第3章第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能講義【新教材】人教版高中生物必修第一冊(cè)

1、5細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能核心素養(yǎng)對(duì)接課標(biāo)內(nèi)容要求1 .生命觀念通過對(duì)細(xì)胞膜的學(xué)習(xí)建立生命的概述細(xì)胞都由質(zhì)膜包裹，質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能觀。膜將細(xì)胞與其生活環(huán)境分2 .科學(xué)探究領(lǐng)悟細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)探索過程的科學(xué)開，能控制物質(zhì)進(jìn)出，并參方法。與細(xì)胞間的信息交流。3 .科學(xué)思維流動(dòng)鑲嵌模型及其解讀。課前自主學(xué)習(xí) 教材研讀。探新知 必告知識(shí)感知一、細(xì)胞膜的功能1 .將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開細(xì)胞膜使細(xì)胞成為相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，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)胞需要的食養(yǎng)物質(zhì)可以從外界進(jìn)入細(xì)胞；細(xì)胞不需要的物質(zhì)不容易進(jìn) 入細(xì)胞。(2)細(xì)胞內(nèi)合成的抗體、激素等物質(zhì)和代謝廢物要排到細(xì)胞外

2、，細(xì)胞內(nèi)有用 的成分不會(huì)輕易流失到細(xì)胞外。(3)環(huán)境中一些對(duì)細(xì)胞有害的病菌和病毒有時(shí)候也能進(jìn)入細(xì)胞，說明這種控制作用是相對(duì)的。3 .進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流方式過程通過體液 的運(yùn)輸信號(hào)分子通過血液的運(yùn)輸?shù)竭_(dá)靶細(xì)胞，與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受 住結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞，如胰島素細(xì)胞間直信號(hào)分子和細(xì)胞膜結(jié)合在一起,只能和相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜上的受體接接觸直接接觸傳遞信息，如精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別和結(jié)合細(xì)胞間形 成通道攜帶信息的物質(zhì)可以通過相鄰兩個(gè)細(xì)胞間的通道進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞, 如高等植物細(xì)胞之間的胞間連絲二、對(duì);細(xì)胞膜成分的探索1.探索過程歷程探索內(nèi)容結(jié)論或假說1895年歐文頓對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行了上萬

3、次實(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)胞膜細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的20世紀(jì)初分離出哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞的細(xì)胞 膜，進(jìn)行化學(xué)分析組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂 和膽固醇,其中磷脂含量最 多1925年兩位荷 蘭科學(xué)家戈特 和格倫德爾提取人紅細(xì)胞中的脂質(zhì)鋪展成單 分子層，其面積為紅細(xì)胞表面積的 Z倍細(xì)胞膜中的磷脂分子必然 排列為連續(xù)的兩層1935年英國(guó)學(xué) 者丹尼利和戴 維森研究了細(xì)胞膜的張力推測(cè)細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子 外，可能還附有蛋白質(zhì)2.各成分的比例及功能(1)脂質(zhì)(約占細(xì)胞膜(磷脂(主要)總質(zhì)量的50%)1膽固醇(動(dòng)物細(xì)胞膜)(2)蛋白質(zhì)(約占40%)：與細(xì)胞膜的功能密度相關(guān)

4、，功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜, 蛋白質(zhì)的種類與數(shù)量就越多。(3)糖類(2%10%)：與蛋白質(zhì)分子或脂質(zhì)結(jié)合。三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1 .提出暗一亮一暗的三層結(jié)構(gòu)(1)科學(xué)家：羅伯特森。(2)模型假說：所有的細(xì)胞膜都由蛋白質(zhì)一脂質(zhì)一蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。把細(xì)胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。2 .對(duì)靜態(tài)結(jié)構(gòu)提出質(zhì)疑：20世紀(jì)60年代以后，科學(xué)家對(duì)細(xì)胞膜是靜態(tài)的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑。3 . 1970年熒光標(biāo)記細(xì)胞膜實(shí)驗(yàn)綠色熒光染料且色裴光.鎏料標(biāo)記小網(wǎng)標(biāo)記人細(xì)胞的原蛋白細(xì)胞的膜俄白現(xiàn)象:ff始:0 半發(fā)一色熒光 一一半發(fā)紅色熒光兩種顏色熒光均鈕垃結(jié)論：細(xì)胞腹具右流動(dòng)性4 .科學(xué)方法一提出假說科學(xué)家首先根據(jù)已有的知退和信息提

