【高中化學(xué)】細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能 2023-2024學(xué)年高一生物上學(xué)期（人教版2019必修1）

第3章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)必修一分子與細(xì)胞我確信哪怕一個最簡單的細(xì)胞，也比迄今為止設(shè)計出的任何智能電腦更為精巧?！缘灾泻驮菏康戎骶幍摹都?xì)胞生物學(xué)》細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能第3章第1節(jié)目錄

一、新課導(dǎo)入二、任務(wù)探究

三、課堂小結(jié)

四、課堂練習(xí)

1.從系統(tǒng)與環(huán)境關(guān)系的角度，簡述細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界所具有的功能。2.分析細(xì)胞膜組成成分與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，說明細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)，概述流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容。3.學(xué)習(xí)細(xì)胞膜成分與結(jié)構(gòu)的探索歷程，認(rèn)同科學(xué)理論的形成是一個科學(xué)精神、科學(xué)思維和技術(shù)手段結(jié)合下不斷修正與完善的過程。學(xué)習(xí)目標(biāo)用臺盼藍(lán)染液染色后的死細(xì)胞和活細(xì)胞（放大200倍）鑒別動物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍(lán)染液。用它染色時，死細(xì)胞會被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會著色。討論：1、為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？2、據(jù)此推測，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具有什么功能？問題探討新課導(dǎo)入用臺盼藍(lán)染液染色后的死細(xì)胞和活細(xì)胞（放大200倍）鑒別動物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍(lán)染液。用它染色時，死細(xì)胞會被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會著色。討論：1、為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？問題探討新課導(dǎo)入活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性，染料臺盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過細(xì)胞膜，因此活細(xì)胞不被染色。死細(xì)胞的細(xì)胞膜失去控制物質(zhì)出入細(xì)胞的功能，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。用臺盼藍(lán)染液染色后的死細(xì)胞和活細(xì)胞（放大200倍）鑒別動物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍(lán)染液。用它染色時，死細(xì)胞會被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會著色。討論：2、據(jù)此推測，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具有什么功能？問題探討新課導(dǎo)入細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。一、細(xì)胞膜的功能【任務(wù)一】閱讀課本P40-41，勾畫重點(diǎn)內(nèi)容，并思考討論以下問題：1.細(xì)胞膜的功能是什么？2.細(xì)胞膜對于物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有什么特點(diǎn)？3.細(xì)胞膜對物質(zhì)進(jìn)出的控制作用是絕對的嗎？任務(wù)探究原始地球環(huán)境產(chǎn)生了原始的細(xì)胞膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要階段（保障細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定）1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開營養(yǎng)物質(zhì)代謝廢物分泌物（抗體、激素等）病菌、病毒控制的相對性2.細(xì)胞膜能控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞選擇透過性一、細(xì)胞膜的功能【任務(wù)一】閱讀課本P40-41，勾畫重點(diǎn)內(nèi)容，并思考討論以下問題：1.細(xì)胞膜的功能是什么？2.細(xì)胞膜對于物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有什么特點(diǎn)？3.細(xì)胞膜對物質(zhì)進(jìn)出的控制作用是絕對的嗎？內(nèi)分泌細(xì)胞激素受體靶細(xì)胞血液間接交流分泌細(xì)胞激素靶細(xì)胞3.進(jìn)行細(xì)胞之間的交流一、細(xì)胞膜的功能【任務(wù)一】閱讀課本P40-41，勾畫重點(diǎn)內(nèi)容，并思考討論以下問題：1.細(xì)胞膜的功能是什么？2.細(xì)胞膜對于物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有什么特點(diǎn)？3.細(xì)胞膜對物質(zhì)進(jìn)出的控制作用是絕對的嗎？內(nèi)分泌細(xì)胞靶細(xì)胞激素血管靶細(xì)胞發(fā)出信號的細(xì)胞靶細(xì)胞與膜結(jié)合的信號分子高等植物細(xì)胞之間通過胞間連絲進(jìn)行信息交流分泌細(xì)胞（分泌激素）通過體液與靶細(xì)胞之間的聯(lián)系精子和卵細(xì)胞之間直接識別胞間連絲脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等成分是如何組成細(xì)胞膜的呢？3.進(jìn)行細(xì)胞之間的交流一、細(xì)胞膜的功能【任務(wù)一】閱讀課本P40-41，勾畫重點(diǎn)內(nèi)容，并思考討論以下問題：1.細(xì)胞膜的功能是什么？2.細(xì)胞膜對于物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有什么特點(diǎn)？3.細(xì)胞膜對物質(zhì)進(jìn)出的控制作用是絕對的嗎？二、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索【任務(wù)二】1.閱讀課本P42，勾畫各實驗結(jié)論，并思考討論以下問題。最初對細(xì)胞膜成分的認(rèn)識，是通過對現(xiàn)象的推理分析，還是通過對膜成分的提取和檢測？根據(jù)磷脂分子的特點(diǎn)解釋，為什么磷脂在空氣-水界面上鋪展成單分子層？科學(xué)家是如何推導(dǎo)出“脂質(zhì)在細(xì)胞膜中必然排列為連續(xù)的兩層”這一結(jié)論的？磷脂分子在水中能自發(fā)地形成雙分子層，你如何解釋這一現(xiàn)象？由此，你能否就細(xì)胞膜是由磷脂雙分子層構(gòu)成的原因作出分析？如果將磷脂分子置于水-苯的混合溶劑中，磷脂分子將如何分布？1895年E.OvertonE.Overton用500多種物質(zhì)對植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性實驗，推測膜是由脂質(zhì)組成的?？茖W(xué)家利用哺乳動物成熟紅細(xì)胞通過一定的方法制備出純凈的細(xì)胞膜，進(jìn)行化學(xué)分析，得知組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇。

