高中生物人教版必修1課件第3章第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能

第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能第3章2021內(nèi)容索引0102課前篇自主預(yù)習(xí)課堂篇探究學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過“問題探討”及分析細(xì)胞膜的功能,概述細(xì)胞膜作為系統(tǒng)邊界的功能。2.通過分析細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型建立的歷程及其他資料,能基于事實(shí)和證據(jù)進(jìn)行推理提出或否定假說(或模型),加深對(duì)“模型與建?！钡睦斫?感悟科學(xué)在質(zhì)疑與創(chuàng)新中不斷發(fā)展。3.通過概括、比較不同細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型,說出不同模型的要點(diǎn),闡釋流動(dòng)鑲嵌模型。4.通過“脂質(zhì)體藥物”的分析,體會(huì)科學(xué)知識(shí)與解決現(xiàn)實(shí)問題之間的密切聯(lián)系,增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。課前篇自主預(yù)習(xí)一、細(xì)胞膜的功能1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開,保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞(1)細(xì)胞膜的控制作用具有普遍性:細(xì)胞需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以進(jìn)入細(xì)胞;細(xì)胞不需要的物質(zhì)不易進(jìn)入細(xì)胞;將抗體或激素分泌到細(xì)胞外;將細(xì)胞產(chǎn)生的廢物排出細(xì)胞。(2)細(xì)胞膜的控制作用具有相對(duì)性:環(huán)境中對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)也有可能進(jìn)入細(xì)胞,如某些病毒、病菌侵入細(xì)胞,使生物體患病。要點(diǎn)筆記

細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的能力是相對(duì)的。3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流

方式通過信息分子間接交流細(xì)胞間直接交流經(jīng)特殊通道交流說明通過細(xì)胞分泌的化學(xué)物質(zhì)(如激素)間接傳遞信息通過相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息通過相鄰兩個(gè)細(xì)胞之間形成通道傳遞信息舉例內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的激素經(jīng)血液運(yùn)輸作用于靶細(xì)胞精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別高等植物細(xì)胞間通過胞間連絲進(jìn)行信息交流方式通過信息分子間接交流細(xì)胞間直接交流經(jīng)特殊通道交流圖示

二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索1.1895年,歐文頓對(duì)植物細(xì)胞進(jìn)行通透性實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)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。據(jù)此推測(cè)細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。2.1925年,戈特和格倫德爾提取的脂質(zhì)在空氣—水界面形成單分子層,發(fā)現(xiàn)單分子層的面積恰好為紅細(xì)胞表面積的2倍,它們推斷細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。3.1935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,推測(cè)細(xì)胞膜除含有脂質(zhì)分子外,可能還附有蛋白質(zhì)?！疚⑺伎肌?/p>

最初對(duì)細(xì)胞膜成分的認(rèn)識(shí),是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析,還是通過對(duì)膜成分的提取與檢測(cè)?答案

最初對(duì)細(xì)胞膜成分的認(rèn)識(shí),是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析得出的。預(yù)習(xí)反饋1.判斷正誤。(1)細(xì)胞膜的主要成分是脂質(zhì)和糖類。(

×

)(2)組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)中只有磷脂。(

×

)(3)功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜中,脂質(zhì)的種類和數(shù)量越多。(

×

)(4)高等植物細(xì)胞之間的胞間連絲具有物質(zhì)運(yùn)輸?shù)淖饔谩?√)2.連線。

三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1.1959年,羅伯特森在電鏡下看到細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu),結(jié)合其他科學(xué)家的工作,提出了細(xì)胞膜模型假說: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,是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。2.1970年,科學(xué)家將熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞進(jìn)行融合實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。3.在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的基礎(chǔ)上,1972年,辛格和尼科爾森提出為大多數(shù)人所接受的流動(dòng)鑲嵌模型。四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容1.細(xì)胞膜的化學(xué)構(gòu)成細(xì)胞膜主要由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成。2.流動(dòng)鑲嵌模型(1)磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架,水溶性分子或離子不能自由通過,因此具有屏障作用。(2)蛋白質(zhì)分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中: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(gè)磷脂雙分子層。(3)細(xì)胞膜具有流動(dòng)性,主要表現(xiàn)為構(gòu)成膜的磷脂分子可以側(cè)向自由移動(dòng),膜中的蛋白質(zhì)大多也能運(yùn)動(dòng)。細(xì)胞膜的流動(dòng)性對(duì)于細(xì)胞完成物質(zhì)運(yùn)輸、生長(zhǎng)、分裂、運(yùn)動(dòng)等功能都是非常重要的。(4)細(xì)胞膜的外表面還有糖類分子,它和蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成糖蛋白,或與脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂,這些糖類分子叫作糖被。糖被在細(xì)胞生命活動(dòng)中具有重要的功能。例如,糖被與細(xì)胞表面的識(shí)別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能有密切關(guān)系。預(yù)習(xí)反饋1.判斷正誤。(1)細(xì)胞膜內(nèi)、外側(cè)結(jié)構(gòu)具有不對(duì)稱性。(√)(2)磷脂分子構(gòu)成細(xì)胞膜的基本支架。(