5、出解釋某一生物學(xué)問題的一種假說， 再用進(jìn)一步的觀察與實(shí)驗(yàn)對(duì)己建立的假說進(jìn)行修正和補(bǔ)充。一種假說最終被接 受或被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容1 .發(fā)現(xiàn)者：辛格和尼科爾森。2 .流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容(1)化學(xué)組成：主要是磷脂分子和蛋白質(zhì)分子。(2)兩種物質(zhì)組成細(xì)胞膜的方式如圖：j名稱：磷脂雙分子層 圖中作用：膜的基本支架【特點(diǎn)：具有流動(dòng)性，名稱：蛋白質(zhì)分子.鑲在磷脂雙分子層表面圖中b三種位置b.部分或全部鐫人磷脂雙分子層中L.貫交于整個(gè)磷脂雙分子層、特點(diǎn)：大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn)動(dòng)的圖中C名稱：施被位置：細(xì)胞膜的外表面作用：保護(hù)、潤(rùn)滑和細(xì)胞

6、識(shí)別等3 .細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：流動(dòng)性。4 .細(xì)胞膜的功能特性：選擇透過性。匚二事K嵯斷口判斷對(duì)錯(cuò)（正確的打“ J ”，錯(cuò)誤的打“ X ”）1 .細(xì)胞間的信息交流都是通過細(xì)胞膜的直接接觸來完成的。（）2 .細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)種類和數(shù)量多少?zèng)Q定了細(xì)胞膜功能的復(fù)雜程度。（）3 .構(gòu)成膜的脂質(zhì)主要是磷脂、脂肪和膽固醇。（）4 .變形蟲和草履蟲的細(xì)胞膜基本組成成分不同。（）5 .生物膜具有流動(dòng)性是由于磷脂分子可以運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)了膜上的蛋白質(zhì) 運(yùn)動(dòng)。（）6 .細(xì)胞膜上的糖類都和蛋白質(zhì)結(jié)合形成了具有識(shí)別作用的糖蛋白。（）7 .羅伯特森提出的“三明治模型”的一大缺點(diǎn)就是認(rèn)為膜是靜止不動(dòng)的。（）8 .科學(xué)技術(shù)的進(jìn)

7、步在生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型建立過程中發(fā)揮了重要作用。（）提示：LX細(xì)胞間的信息交流也可通過化學(xué)物質(zhì)和通道交流。2. V3. X脂肪不是構(gòu)成細(xì)胞膜的成分。4. X變形蟲和草履蟲的細(xì)胞膜基本組成成分相同。5. X蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)并不是磷脂分子運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)的。6. X有些糖類和脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂。7. V 8. V核心問題解惑核心突破”提素能 學(xué)科寶養(yǎng)影成慧心£ 細(xì)胞膜的功能1 .細(xì)胞膜的功能圖解保障細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開I營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一廢物一胭分泌物一病菌、病毒相對(duì)胞向連接與通信 （如胞間連紋）類 型控制物斯進(jìn)出細(xì)胞卵結(jié)合）2 .細(xì)胞間信息交流的三種方式（1）一些細(xì)胞如分泌細(xì)胞