1925年荷蘭科學(xué)家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。

1935年丹尼利和戴維森推測細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。親水端疏水端二、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索【任務(wù)二】1.閱讀課本P42，勾畫各實驗結(jié)論，并思考討論以下問題。二、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索最初對細(xì)胞膜成分的認(rèn)識，是通過對現(xiàn)象的推理分析，還是通過對膜成分的提取和檢測？最初對細(xì)胞膜成分的認(rèn)識，是通過對現(xiàn)象的推理分析得出的。二.根據(jù)磷脂分子的特點(diǎn)解釋，為什么磷脂在空氣-水界面上鋪展成單分子層？科學(xué)家是如何推導(dǎo)出“脂質(zhì)在細(xì)胞膜中必然排列為連續(xù)的兩層”這一結(jié)論的？因為磷脂分子的“頭部”親水，尾部疏水，所以在水-空氣的界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸，“尾部”則朝向空氣的一面?？茖W(xué)家因測得從紅細(xì)胞中提取的脂質(zhì)，鋪成單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍，才得出膜中的脂質(zhì)必然排列為連續(xù)的兩層這一結(jié)論?！救蝿?wù)二】1.閱讀課本P42，勾畫各實驗結(jié)論，并思考討論以下問題。二、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索三.磷脂分子在水中能自發(fā)地形成雙分子層，你如何解釋這一現(xiàn)象？由此，你能否就細(xì)胞膜是由磷脂雙分子層構(gòu)成的原因作出分析？由于磷脂分子有親水的“頭部”和疏水的“尾部”，在水溶液中，朝向水的是“頭部”，“尾部”受水的排斥。當(dāng)磷脂分子的內(nèi)外兩側(cè)均是水環(huán)境時，磷脂分子的“尾部”相對排列在內(nèi)側(cè)，“頭部”則分別朝向兩側(cè)水的環(huán)境，形成磷脂雙分子層。細(xì)胞的內(nèi)外環(huán)境都是水溶液，所以細(xì)胞膜磷脂分子的“頭部”向著膜的內(nèi)外兩側(cè)而“尾部”相對排在內(nèi)側(cè)，形成磷脂雙分子層。四.如果將磷脂分子置于水-苯的混合溶劑中，磷脂分子將如何分布？如果將磷脂分子置于水-苯的混合溶劑中，磷脂的“頭部”將與水接觸，“尾部”與苯接觸，磷脂分子分布成單層?！救蝿?wù)二】2.閱讀課本P43第一段，總結(jié)細(xì)胞膜的成分有哪些？二、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的，此外還有少量的糖類。脂質(zhì)（磷脂最豐富）大約占50%蛋白質(zhì)大約占40%糖類大約占2%—10%

