3.1 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1節(jié)

第3章

細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)人教版高中生物必修1細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.歸納并闡明細(xì)胞膜的基本功能(重點)。2.運用結(jié)構(gòu)與功能觀，通過對細(xì)胞膜成分與結(jié)構(gòu)的探索資料分析，說出細(xì)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(xì)胞是自然界中較大的細(xì)胞，卵黃膜可看作是卵細(xì)胞膜，只有卵黃膜完好時，才能維持卵細(xì)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(lán)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(xì)胞膜什么功能？有什么意義呢？細(xì)胞膜的功能一對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)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(jìn)化出原始生命產(chǎn)生了原始的細(xì)胞，并成為相對獨立的系統(tǒng)。細(xì)胞膜保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。細(xì)胞膜出現(xiàn)意義將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開—系統(tǒng)的邊界1分析細(xì)胞膜的功能任務(wù)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(jìn)入蓮藕細(xì)胞。資料2

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)胞不會被著色。1.材料1蓮藕“出淤泥而不染”和材料2中活細(xì)胞不能被染色，體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有__________________的功能?？刂莆镔|(zhì)進(jìn)出細(xì)胞死細(xì)胞活細(xì)胞閱讀材料，回答下列問題：分析細(xì)胞膜的功能任務(wù)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(jìn)入蓮藕細(xì)胞。資料2

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)胞不會被著色。死細(xì)胞活細(xì)胞閱讀材料，回答下列問題：2.活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染成藍(lán)色的原因是什么？活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性，臺盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過細(xì)胞膜。而死細(xì)胞的細(xì)胞膜失去了控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能，臺盼藍(lán)能通過細(xì)胞膜進(jìn)入死細(xì)胞。核CO2細(xì)胞產(chǎn)物代謝廢物O2

營養(yǎng)物質(zhì)細(xì)胞膜以上說明細(xì)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(jìn)出細(xì)胞2資料3：施萊登和施旺在細(xì)胞學(xué)說中強調(diào)“細(xì)胞既是一個相對獨立的單位，又對與其他細(xì)胞構(gòu)成的整體起作用”。由此說明多細(xì)胞生物體的生命活動必須依賴于細(xì)胞之間的協(xié)調(diào)配合才能完成。這體現(xiàn)了細(xì)胞膜的什么功能呢？受體血管細(xì)胞分泌化學(xué)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(xì)胞1、化學(xué)本質(zhì)：糖蛋白2、作用：接受激素等化學(xué)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(jìn)行細(xì)胞間的信息交流3靶細(xì)胞發(fā)出信號的細(xì)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(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一個細(xì)胞傳遞給另一個細(xì)胞。例如，精子和卵細(xì)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(xì)胞能夠識別和結(jié)合。②直接交流進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流3思考：所有細(xì)胞間的信息交流都需要膜上的受體嗎？胞間連絲③植物細(xì)胞通過

傳遞信息。通道（胞間連絲）強調(diào)：通道交流不需要細(xì)胞膜上的受體進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流3跟蹤訓(xùn)練1.如圖表示細(xì)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(jìn)入細(xì)胞的物質(zhì)對細(xì)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(xì)胞可通過功能④進(jìn)行信息交流√跟蹤訓(xùn)練功能①表示細(xì)胞膜將細(xì)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(xì)胞，并成為相對獨立的系統(tǒng)，A正確；功能②表示細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，一般是吸收有利物質(zhì)，但有些有害物質(zhì)也能進(jìn)入細(xì)胞，說明細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能是相對的，B錯誤；功能③表示進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流，激素通過與靶細(xì)胞膜上受體的識別來調(diào)控生命活動，C正確。跟蹤訓(xùn)練2.如圖為細(xì)胞間信息交流的三種方式，下列有關(guān)敘述錯誤的是

A.這三種方式中都需要信號分子與細(xì)胞膜上的受體進(jìn)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?xì)胞對其生命活動進(jìn)行調(diào)節(jié)C.圖乙可表示同種動物精子和卵細(xì)胞之間的識別和結(jié)合D.圖丙可表示高等植物細(xì)胞間通過胞間連絲相互連接并進(jìn)行信息交流√跟蹤訓(xùn)練圖示三種方式中，丙中胞間連絲不需要信號分子與細(xì)胞膜上的受體進(jìn)行識別與結(jié)合，甲種方式的受體也不一定在細(xì)胞膜上，A錯誤。易錯警示對細(xì)胞間信息交流的兩個認(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)細(xì)胞間信息交流并非都依賴于細(xì)胞膜上的受體蛋白，如通過細(xì)胞通道的信息交流方式；而某些通過化學(xué)物質(zhì)傳遞信息和通過細(xì)胞膜接觸傳遞信息大都依賴于細(xì)胞膜上的受體蛋白。細(xì)胞膜的功能一對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)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(xì)胞膜，不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，不容易通過細(xì)胞膜。細(xì)胞膜的主要組成成分中有脂質(zhì)【思考】歐文頓對細(xì)胞膜的組成成分作出怎樣的推測？細(xì)胞膜成分的探索1【資料5】科學(xué)家利用哺乳動物成熟紅細(xì)胞作為實驗材料，制備出純凈的細(xì)胞膜，并對細(xì)胞膜的成分進(jìn)行分析，得出組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多?！舅伎肌繛槭裁催x擇哺乳動物成熟紅細(xì)胞來制備細(xì)胞膜？①無細(xì)胞壁，細(xì)胞容易吸水漲破；②無細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器，易制得純凈的細(xì)胞膜。細(xì)胞膜成分的探索1【資料6】1935年，英國學(xué)者丹尼利和戴維森發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表面張力明顯低于油水界面的表面張力；當(dāng)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?！舅伎肌恳陨腺Y料說明細(xì)胞膜中還可能含有什么物質(zhì)？推測：細(xì)胞膜除含有脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。細(xì)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(xì)胞膜具有)脂質(zhì)磷脂蛋白質(zhì)C、H、O+N（+P、N）細(xì)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(xì)胞、肝細(xì)胞、大腸桿菌的細(xì)胞膜都承擔(dān)著非常復(fù)雜繁多的生理功能，它們的細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量均較多。細(xì)胞膜的功能主要由

