細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能高一上學(xué)期生物人教版必修一

第三章

細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能一、細(xì)胞膜的功能資料1：科學(xué)家用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質(zhì)注入變形蟲體內(nèi)，伊紅很快擴(kuò)散到整個(gè)細(xì)胞，卻不能逸出細(xì)胞。【功能1】將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開【活動(dòng)1】分析資料，說明其反映了細(xì)胞膜的何種功能。完成學(xué)案，時(shí)間3min。一、細(xì)胞膜的功能資料2：科研上鑒別死細(xì)胞和活細(xì)胞，常用“染色排除法”。例如，臺(tái)盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，用臺(tái)盼藍(lán)染色，死的動(dòng)物細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活的動(dòng)物細(xì)胞不著色，從而判斷細(xì)胞是否死亡?！竟δ?】控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞細(xì)胞膜的功能特點(diǎn)：選擇透過性選擇透過性是相對(duì)的【活動(dòng)1】分析資料，說明其反映了細(xì)胞膜的何種功能。完成學(xué)案，時(shí)間3min。一、細(xì)胞膜的功能資料3：胰島素是由位于胰腺的胰島B細(xì)胞分泌的蛋白質(zhì)類激素，經(jīng)由血液運(yùn)輸?shù)礁闻K，可促進(jìn)肝細(xì)胞將葡萄糖轉(zhuǎn)化為糖原?！竟δ?】進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流【活動(dòng)1】分析資料，說明其反映了細(xì)胞膜的何種功能。完成學(xué)案，時(shí)間3min。通過化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行信息交流一、細(xì)胞膜的功能細(xì)胞間的信息交流的三種方式內(nèi)分泌細(xì)胞靶細(xì)胞靶細(xì)胞發(fā)出信號(hào)的細(xì)胞靶細(xì)胞與膜結(jié)合的信號(hào)分子受體受體通道類型一類型二類型三通過化學(xué)物質(zhì)通過細(xì)胞膜直接接觸通過通道胞間連絲組分1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開結(jié)構(gòu)功能2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流形成決定如何排列？有哪些？我是歐文頓，經(jīng)過上萬次實(shí)驗(yàn)我發(fā)現(xiàn)……細(xì)胞膜非脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)相似相溶原理二對(duì)細(xì)胞膜成分的探索1.歐文頓實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：結(jié)論：脂質(zhì)分子更容易通過細(xì)胞膜細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的【活動(dòng)2】閱讀資料并結(jié)合課本P42頁的內(nèi)容，分析與細(xì)胞膜成分探索相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。將結(jié)果寫在學(xué)案上，時(shí)間2min。(1)實(shí)驗(yàn)：研究細(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(huì)降低，因此丹尼利和戴維森作如下推測(cè)：細(xì)胞膜除含有脂質(zhì)分子外，還可能附有蛋白質(zhì)。二對(duì)細(xì)胞膜成分的探索2.英國學(xué)者丹尼利和戴維森科學(xué)家對(duì)細(xì)胞膜中的脂質(zhì)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)：脂質(zhì)主要是磷脂，動(dòng)物細(xì)胞膜中還含有膽固醇。如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明細(xì)胞膜中含有磷脂和蛋白質(zhì)呢？說出實(shí)驗(yàn)思路。提示：物質(zhì)能被對(duì)應(yīng)的酶分解，且酶具有專一性，如淀粉酶只能分解淀粉。加雙縮脲，變紫……【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】科學(xué)家對(duì)細(xì)胞膜化學(xué)成分深層分析發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞膜會(huì)被磷脂酶和蛋白酶分解。從以上實(shí)驗(yàn)中能得出什么結(jié)論？細(xì)胞膜的組成成分中含有磷脂和蛋白質(zhì)1號(hào)2號(hào)分別滴加等量（2管）清水、磷脂酶、蛋白酶1號(hào)2號(hào)3號(hào)1號(hào)2號(hào)3號(hào)加清水加磷脂酶加蛋白酶

【資料】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。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。【思考】由上述材料可知，細(xì)胞膜還含有什么物質(zhì)？細(xì)胞膜的功能主要由哪一類物質(zhì)決定？蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)種類數(shù)量細(xì)胞類型蛋白質(zhì)%脂質(zhì)%糖類等其他成分%紅細(xì)胞膜49338神經(jīng)髓鞘細(xì)胞膜20798小腸上皮細(xì)胞膜504463.不同細(xì)胞膜成分對(duì)比__________（約50%）__________（約40%）主要成分____________（約2%~10%）________（主要）_________（動(dòng)物細(xì)胞膜具有）脂質(zhì)蛋白質(zhì)糖類磷脂膽固醇細(xì)胞膜細(xì)胞膜的成分的總結(jié)三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1.磷脂的分布【資料1】1917年,科學(xué)家朗姆瓦研究指出，磷脂分子的頭部是親水的，尾部是疏水的。【活動(dòng)3】閱讀與探究磷脂排列方式有關(guān)的資料，完成學(xué)案上的相關(guān)問題。時(shí)間3min。結(jié)合磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，構(gòu)建出:單層磷脂分子在空氣與水界面上的分布模型。磷脂分子在空氣與水界面上分布的模型三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索S1S2實(shí)驗(yàn)推斷：_______________________________________細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列成連續(xù)的兩層。三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索【資料2】荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾從紅細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪成單分子層，測(cè)得單層分子的面積恰為紅細(xì)胞的表面積的2倍。水水三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1.磷脂的分布細(xì)胞膜兩側(cè)都是水環(huán)境，磷脂分子排列成內(nèi)部疏水的雙層。結(jié)合磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，構(gòu)建出:細(xì)胞膜中磷脂分子的排列方式。20世紀(jì)40年代，有學(xué)者推測(cè)脂質(zhì)兩邊各覆蓋著蛋白質(zhì)。三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索2.蛋白質(zhì)的分布提出假說【活動(dòng)4】閱讀與探究蛋白質(zhì)排列方式有關(guān)的資料，完成學(xué)案上的相關(guān)問題。時(shí)間5min。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所有的細(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?！举Y料3】1959年，羅伯特森在電子顯微鏡下看到了細(xì)胞膜暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)，他結(jié)合其他科學(xué)家的工作，大膽地提出了細(xì)胞膜模型的假說：“三明治”模型，細(xì)胞膜是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的電鏡照片三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索2.蛋白質(zhì)的分布蛋白質(zhì)電子密度高，顯微鏡下較暗脂質(zhì)電子密度低，顯微鏡下較亮蛋白質(zhì)的位置在磷脂分子兩側(cè)嗎？你贊同細(xì)胞膜是靜態(tài)的嗎？三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索2.蛋白質(zhì)的分布羅伯特森的三明治模型三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索2.蛋白質(zhì)的分布該資料說明了什么？【資料4】隨著技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)單獨(dú)測(cè)量膜蛋白厚度為5-10nm，磷脂雙分子層厚度為3.5nm，一般細(xì)胞膜的厚度約為7.5nm。蛋白質(zhì)不是在磷脂分子兩側(cè)冰凍蝕刻實(shí)驗(yàn)證明蛋白質(zhì)是如何排布的，有何特點(diǎn)？蛋白質(zhì)鑲在磷脂雙分子層表面、部分或全部嵌入、貫穿于磷脂雙分子層中。體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對(duì)稱性。