1959年羅伯特森在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)提出生物膜是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”構(gòu)成的三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。電子顯微鏡用電子束照射被檢樣品。由于電子與不同物質(zhì)發(fā)生碰撞而產(chǎn)生不同散射度。由于蛋白質(zhì)電子密度高所以顯暗帶，磷脂分子則電子密度低呈亮帶?！救蝿?wù)二】3.閱讀課本P43第2-4段及圖3-3和圖3-4，總結(jié)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。二、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1970年熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實驗綠色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白紅色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白細(xì)胞融合人細(xì)胞正在融合的細(xì)胞融合細(xì)胞37℃40min小鼠細(xì)胞【任務(wù)二】3.閱讀課本P43第2-4段及圖3-3和圖3-4，總結(jié)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。二、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索膜蛋白可以運(yùn)動、細(xì)胞膜具有流動性?！救蝿?wù)三】閱讀課本P44-45的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容，勾畫重點(diǎn)內(nèi)容，找到流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容，同時思考細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。三、流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容

1972年S.J.Singer&G.Nicolson提出的流動鑲嵌模型并被大多數(shù)人接受。

生物膜的組成：細(xì)胞膜主要是由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的。磷脂雙分子層是膜的基本支架（親水頭部朝外，疏水尾部朝內(nèi)），蛋白質(zhì)分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中。蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌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。膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有流動性（磷脂和大部分的蛋白質(zhì)分子都是可以運(yùn)動的）糖蛋白和糖脂，糖被與細(xì)胞表面的識別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能有密切關(guān)系?！救蝿?wù)三】閱讀課本P44-45的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容，勾畫重點(diǎn)內(nèi)容，找到流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容，同時思考細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。三、流動鑲嵌模型不同種類的細(xì)胞，細(xì)胞膜的成分及其含量不完全相同，如動物細(xì)胞膜中含有一定量的膽固醇，而植物細(xì)胞膜中則沒有，這與細(xì)胞的功能有關(guān)細(xì)胞膜的組分并不是不可變的，如在細(xì)胞癌變過程中，糖蛋白含量下降糖類可分別與蛋白質(zhì)、脂質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白、糖脂，糖蛋白有識別作用功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，其蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多成分特點(diǎn)三、流動鑲嵌模型磷脂雙分子層磷脂分子+蛋白質(zhì)分子+糖類流動性糖蛋白選擇透過性信息交流（細(xì)胞識別）邊界作用控制物質(zhì)進(jìn)出組成鑲嵌、橫跨分布部分物質(zhì)基礎(chǔ)組成可流動導(dǎo)致保證體現(xiàn)跨膜運(yùn)輸正常進(jìn)行結(jié)構(gòu)決定功能課堂小結(jié)課堂練習(xí)1.(2023·浙江省·期末考試)磷脂分子在水中可形成雙層結(jié)構(gòu)，是構(gòu)成生物膜的基本骨架。下列敘述錯誤的是（）A.所有細(xì)胞均含有磷脂B.磷脂既有水溶性部分又有脂溶性部分C.磷脂和油脂均為脂質(zhì)，都可被蘇丹Ⅲ染成橙黃色D.細(xì)胞溶膠中的氧氣進(jìn)入線粒體，需要通過2層磷脂雙分子層【解析】【分析】細(xì)胞膜的主要組成成分是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，其次還有少量糖類；脂質(zhì)中主要是磷脂，磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本骨架?！驹斀狻緼、所有細(xì)胞都有細(xì)胞膜，細(xì)胞膜主要成分是磷脂和蛋白質(zhì)，因此所有細(xì)胞均含有磷脂，A正確；B、磷脂分子由一分子甘油、兩分子脂肪酸、一分子磷酸基團(tuán)和一分子膽堿組成，包括親水的頭部和疏水的尾部，B正確；C、磷脂和油脂均為脂質(zhì)，但油脂被蘇丹Ⅲ染成橙黃色，磷脂不能，C錯誤；D、線粒體是雙層膜，細(xì)胞溶膠中的氧氣進(jìn)入線粒體，需要通過2層膜結(jié)構(gòu)，膜結(jié)構(gòu)的基本骨架是磷脂雙分子層，D正確。課堂練習(xí)2.(2023·陜西省·期末考試)圖甲為細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖，圖乙為磷脂分子結(jié)構(gòu)模式圖。下列有關(guān)描述正確的是（）