8、分泌一些物質(zhì)如激素，通過血液的傳遞運(yùn)送到作用 部位的細(xì)胞（靶細(xì)胞），被靶細(xì)胞的細(xì)胞膜上的受體（成分為糖蛋白）識(shí)別，引起靶 細(xì)胞的生理反應(yīng)（圖示如下）。產(chǎn)生體液I內(nèi)分泌細(xì)胞|匚三隨家|篝曉麗（2）相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，通過糖蛋白識(shí)別，將信息從一個(gè)細(xì)胞傳遞 給另一個(gè)細(xì)胞（圖示如下）。信號(hào)分子（3）植物細(xì)胞間的識(shí)別主要是通過植物細(xì)胞間的胞間連絲來實(shí)現(xiàn)的（圖示如 下）。對(duì)點(diǎn)提能實(shí)踐應(yīng)用：1.生長(zhǎng)在水底淤泥中的蓮藕“出淤泥而不染”。蓮藕“出淤泥而 不染”的事例說明細(xì)胞膜具有什么功能？這種功能的具體體現(xiàn)是什么？提示：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)的吸收及有害廢物 的排出，防止病菌、病毒的

9、侵入等方面。2.植物傳粉后，同種和不同種的花粉都會(huì)落到雌蕊的柱頭上，同種的花粉 能萌發(fā)，異種的花粉不能萌發(fā)。雌蕊和花粉是通過什么相識(shí)別的？這體現(xiàn)了該 結(jié)構(gòu)的什么功能？提示：通過細(xì)胞膜相識(shí)別，體現(xiàn)了細(xì)胞膜進(jìn)行細(xì)胞間信息交流的功能。對(duì)點(diǎn)練習(xí)1 .水溶性染色劑（PI）能與核酸結(jié)合而使細(xì)胞核著色，可將其應(yīng)用于細(xì)胞死 活的鑒別。細(xì)胞浸泡于一定濃度的PI中，僅有死亡細(xì)胞的核會(huì)被染色，活細(xì)胞 則不著色，但將PI注射到活細(xì)胞中，則細(xì)胞核會(huì)著色。利用PI鑒別細(xì)胞死活 的基本原理是（）A.死細(xì)胞與活細(xì)胞的核酸結(jié)構(gòu)不同B.死細(xì)胞與活細(xì)胞的核酸含量不同C.活細(xì)胞能分解染色劑PID.活細(xì)胞的細(xì)胞膜能阻止PI的進(jìn)入D 活

10、細(xì)胞的細(xì)胞膜可選擇出入細(xì)胞的物質(zhì)，以維持正常的生命活動(dòng)。水溶 性染色劑（PI）不是細(xì)胞所需物質(zhì)，因而不能通過活細(xì)胞的細(xì)胞膜。細(xì)胞死亡后， 細(xì)胞膜及其他生物膜的選擇透過性喪失，溶于水中的物質(zhì)（如PI）都可以通過，從 而使細(xì)胞核著色。2 .如圖為細(xì)胞間信息交流的一種方式，下列有關(guān)敘述不正確的是（）A.圖中反映了細(xì)胞膜具有細(xì)胞間信息交流的功能B.圖中乙細(xì)胞表示靶細(xì)胞C.圖中a表示信號(hào)分子（如激素）D.圖中b表示細(xì)胞膜上的信號(hào)分子D 題圖為細(xì)胞間進(jìn)行信息交流的間接傳遞方式。甲細(xì)胞為發(fā)出信號(hào)的細(xì)胞，乙細(xì)胞為靶細(xì)胞，圖中b表示細(xì)胞膜上的受體，其化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。錯(cuò)提醒細(xì)胞間信息交流的兩個(gè)提醒(1)三種信息

11、交流方式均發(fā)生于細(xì)胞與細(xì)胞之間，而不是細(xì)胞內(nèi)的信息交流。(2)通過化學(xué)物質(zhì)傳遞信息和通過細(xì)胞膜接觸傳遞信息并不全依賴于細(xì)胞膜 上的受體蛋白，如性激素的受體在細(xì)胞內(nèi)。避¥息三對(duì)細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索1.細(xì)胞膜成分的鑒定方法細(xì)胞膜成分鑒定試劑(方法)結(jié)果分析磷脂脂溶劑處理細(xì)胞膜被溶解，證明含有磷脂磷脂酶處理細(xì)胞膜被破壞，證明含有磷脂脂溶性物質(zhì)通過實(shí)驗(yàn)脂溶性物質(zhì)能優(yōu)先通過細(xì)胞膜，證明 含有脂質(zhì)蛋白質(zhì)雙縮服試劑呈現(xiàn)紫色，證明含有蛋白質(zhì)蛋白酶處理細(xì)胞膜被破壞，證明含有蛋白質(zhì)2.細(xì)胞膜功能的探究方法控制物質(zhì)進(jìn)出功能的驗(yàn)證3 .生物膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能特性(1)區(qū)別：流動(dòng)性是生物膜的結(jié)構(gòu)特性，此特性主

