì)胞間的信息交流都依賴于細(xì)胞膜上的受體蛋白,如高等植物細(xì)胞之間通過形成通道(胞間連絲)的方式進行信息交流。1.如圖,下列關(guān)于細(xì)胞間信息交流的說法,錯誤的是(

)A.若圖Ⅱ中②為受體,其化學(xué)組成可能是糖蛋白B.所有細(xì)胞間信息交流都需要借助細(xì)胞膜上受體才能完成C.細(xì)胞A產(chǎn)生的激素隨血液運輸?shù)郊?xì)胞B處,再與相應(yīng)受體發(fā)生特異性結(jié)合D.若圖Ⅱ表示精子與卵細(xì)胞的識別,兩細(xì)胞通過細(xì)胞膜直接接觸完成信息傳遞「即時應(yīng)用」√解析:圖Ⅱ中②為受體,其化學(xué)組成是糖蛋白,具有識別和接收信號的功能;細(xì)胞間信息交流的方式除圖Ⅰ、圖Ⅱ中所示的兩種外,還可通過胞間連絲進行,該方式不需借助細(xì)胞膜;細(xì)胞A產(chǎn)生的激素隨血液運輸?shù)郊?xì)胞B處,再與相應(yīng)受體發(fā)生特異性結(jié)合,實現(xiàn)細(xì)胞間的信息交流;圖Ⅱ表示的是細(xì)胞膜直接接觸,①表示信號分子,②表示受體,精子和卵細(xì)胞之間的識別和結(jié)合是通過該方式完成。2.異體器官移植手術(shù)往往很難成功,這主要是細(xì)胞膜的識別作用導(dǎo)致了排異反應(yīng)。此過程體現(xiàn)的細(xì)胞膜功能是(

)A.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開B.具有選擇透過性C.進行細(xì)胞間的信息交流D.控制物質(zhì)進出細(xì)胞√解析:異體細(xì)胞間的排斥,依靠細(xì)胞之間的相互識別,體現(xiàn)了細(xì)胞間信息交流的功能。長句應(yīng)答臺盼藍染液染色時,活細(xì)胞不能被染色,而死細(xì)胞能被染色的原因是

。臺盼藍染液為細(xì)胞不需要的物質(zhì),不能通過細(xì)胞膜進入細(xì)胞,所以活細(xì)胞不被染色,而死細(xì)胞的細(xì)胞膜不具有控制物質(zhì)進出細(xì)胞的功能,所以臺盼藍能進入細(xì)胞中,將死細(xì)胞染色探究二對細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索「問題情境」1.閱讀下列關(guān)于細(xì)胞膜成分的資料,并完成下列問題。資料1

1895年,歐文頓發(fā)現(xiàn):凡溶于脂質(zhì)的物質(zhì)容易穿過細(xì)胞膜;不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)不容易穿過細(xì)胞膜。資料2

1935年,丹尼利和戴維森研究了細(xì)胞膜的張力,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力。由于人們已發(fā)現(xiàn)了油脂滴表面如果吸附有蛋白質(zhì)成分則表面張力會降低。資料3科學(xué)家陸續(xù)測定了不同細(xì)胞的生物膜的化學(xué)組成如下表:生物膜蛋白質(zhì)/%脂質(zhì)/%糖類/%人的CNS髓鞘2079少人的紅細(xì)胞膜49438大鼠的肝細(xì)胞核膜59352.9內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜6733少線粒體外膜5248少線粒體內(nèi)膜7624少(1)歐文頓實驗結(jié)果得出的推論是什么?提示:細(xì)胞膜的主要組成成分中有脂質(zhì)。(2)如何進一步研究確定細(xì)胞膜的脂質(zhì)成分的類型?提示:利用哺乳動物成熟的紅細(xì)胞制備出純凈的細(xì)胞膜,進行化學(xué)分析,得知細(xì)胞膜中的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇,其中,磷脂含量最多。(3)請根據(jù)資料3概述生物膜的組成成分。提示:生物膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成,此外,還有少量的糖類。2.閱讀下列關(guān)于細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的資料,并完成下列問題。資料4

1917年,科學(xué)家朗繆爾把溶有膜脂的揮發(fā)性溶劑傾倒在水面上,溶劑揮發(fā)掉,而脂類分子可在水面上鋪開成一層,并且測出脂類分子的極性一端被吸附在水分子上,而非極性一端直立在水面上(如下圖)。資料5

1925年,戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì),在空氣—水界面上鋪展成單分子層,測得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。資料6