×

)(3)組成細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn)動(dòng)的,而磷脂分子是靜止的。(

×

)(4)糖被就是糖蛋白。(

×

)2.下列說法中,與細(xì)胞膜發(fā)現(xiàn)史不一致的是(

)A.歐文頓在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出,膜是由脂質(zhì)組成的B.荷蘭科學(xué)家用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì),在空氣—水界面上鋪展成單分子層,測(cè)得單分子層面積為紅細(xì)胞表面積的2倍。他們由此得出結(jié)論:細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層C.羅伯特森在電鏡下看到細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu),提出所有的細(xì)胞膜都是由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的D.科學(xué)家將不同熒光染料標(biāo)記的人細(xì)胞和鼠細(xì)胞的磷脂分子進(jìn)行融合,證明了細(xì)胞膜的流動(dòng)性答案

D3.在人類對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程中,羅伯特森提出的三層結(jié)構(gòu)模型與流動(dòng)鑲嵌模型的相同點(diǎn)是(

)A.兩種模型都認(rèn)為磷脂雙分子層是構(gòu)成膜的基本支架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)為構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動(dòng)答案

C課堂篇探究學(xué)習(xí)探究點(diǎn)一細(xì)胞膜的功能1.蓮“出淤泥而不染”體現(xiàn)了細(xì)胞膜的什么功能?這種功能的具體體現(xiàn)是什么?答案

控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。主要體現(xiàn)在對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收及對(duì)代謝廢物的排出,防止有害物質(zhì)進(jìn)入。2.驗(yàn)證細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞

實(shí)驗(yàn)處理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象現(xiàn)象解釋利用紅墨水處理正常玉米種子和煮熟的玉米種子煮熟的玉米__________

將有顏色的植物組織放入清水中,然后分別用高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿處理,觀察實(shí)驗(yàn)前后清水的顏色變化呈現(xiàn)出植物

種子變紅煮熟的玉米種子細(xì)胞死亡,細(xì)胞膜喪失控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能,紅墨水中的色素分子可以大量進(jìn)入細(xì)胞,使細(xì)胞呈紅色,正常種子的細(xì)胞不會(huì)變紅組織的顏色處理前清水無顏色變化,處理后植物組織細(xì)胞死亡,細(xì)胞膜失去控制物質(zhì)進(jìn)出的功能,清水呈現(xiàn)出植物組織的顏色【探究應(yīng)用】1.科研上常用“染色排除法”鑒別活細(xì)胞和死細(xì)胞。例如,用臺(tái)盼藍(lán)染色,喪失活性的細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色,而正常的活細(xì)胞不著色,從而判斷細(xì)胞是否死亡。這所體現(xiàn)的細(xì)胞膜功能是(

)A.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開 B.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞C.吸收外界營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) D.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流答案

B解析

臺(tái)盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)。用臺(tái)盼藍(lán)染色,喪失活性的細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色,而正常的活細(xì)胞不著色,體現(xiàn)了細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。2.多細(xì)胞生物體內(nèi)實(shí)現(xiàn)各個(gè)細(xì)胞間的功能協(xié)調(diào)依賴于(

)A.細(xì)胞間的物質(zhì)和能量交換B.細(xì)胞間的信息交流C.細(xì)胞間的物質(zhì)交換和B兩項(xiàng)答案

D解析

多細(xì)胞生物體內(nèi),各細(xì)胞之間都不是孤立存在的,它們之間必須保持功能的協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)這種協(xié)調(diào)性依賴于細(xì)胞間的物質(zhì)、能量的交換和信息的交流。3.細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。下列有關(guān)這一功能的理解,不正確的是(