12、要受溫度影響，在一定范 圍內(nèi)，溫度越高，細(xì)胞膜的流動(dòng)性越大；而選擇透過性是生物膜的功能特性， 影響此特性的內(nèi)因是細(xì)胞膜上載體的種類和數(shù)量。(2)聯(lián)系：生物膜的流動(dòng)性是表現(xiàn)其選擇透過性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。因?yàn)橹挥屑?xì)胞 膜具有流動(dòng)性，細(xì)胞才能完成其各項(xiàng)生理功能，才能表現(xiàn)出選擇透過性。事實(shí) 上，只有活細(xì)胞才具有膜的流動(dòng)性和選擇透過性。(3)圖示:蛋白族分子次蕓|回脂雙分子用與細(xì)寬VU為、細(xì) 胞間信總交流等 有密切聯(lián)系構(gòu)特 點(diǎn)：具 方流動(dòng) 性定琳選過 偌.& 功性抑性項(xiàng)目三層結(jié)構(gòu)模型流動(dòng)鑲嵌模型不同點(diǎn)認(rèn)為蛋白質(zhì)分子均勻分布在脂 質(zhì)分子的兩側(cè)認(rèn)為蛋白質(zhì)分子在生物膜中的分布 是不均勻的認(rèn)為生物膜是靜止結(jié)構(gòu)

13、強(qiáng)調(diào)組成生物膜的分子是可以運(yùn)動(dòng) 的相同點(diǎn)都認(rèn)為組成生物膜的主要物質(zhì)是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)俄白質(zhì)分子的特異性，決決定定r栽體蛋白的特弁性4.三層結(jié)構(gòu)模型與流動(dòng)鑲嵌模型的比較對(duì)點(diǎn)練習(xí)1 .下列關(guān)于生物膜結(jié)構(gòu)探索歷程的說法中，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.三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為生物膜為靜態(tài)的結(jié)構(gòu)C.流動(dòng)鑲嵌模型認(rèn)為構(gòu)成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn) 動(dòng)的D.三層結(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D 三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為生物膜結(jié)構(gòu)由蛋白質(zhì)一脂質(zhì)一蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成, 認(rèn)為蛋白質(zhì)是均勻的、固定的。2 .下圖為細(xì)胞膜的流動(dòng)鐐嵌模型，有關(guān)敘述不正

14、確的是（）A.具有的一側(cè)是細(xì)胞膜的外側(cè)B.與細(xì)胞識(shí)別有關(guān)C.構(gòu)成細(xì)胞膜的基本支架D.細(xì)胞膜的選擇透過性與的種類和數(shù)量有關(guān)D 圖中為糖蛋白，其只分布在細(xì)胞膜的外側(cè)；糖蛋白具有識(shí)別功能，與 細(xì)胞識(shí)別有關(guān)；為磷脂雙分子層，構(gòu)成了細(xì)胞膜的基本支架；細(xì)胞膜的選擇透過性與蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量有關(guān)。 電識(shí)記判斷細(xì)胞膜內(nèi)外側(cè)的方法 (1)判斷依據(jù)：糖蛋白的分布情況。判斷方法，課堂小結(jié)外側(cè)：糖蛋白存在的一側(cè)內(nèi)側(cè)：沒有糖蛋白的一側(cè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句歸納1 .細(xì)胞膜的主要功能：(1)格細(xì)胞與外界環(huán) 境分隔開；(2)控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞；(3)進(jìn)行 細(xì)胞間的信息交流。2 .細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成。3 .功能越復(fù)雜的