1959年,羅伯特森利用電子顯微鏡拍攝到了細(xì)胞膜的圖像為暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu),測定細(xì)胞膜的厚度為7～8nm,恰好是單層磷脂膜厚度的兩倍,而按照“三明治”模型,加上兩側(cè)的蛋白質(zhì),膜的總厚度應(yīng)當(dāng)超過20nm。材料7人—鼠細(xì)胞融合實驗(4)資料4朗繆爾實驗說明組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有何特點?提示:組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)分子是兩性分子,有親水端和疏水端。(5)資料5說明細(xì)胞膜上磷脂分子應(yīng)如何排列?提示:細(xì)胞膜上磷脂分子可能以雙分子層的形式排列,具體如圖所示:(6)羅伯特森的蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)的靜態(tài)膜結(jié)構(gòu)模型能解釋膜的哪些功能?不能解釋哪些功能?提示:能解釋蛋白質(zhì)可以幫助物質(zhì)運輸。不能解釋細(xì)胞的生長、膜的變形運動等。(7)人—鼠細(xì)胞融合實驗說明了什么?提示:細(xì)胞膜具有流動性。3.以下對細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索,敘述錯誤的是(

)A.辛格和尼科爾森認(rèn)為構(gòu)成膜的磷脂分子和大多數(shù)的蛋白質(zhì)分子是可以運動的B.羅伯特森根據(jù)電鏡下細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu),提出細(xì)胞膜靜態(tài)模型假說C.根據(jù)細(xì)胞的表面張力低于油—水界面的表面張力,推測細(xì)胞膜除脂質(zhì)外,可能還有蛋白質(zhì)D.歐文頓提取了植物細(xì)胞膜,進行通透性實驗,證明了細(xì)胞膜的主要組成成分中有脂質(zhì)「即時應(yīng)用」√解析:歐文頓對植物細(xì)胞的通透性進行了多次實驗,發(fā)現(xiàn)溶于脂質(zhì)的物質(zhì),容易穿過細(xì)胞膜,根據(jù)“相似相溶原理”,由此推測細(xì)胞膜的主要組成成分中有脂質(zhì)。4.人細(xì)胞、鼠細(xì)胞融合實驗是用帶有不同熒光染料的抗體標(biāo)記兩種細(xì)胞的膜蛋白,一段時間后兩種膜蛋白能在雜種細(xì)胞膜上均勻分布形成嵌合體。如圖是相關(guān)實驗記錄,下列說法錯誤的是(

)A.當(dāng)溫度增加到15℃以上,膜的流動性發(fā)生變化B.圖中數(shù)據(jù)說明融合時間越長形成的嵌合體越多C.溫度對膜蛋白的運動有影響D.該實驗證明膜蛋白能夠運動√解析:題圖中橫坐標(biāo)是溫度,也就是說自變量是溫度,所以圖中數(shù)據(jù)不能說明融合時間越長形成的嵌合體越多。長句應(yīng)答人細(xì)胞、鼠細(xì)胞融合實驗是在37℃條件下進行的,溫度對細(xì)胞融合的速率產(chǎn)生的影響是

。溫度通過影響分子運動的速率,進而影響細(xì)胞融合的速率探究三流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容「問題情境」1972年,辛格和尼科爾森提出細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型。細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)示意圖如下:(1)圖中細(xì)胞膜的外側(cè)是A側(cè)還是B側(cè)?判斷依據(jù)是什么?提示:A側(cè)是外側(cè)。糖被只分布在細(xì)胞膜的外側(cè),A側(cè)有糖被,所以A側(cè)是外側(cè)。(2)組成細(xì)胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子都是可以運動的,說明細(xì)胞膜具有什么樣的結(jié)構(gòu)特點呢?提示:說明細(xì)胞膜具有一定的流動性。(3)研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)具有運輸物質(zhì)的功能,且在行使運輸功能時具有選擇性,如細(xì)胞膜上有專門運輸葡萄糖的載體蛋白,這說明細(xì)胞膜具有什么功能特點呢?提示:說明細(xì)胞膜具有選擇透過性。5.如圖是細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模式圖,下列相關(guān)敘述正確的是(

)A.若該圖表示動物細(xì)胞膜,則乙面為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)B.①是蛋白質(zhì),與糖類結(jié)合形成糖蛋白,是細(xì)胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu)C.③是磷脂分子的頭端,具有疏水性,④是磷脂分子的尾端,具有親水性D.③處分子可以側(cè)向自由運動,②不可以運動「即時應(yīng)用」√解析:糖蛋白位于細(xì)胞膜外側(cè),可以判斷甲面是細(xì)胞膜的外側(cè),乙面是細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè),若題圖表示動物細(xì)胞膜,則乙面為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì);①是蛋白質(zhì),與糖類結(jié)合形成糖蛋白,但是糖蛋白并非細(xì)胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu),如高等植物細(xì)胞間可以通過胞間連絲進行物質(zhì)和信息的交流,不需要糖蛋白;③是磷脂分子的頭部,具有親水性,④是磷脂分子的尾部,具有疏水性;③處分子即磷脂分子可以側(cè)向自由運動,大多數(shù)②蛋白質(zhì)也是可以運動的,例如載體蛋白、離子通道蛋白。6.在人類對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程中,羅伯特森提出的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型與流動鑲嵌模型的相同點是(