)A.細(xì)胞需要的物質(zhì)可以進(jìn)入細(xì)胞B.細(xì)胞不需要的物質(zhì)一般不能進(jìn)入細(xì)胞C.細(xì)胞中的成分如核酸等不會(huì)流失到細(xì)胞外D.由于細(xì)胞膜的存在,致病的病毒、細(xì)菌等不能進(jìn)入細(xì)胞答案

D解析

細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能主要體現(xiàn)在兩方面:細(xì)胞需要的物質(zhì)可以進(jìn)入細(xì)胞,細(xì)胞不需要的物質(zhì),一般不能進(jìn)入細(xì)胞;細(xì)胞產(chǎn)生的代謝廢物排出細(xì)胞外,細(xì)胞中重要的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)不能排出細(xì)胞。細(xì)胞膜有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能,但這種控制作用是相對(duì)的,一些對(duì)細(xì)胞有害的細(xì)菌或病毒也能進(jìn)入細(xì)胞。4.細(xì)胞之間通過信息交流,保證細(xì)胞間功能的協(xié)調(diào)。下列關(guān)于細(xì)胞間信息交流的說法,錯(cuò)誤的是(

)A.圖1是遠(yuǎn)距離的細(xì)胞間信息交流,圖2是細(xì)胞直接接觸進(jìn)行信息交流B.圖2可以表示精子與卵細(xì)胞的識(shí)別C.圖1表示內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生激素,通過血液循環(huán)最終作用于靶細(xì)胞D.細(xì)胞膜上的受體是細(xì)胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu)答案

D解析

圖1表示通過體液運(yùn)輸來完成的間接交流方式,A細(xì)胞產(chǎn)生的信號(hào)分子與B細(xì)胞上的受體結(jié)合,完成信息交流。圖2表示細(xì)胞膜直接接觸完成細(xì)胞間的信息交流,精子與卵細(xì)胞間的識(shí)別屬于此種方式。這兩種信息交流方式均需受體參與。細(xì)胞間形成通道也可以進(jìn)行信息交流,不需要細(xì)胞膜上的受體參與。探究點(diǎn)二對(duì)細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索科學(xué)探索永無止境,科學(xué)理論是在不斷修正的過程中建立和完善的,這需要探索精神、科學(xué)思維和技術(shù)手段的結(jié)合,細(xì)胞膜的成分與結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)也是科學(xué)家多年不懈努力探索的結(jié)果。下圖表示人類在探索細(xì)胞膜的成分與結(jié)構(gòu)的歷程中所經(jīng)歷的幾件大事。1.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?答案

因?yàn)榱字肿拥念^部親水,尾部疏水,所以在水—空氣界面上磷脂分子是“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(cè)得從哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞中提取的脂質(zhì),鋪成單分子層的面積恰為紅細(xì)胞的表面積的2倍,才得出膜中的脂質(zhì)在細(xì)胞膜中必然排列為連續(xù)的兩層這一結(jié)論。2.結(jié)合磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),試以示意圖的形式畫出多個(gè)磷脂分子在水—空氣界面的排布狀態(tài)和在細(xì)胞膜上的排布狀態(tài),并分析其原因。答案

(1)水—空氣界面:因?yàn)榱字肿拥摹邦^部”親水,“尾部”疏水,所以在水—空氣界面上磷脂分子“頭部”向下與水面接觸,“尾部”則朝向空氣一面。(2)細(xì)胞膜上:因細(xì)胞膜內(nèi)外的液體均為水溶液,依據(jù)磷脂分子“頭部”親水,“尾部”疏水的特點(diǎn),故呈現(xiàn)如圖所示狀態(tài)。3.1959年,羅伯特森提出的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)模型中,“暗”“亮”分別代表什么物質(zhì)?該模型的缺陷是什么?答案

“暗”“亮”分別代表蛋白質(zhì)和磷脂。根據(jù)暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)模型,細(xì)胞膜是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu),無法解釋細(xì)胞的生長(zhǎng)、變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)等現(xiàn)象?！練w納提升】1.細(xì)胞膜的成分成