15、細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類與 數(shù)量越多。4 .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)。5 .磷脂雙分子層構(gòu)成生物膜的基本支架。6 .構(gòu)成生物膜的磷脂和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子 是可以運(yùn)動(dòng)的。7 .糖蛋白只分布于細(xì)胞膜的外表面，與細(xì) 胞識(shí)別作用有關(guān)。8.細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特性是具有一定的流動(dòng)性，功能特性是具有選擇透過性?；A(chǔ)概念考查課堂檢測(cè)。速達(dá)標(biāo) 吳健能力培養(yǎng)1 .透析型人工腎的關(guān)鍵材料是一種人工合成的膜材料血液透析膜，當(dāng) 病人的血液流經(jīng)人工腎時(shí)，血液透析膜把病人的代謝廢物透析掉，然后干凈的 血液返回病人體內(nèi)。這是模擬的細(xì)胞膜的什么功能（）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.免疫作用D.進(jìn)

16、行細(xì)胞間的信息交流B 由題意可知，透析型人工腎的作用是把病人血液中的代謝廢物透析掉, 其他物質(zhì)保留在血液內(nèi)，這模擬了細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。2 .羅伯特森的關(guān)于生物膜模型的構(gòu)建：所有的生物膜都由蛋白質(zhì)一脂質(zhì)一 蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，電鏡下看到的中間的亮層是脂質(zhì)分子，兩邊的暗層是蛋 白質(zhì)分子。這一觀點(diǎn)的局限性主要在于（）A.不能解釋生物膜的化學(xué)組成8 .不能解釋生物膜成分的相似性C.不能解釋脂質(zhì)類物質(zhì)較容易跨膜運(yùn)輸D.不能解釋變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)D 三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為生物膜為靜態(tài)結(jié)構(gòu)。3 .下列不符合生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的說法的是（）A.磷脂雙分子層是輕油般的流體，具有流動(dòng)性B.每個(gè)磷脂分子的疏水

17、端都向內(nèi)C.嵌入磷脂雙分子層的蛋白質(zhì)分子大多能運(yùn)動(dòng)D.生物膜中的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子之間沒有聯(lián)系，所以才具有流動(dòng)性D 生物膜中的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大都能運(yùn)動(dòng),這使整個(gè)生物膜具有流 動(dòng)性。生物膜是一個(gè)整體，它上面的各種分子相互作用、密切聯(lián)系才維持了生物膜的整體性。4 .在哺乳動(dòng)物受精過程中，精子能夠與卵細(xì)胞相互識(shí)別，精子將其頭部鉆 入卵細(xì)胞中，與卵細(xì)胞發(fā)生結(jié)合，當(dāng)一個(gè)精子進(jìn)入后，卵細(xì)胞膜發(fā)生變化，不 再讓其他精子進(jìn)入。這一現(xiàn)象體現(xiàn)出細(xì)胞膜能夠()A.保障細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定B.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞C.使卵細(xì)胞攝入所需要的精子D.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流D 細(xì)胞膜具有多種重要功能，精卵之間的相互識(shí)別與結(jié)合，靠的是細(xì)胞膜 上對(duì)應(yīng)的糖蛋白與信息分子，是一種信息交流過程。5 .下圖表示細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題:(1)細(xì)胞膜的基本支架是。(2)該結(jié)構(gòu)的基本功能是,與此相關(guān)的對(duì)生命活動(dòng)至關(guān)重要的 特性是。(3)細(xì)胞識(shí)別、物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)扰c圖中(填圖中字母)有關(guān)。(4)葉綠體和線粒體等細(xì)胞結(jié)構(gòu)中均有此結(jié)構(gòu)，但執(zhí)行的具體功能有很大區(qū) 別，具體原因是圖中(填圖中字母)不同。(5)有人發(fā)現(xiàn)，在一定溫度條件下，細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子均垂直排列于膜表 面。當(dāng)溫度上升到一定程度時(shí)，細(xì)胞膜的脂質(zhì)分子有75%排列不整齊。細(xì)胞膜 厚度變小，而膜表面積擴(kuò)大。對(duì)于膜的上述變化，合理的解