)A.兩種模型都認(rèn)為磷脂雙分子層是膜的基本支架B.兩種模型都認(rèn)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(rèn)為組成細(xì)胞膜的主要物質(zhì)是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)D.兩種模型都認(rèn)為組成細(xì)胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運動√解析:磷脂雙分子層是膜的基本支架,這是流動鑲嵌模型的內(nèi)容;蛋白質(zhì)分子均勻排列在脂質(zhì)分子的兩側(cè)是三層結(jié)構(gòu)模型的內(nèi)容;不論是三層結(jié)構(gòu)模型還是流動鑲嵌模型都是建立在細(xì)胞膜主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成這一基礎(chǔ)之上;三層結(jié)構(gòu)模型是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)模型,流動鑲嵌模型認(rèn)為組成細(xì)胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運動的。方法技巧判斷細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)與外側(cè)的技巧(1)依據(jù):細(xì)胞膜中的糖類與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白或糖脂,糖被只分布于細(xì)胞膜外側(cè)。(2)方法:有糖被的一側(cè)為細(xì)胞膜的外側(cè),另一側(cè)為細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)。課堂小結(jié)思維導(dǎo)圖金句必備1.細(xì)胞膜的主要功能:(1)將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開;(2)控制物質(zhì)進出細(xì)胞;(3)進行細(xì)胞間的信息交流。2.細(xì)胞間信息交流的方式常見的有三種:通過化學(xué)物質(zhì)傳遞信息,如通過激素傳遞信息;通過細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息,如精子和卵細(xì)胞之間的識別和結(jié)合;通過細(xì)胞之間形成通道傳遞信息,如高等植物細(xì)胞之間的胞間連絲。3.流動鑲嵌模型認(rèn)為,磷脂雙分子層是膜的基本支架,蛋白質(zhì)分子鑲在、嵌入或貫穿于磷脂雙分子層中。4.細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點是具有流動性,功能特點是具有選擇透過性。5.糖被一般分布于細(xì)胞膜的外表面,與細(xì)胞表面的識別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能有關(guān)。6.功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜,蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。隨堂檢測1.如圖表示細(xì)胞膜部分功能模式圖。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(xì)胞的物質(zhì)對細(xì)胞都有利C.胰島素調(diào)控生命活動可用圖③表示D.高等植物相鄰的細(xì)胞可通過功能④進行信息交流√12341234解析:細(xì)胞膜是系統(tǒng)的邊界,在生命起源過程中具有重要作用,它將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開,產(chǎn)生了原始的細(xì)胞,并成為相對獨立的系統(tǒng);功能②表示物質(zhì)進出細(xì)胞,一般是吸收有利物質(zhì),但細(xì)胞膜控制物質(zhì)進出細(xì)胞的作用是相對的,一些有害物質(zhì)也有可能進入細(xì)胞;激素調(diào)控生命活動需要與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合,將信息傳遞給靶細(xì)胞,可用圖③表示;相鄰的高等植物細(xì)胞可通過功能④(胞間連絲)進行信息交流。2.一種聚聯(lián)乙炔細(xì)胞膜識別器已問世,它是通過物理作用把類似于細(xì)胞膜上具有分子識別功能的物質(zhì)鑲嵌到聚聯(lián)乙炔囊泡中,組裝成納米尺寸的生物傳感器。它在接觸到細(xì)菌、病毒時可以發(fā)生顏色變化,用以檢測細(xì)菌、病毒。這類被鑲嵌進去的物質(zhì)很可能含有(

)A.磷脂和蛋白質(zhì) B.糖蛋白C.膽固醇和多糖 D.膽固醇和蛋白質(zhì)√2341解析:細(xì)胞膜上的磷脂和膽固醇沒有識別的功能,因此,這類被鑲嵌進去的物質(zhì)不可能是磷脂和膽固醇;細(xì)胞膜上的糖類和蛋白質(zhì)在一起構(gòu)成的糖蛋白具有識別功能,因此被鑲嵌的物質(zhì)很可能是糖蛋白。23413.異體器官移植手術(shù)往往很難成功,最大的障礙就是異體細(xì)胞間的排斥。這主要是由于細(xì)胞膜具有識別作用,完成這種生理功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是(

)A.細(xì)胞膜由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成B.細(xì)胞膜的表面有糖蛋白C.細(xì)胞膜具有一定的流動性D.磷脂雙分子層是膜的基本支架√3412解析:細(xì)胞膜的表面有糖蛋白,與細(xì)胞表面識別有密切關(guān)系。4.如圖是由磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體,它可以作為藥物的運載體,將藥物運送到特定的細(xì)胞發(fā)揮作用。請回答下列問題。1234(1)根據(jù)磷脂分子的特性判斷,屬于水溶性藥物的是

(填“藥物甲”或“藥物乙”),理由是

。

藥物乙藥物乙位于脂質(zhì)體中央,與親水性的磷脂頭部接觸1234解析:(1)根據(jù)磷脂分子的特性判斷,由于藥物乙處于脂質(zhì)體的中央,和親水性的磷脂頭部接觸,說明藥物乙屬于水溶性藥物。(2)脂質(zhì)體通過其結(jié)構(gòu)本身具有的

(填“流動性