決定，功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，

的

和

越多?！舅伎肌坑缮鲜霾牧戏治觯?xì)胞膜功能的復(fù)雜程度主要與哪種

成分相關(guān)聯(lián)？蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)種類數(shù)量(2)細(xì)胞膜成分與功能的關(guān)系：細(xì)胞膜的成分21.分析細(xì)胞膜中磷脂分子的排布特點(磷脂分子的結(jié)構(gòu)如圖所示)結(jié)構(gòu)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(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索3(2)若細(xì)胞內(nèi)外均為水環(huán)境，細(xì)胞膜中的磷脂分子應(yīng)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(xì)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(guān)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(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)中蛋白質(zhì)的分布方式。該模型可以解釋細(xì)胞的哪些功能？不能解釋哪些現(xiàn)象？蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜兩側(cè)可以幫助細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)運輸?shù)?，但是錯誤的將細(xì)胞膜描述為靜態(tài)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，無法解釋細(xì)胞的生長和分裂、變形蟲的運動、受精時細(xì)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(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)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。【資料2】按照“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”模型，細(xì)胞膜的厚度應(yīng)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(yīng)當(dāng)超過20nm。但是羅伯特森電鏡下的細(xì)胞膜的厚度約為7～8nm。2.分析細(xì)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(biāo)記人的細(xì)胞和鼠的細(xì)胞，然后將人—鼠細(xì)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(xì)胞膜表面。(3)通過人—鼠細(xì)胞融合的結(jié)果，可以得出什么結(jié)論？細(xì)胞膜具有流動性2.分析細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)分子的排布特點2.分析細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)分子的排布特點【資料4】20世紀(jì)60年代，冰凍蝕刻技術(shù)得到了應(yīng)用?？茖W(xué)家將細(xì)胞進(jìn)行快速低溫冷凍，用冷刀將細(xì)胞標(biāo)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(shù)處理，科學(xué)家在電子顯微鏡下觀察到，細(xì)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(shù)研究細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)(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(xùn)練3.如圖表示各種細(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)胞膜的功能越簡單，所含蛋白質(zhì)的數(shù)量越多D.蛋白質(zhì)在進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流中具有重要作用√跟蹤訓(xùn)練細(xì)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(xì)胞膜的主要成分，糖類不是主要成分，A錯誤；細(xì)胞膜中脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的含量變化與細(xì)胞膜的功能有關(guān)，功能越復(fù)雜的細(xì)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(xì)胞間的信息交流功能與蛋白質(zhì)的關(guān)系，D錯誤。跟蹤訓(xùn)練4.人類對生物膜結(jié)構(gòu)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(xì)胞膜，由此推測細(xì)胞膜的主要組成成分中有脂質(zhì)B.熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合，說明細(xì)胞膜具有流動性C.電鏡下細(xì)胞膜呈暗—亮—暗結(jié)構(gòu)，羅伯特森認(rèn)為生物膜由脂質(zhì)—蛋白

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

的2倍，由此推測細(xì)胞膜中的磷脂分子排列為連續(xù)的兩層√電鏡下細(xì)胞膜呈清晰的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)，羅伯特森認(rèn)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(gòu)構(gòu)成，C錯誤。細(xì)胞膜的功能一對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)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(chǔ)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(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A

B

C

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

A.細(xì)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(xì)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(xì)胞膜的外側(cè)D.細(xì)胞膜具有流動性與圖中①③都有關(guān)√細(xì)胞膜兩側(cè)的分布不具有對稱性，A錯誤。跟蹤訓(xùn)練6.磷脂分子構(gòu)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(xì)胞結(jié)合可實現(xiàn)定向給藥。下列有關(guān)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(xì)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(xì)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(xì)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(jìn)出3.信息交流1.將細(xì)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(gòu)特點（選擇透過性）（流動性）功能成分與結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜夯基礎(chǔ)查落實1.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)胞間的信息交流。2.多細(xì)胞生物體內(nèi)各個細(xì)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(xì)胞膜，說明細(xì)胞膜中含有脂質(zhì)。4.細(xì)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(fù)雜的細(xì)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(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點是具有流動性，主要表現(xiàn)為構(gòu)成膜的磷脂分子可以側(cè)向自由移動，膜中的蛋