三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索2.蛋白質(zhì)的分布【資料5】物理科學(xué)家將標(biāo)本用干冰等冰凍，在低溫下用冷刀將細(xì)胞膜切開，升溫后暴露兩層磷脂之間的斷裂面（冰凍蝕刻法），發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在膜中的分布情況。以上現(xiàn)象說明細(xì)胞膜是流動(dòng)的，如何用實(shí)驗(yàn)證明？三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索3.細(xì)胞膜的流動(dòng)性白細(xì)胞吞噬細(xì)菌變形蟲運(yùn)動(dòng)細(xì)胞分裂【資料7】20世紀(jì)60年代以后，人們對(duì)這一模型的異議增加了，不少科學(xué)家對(duì)于生物膜是靜態(tài)的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑。你能舉例說明細(xì)胞膜不是靜態(tài)的嗎？融合細(xì)胞細(xì)胞融合37℃40min紅色熒光染料標(biāo)記膜蛋白綠色熒光染料標(biāo)記膜蛋白人細(xì)胞小鼠細(xì)胞結(jié)論：實(shí)驗(yàn)方法：熒光標(biāo)記法

三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索3.細(xì)胞膜的流動(dòng)性【資料8】人-鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)：1970年，弗雷和埃迪登等科學(xué)家將小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合后，用發(fā)綠色熒光的染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，用發(fā)紅色熒光的染料標(biāo)記人細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子。細(xì)胞膜（蛋白質(zhì)分子）具有流動(dòng)性。磷脂分子會(huì)運(yùn)動(dòng)嗎？三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索3.細(xì)胞膜的流動(dòng)性磷脂分子的側(cè)向自由移動(dòng)膜中的蛋白質(zhì)大多也能運(yùn)動(dòng)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有一定的流動(dòng)性4.糖類的分布三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索請(qǐng)根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)這一觀點(diǎn)分析，糖被應(yīng)位于細(xì)胞膜的哪一側(cè)？糖被位于細(xì)胞膜外側(cè)，參與細(xì)胞間的信息交流等。【資料9】細(xì)胞膜中的糖類分子極少,主要是一些寡糖和多糖鏈，叫作糖被。糖被與細(xì)胞表面的識(shí)別、細(xì)胞間的信息交流等功能有密切關(guān)系。5.流動(dòng)鑲嵌模型

三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1972年，辛格和尼科爾森提出了新的細(xì)胞膜模型——流動(dòng)鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受?！净顒?dòng)5】構(gòu)建細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型，畫在學(xué)案上。時(shí)間3min。①_______________是膜的基本支架。磷脂雙分子層②_________________以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中。蛋白質(zhì)分子a.有的鑲在磷脂雙分子層表面；b.有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中；c.有的貫穿于整個(gè)磷脂雙分子層；四、細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型的主要內(nèi)容③細(xì)胞膜上

和

可以運(yùn)動(dòng)，因而細(xì)胞膜不是靜止不動(dòng)的，而是具有

。一定的流動(dòng)性磷脂大多數(shù)蛋白質(zhì)④在細(xì)胞膜外表面，糖類分子與蛋白質(zhì)結(jié)合形成___________，或與脂質(zhì)結(jié)合形成_________，這些糖類分子叫做_______。糖蛋白糖脂糖被血型取決于紅細(xì)胞細(xì)胞膜上糖鏈的類型學(xué)以致用磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體，可以作為藥物的運(yùn)載體，將其運(yùn)送到特定的細(xì)胞（靶細(xì)胞）發(fā)揮作用。藥物一般分為兩種：水溶性的和脂溶性的。(1)請(qǐng)推測(cè)：兩種藥物分別被包裹在脂質(zhì)體的什么位置？為什么？(2)如果需要將藥物精準(zhǔn)運(yùn)輸?shù)教囟?xì)胞，還需要對(duì)脂質(zhì)體進(jìn)行何種修飾？（1）脂質(zhì)體的內(nèi)部是親水的，兩層磷脂分子之間是疏水的。（2）需要在脂質(zhì)體上加