分所占比例成分說明主要脂質(zhì)約50%①組成細(xì)胞膜的成分中脂質(zhì)含量最高②組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇③組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)中磷脂含量最豐富蛋白質(zhì)約40%①蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜行使功能時(shí)起重要作用②功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜,蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多少量糖類2%~10%①與膜上蛋白質(zhì)或膜上脂質(zhì)結(jié)合成糖蛋白或糖脂②分布在細(xì)胞膜的外表面特別提醒

(1)不同種類的細(xì)胞,細(xì)胞膜的成分及含量不完全相同。(2)細(xì)胞在不同時(shí)期,細(xì)胞膜的成分及含量也會(huì)發(fā)生變化,如癌細(xì)胞表面的糖蛋白減少。(3)各種蛋白質(zhì)在膜上的分布是不對(duì)稱的。(4)利用顏色反應(yīng)可對(duì)細(xì)胞膜組成成分進(jìn)行檢測(cè),如利用雙縮脲試劑檢測(cè)蛋白質(zhì)。2.溫度、膜流動(dòng)性與細(xì)胞生命活動(dòng)的關(guān)系(1)溫度高(適宜)時(shí),膜流動(dòng)性大,有利于生命活動(dòng)的進(jìn)行,但溫度過高,膜的流動(dòng)性過大,甚至破壞了膜的結(jié)構(gòu),反而不利于生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。(2)溫度低時(shí),膜的流動(dòng)性下降,膜的運(yùn)輸功能下降或完全喪失。【探究應(yīng)用】1.(多選)下圖表示各種細(xì)胞膜組成成分的含量:圖示能說明的是(

)A.構(gòu)成細(xì)胞膜的主要成分是蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和糖類B.細(xì)胞膜中的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)含量的變化與細(xì)胞膜的功能有關(guān)C.細(xì)胞膜的功能越復(fù)雜,所含蛋白質(zhì)的數(shù)量越多D.蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜行使功能方面具有重要作用答案

BC解析

由圖中數(shù)據(jù)可知,細(xì)胞膜的組成成分有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和糖類,但主要成分是蛋白質(zhì)和脂質(zhì),A項(xiàng)錯(cuò)誤;細(xì)胞膜的功能越復(fù)雜,蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多,B、C兩項(xiàng)正確;蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜行使功能方面有重要作用,但由圖中信息不能得出該結(jié)論,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.如圖所示為將小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合成雜交細(xì)胞的過程,圖中的“”和“”表示各自膜表面的蛋白質(zhì),下列有關(guān)敘述不正確的是(

)A.圖中膜表面的蛋白質(zhì)構(gòu)成了細(xì)胞膜的基本支架,此外,細(xì)胞膜的主要成分還包括磷脂雙分子層B.細(xì)胞膜的元素組成包括C、H、O、N、PC.該實(shí)驗(yàn)證明了細(xì)胞膜具有流動(dòng)性D.適當(dāng)提高溫度有利于圖示細(xì)胞融合答案

A解析

構(gòu)成細(xì)胞膜基本支架的是磷脂雙分子層;細(xì)胞膜主要由蛋白質(zhì)、脂質(zhì)組成,蛋白質(zhì)分子由C、H、O、N等元素組成,磷脂分子除C、H、O元素外,還含有N、P元素;圖中細(xì)胞融合后,“”和“”代表的蛋白質(zhì)分子在雜交細(xì)胞膜上均勻分布,這說明蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動(dòng),即體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有流動(dòng)性;適當(dāng)提高溫度能加快分子的運(yùn)動(dòng),從而有利于細(xì)胞融合。3.下列關(guān)于細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)探索歷程的說法,不正確的是(

)A.最初通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析得出細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的B.蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為細(xì)胞膜為靜態(tài)的結(jié)構(gòu)C.流動(dòng)鑲嵌模型認(rèn)為構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動(dòng)D.蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型和流動(dòng)鑲嵌模型都認(rèn)為蛋白質(zhì)分子在膜中的分布是不均勻的答案

D解析

蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為蛋白質(zhì)在膜中的分布是均勻的、固定的。探究點(diǎn)三細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型目前,細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型已被大多數(shù)人所接受,下圖就是流動(dòng)鑲嵌模型的示意圖。(1)圖中[⑥]

的基本組成單位是