A.圖乙分子可識別“自己”和“非己”的成分B.將圖乙平展在水面上，b部分與水面接觸C.圖甲中的③是細(xì)胞膜的基本支架，具有屏障作用D.圖甲中的③可作為氣味分子的受體完成信息的傳遞課堂練習(xí)【解析】【分析】本題考查細(xì)胞膜的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)及功能，意在考查用文字、圖等多種表達(dá)形式準(zhǔn)確地描述生物學(xué)方面的內(nèi)容，及綜合運(yùn)用知識的能力。【解答】A.圖乙為磷脂分子，不具有識別“自己”和“非己”的成分的功能，A錯誤；B.圖乙中的a為磷脂分子親水的頭部、b為磷脂分子疏水的尾部，將磷脂分子平展在水面上，磷脂分子親水的頭部與水面接觸，B錯誤；C.由圖可知，①是多糖、②是蛋白質(zhì)、③是磷脂雙分子層，③是細(xì)胞膜的基本骨架，具有屏障作用，C正確；D.①②組成的糖蛋白可作為氣味分子的受體并完成信息的傳遞，D錯誤。課堂練習(xí)3.(2023·山東省·單元測試)在建立生物膜模型的過程中，實驗技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動作用，下列關(guān)于生物膜結(jié)構(gòu)探索歷程的說法，正確的是（）A.羅伯特森在電鏡下看到了質(zhì)膜（細(xì)胞膜）清晰的亮-暗-亮三層結(jié)構(gòu)B.科學(xué)家用熒光染料標(biāo)記磷脂的實驗表明質(zhì)膜（細(xì)胞膜）具有流動性C.桑格和尼克森認(rèn)為組成生物膜的蛋白質(zhì)分子都是可以運(yùn)動的D.質(zhì)膜（細(xì)胞膜）由兩層磷脂分子組成，外表面的糖蛋白具有識別作用課堂練習(xí)【解析】【分析】本題考查生物膜結(jié)構(gòu)探索歷程，意在考查學(xué)生的識記和理解能力。難度適中。【解答】A.1959年，羅伯特森根據(jù)電鏡下看到的細(xì)胞膜清晰的暗-亮-暗三層結(jié)構(gòu)，A錯誤；B.科學(xué)家用熒光染料標(biāo)記蛋白質(zhì)的實驗表明質(zhì)膜（細(xì)胞膜）具有流動性，B錯誤；C.桑格和尼克森認(rèn)為組成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以動運(yùn)動的，C錯誤；D.質(zhì)膜（細(xì)胞膜）由兩層磷脂分子組成基本骨架，外表面的糖蛋白具有識別作用，D正確。課堂練習(xí)4.(2023·全國·專項測試)科學(xué)家經(jīng)過研究提出了生物膜的流動鑲嵌模型。請分析回答下列問題：（1）在流動鑲嵌模型中，構(gòu)成生物膜基本支架的是________，由于________的分布使生物膜的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出不對稱性。（2）用熒光抗體標(biāo)記的人—鼠細(xì)胞融合的實驗過程及結(jié)果如下圖所示。此實驗結(jié)果直接證明了細(xì)胞膜中的________，由此能較好地解釋細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的________性。（3）通過其他方法測得多種細(xì)胞膜的化學(xué)成分