3.1細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能高一生物學(xué)案（人教版2019必修1分子與細(xì)胞）原卷版

3.1細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過體驗卵黃膜及資料分析，概述細(xì)胞膜作為系統(tǒng)邊界的功能。2.通過“細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型”的建構(gòu)和分析，能基于事實和證據(jù)進(jìn)行推理、論證，加深對“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“脂質(zhì)體藥物模型”的構(gòu)建和分析，體會科學(xué)知識與解決實問題之間的密切聯(lián)系，增強社會責(zé)任感。學(xué)習(xí)重難點學(xué)習(xí)重難點重點：1.細(xì)胞膜的功能；2.流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容。難點：1.細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與其組成成分的內(nèi)在聯(lián)系；2.對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索過程。預(yù)習(xí)新知預(yù)習(xí)新知（一）細(xì)胞膜的功能1.將細(xì)胞與_________分隔開：保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的__________。2.__________進(jìn)出細(xì)胞：（1）________的物質(zhì)可以從外界進(jìn)入細(xì)胞；___________的物質(zhì)不容易進(jìn)入細(xì)胞。（2）抗體、激素等物質(zhì)在_________合成后，分泌到細(xì)胞外，細(xì)胞產(chǎn)生的_______也要排到細(xì)胞外；細(xì)胞內(nèi)的________不會輕易流失到細(xì)胞外。（3）細(xì)胞膜的控制作用是__________的，環(huán)境中一些_________有可能進(jìn)入；有些__________也能侵入細(xì)胞，使生物體惠病。3.進(jìn)行細(xì)胞間的_________：多細(xì)胞生物體間的協(xié)調(diào)不僅依賴于__________，也有賴于__________。（1）內(nèi)分泌腺分泌的激素通過________運輸?shù)饺砀魈?，與_______細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的_______結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞。（2）相鄰兩個細(xì)胞的______________，信息從一個細(xì)胞傳遞到另一個細(xì)胞。如：_________和____________之間的識別和結(jié)合。（3）相鄰兩個細(xì)胞之間形成__________，攜帶的信息的___________通過通道進(jìn)入另一個細(xì)胞。如：高等植物細(xì)胞通過__________相互連接。（二）對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1.資料一：時間：19世紀(jì)末1895年人物：歐文頓（E.Overton）實驗：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，發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜。歐文頓的結(jié)論是。2.資料二：20世紀(jì)初科學(xué)家第一次將膜從_______________中分離出來?；瘜W(xué)分析表明：膜的脂質(zhì)有______________和__________。3.資料三：時間：1925年人物：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel實驗：用丙酮從人的紅細(xì)胞的細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)（磷脂），在空氣—水界面上鋪成單層分子，發(fā)現(xiàn)單分子層面積是細(xì)胞膜表面積的2倍。結(jié)論：______________________________________________________________。5.對細(xì)胞膜成分的研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞膜主要是由_______和_______組成的。此外,還有少量的糖類。其中脂質(zhì)約占細(xì)胞膜總質(zhì)量的_______,蛋白質(zhì)約占_______,糖類占_______。在組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)中,_______最豐富,此外還有少量的膽固醇。蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜行使功能方面起著重要的作用,因此功能越_______的細(xì)胞膜,蛋白質(zhì)的種類與數(shù)量就越多。6.資料四：時間：二十世紀(jì)50年代，電子顯微鏡的誕生，1959年，科學(xué)家用它觀察細(xì)胞膜人物：羅伯特森（J.D.Robertsen）實驗：在電鏡下看到細(xì)胞膜暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)，大膽提出生物膜的模型：所有的生物膜________。他把生物膜描述為結(jié)構(gòu)。又稱三明治結(jié)構(gòu)。這一模型的直接證據(jù)來自電子顯微鏡的觀察,但這一模型解釋不了膜的許多生理功能。7.資料六：時間：1970年人物：LarryFrye等實驗：將人和鼠的細(xì)胞膜用不同的熒光抗體標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合，雜交細(xì)胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布。提出假說：細(xì)胞膜具有________。8.資料七：時間：1972年人物：桑格和尼克森提出：細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的_____模型。（三）流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1、化學(xué)組成：主要是分子和分子。2、模型結(jié)構(gòu)名稱：圖中④地位：細(xì)胞膜的特點：磷脂分子可以名稱：鑲在磷脂雙分子層的表面（如②）圖中②⑤⑥位置部分或全部嵌入中（如）貫穿于整個磷脂雙分子層（如）特點：大多數(shù)可以運動名稱：，其中的⑦叫做（3）圖中③糖被位于細(xì)胞膜表面，故側(cè)是細(xì)胞膜外側(cè)作用：與細(xì)胞識別、信息間的信息傳遞有關(guān)（4）圖①中名稱：易錯提示易錯提示一、(1)不同種類的細(xì)胞，細(xì)胞膜的組成成分及其含量不完全相同，如癌細(xì)胞表面的糖蛋白含量較少。(2)細(xì)胞在不同時期，細(xì)胞膜的組成成分及其含量也會發(fā)生變化。(3)各種細(xì)胞膜所含蛋白質(zhì)與脂質(zhì)的比例與細(xì)胞膜的功能有關(guān)，功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)種類和數(shù)量越多，如腎小管上皮細(xì)胞與口腔上皮細(xì)胞相比，前者細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)的含量高。(4)各種蛋白質(zhì)在膜上的分布是不對稱的，不同的細(xì)胞膜，內(nèi)外兩側(cè)蛋白質(zhì)分布有差異。二、細(xì)胞膜的組成和結(jié)構(gòu)的注意事項(1)組成的三個注意事項①細(xì)胞膜中的脂質(zhì)并不全為磷脂，動物細(xì)胞膜中除了磷脂外還有膽固醇。②細(xì)胞膜外表面的糖類分子并不都與蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成糖蛋白，還可以與脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂。③糖蛋白只分布于細(xì)胞膜的外表面，與細(xì)胞識別作用有關(guān)。(2)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的三個注意事項①結(jié)構(gòu)決定功能：細(xì)胞膜的流動性是選擇透過性的基礎(chǔ)，只有膜具有流動性，才能表現(xiàn)出選擇透過性。②只有活細(xì)胞的細(xì)胞膜才具有選擇透過性，死細(xì)胞的細(xì)胞膜不具有選擇透過性。③影響細(xì)胞膜流動性的因素：溫度、pH等。三、組成細(xì)胞膜的基本支架：是磷脂雙分子層而不是蛋白質(zhì)。四、各種膜所含蛋白質(zhì)與脂質(zhì)比例同膜的功能有關(guān)：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。五、不同種類的細(xì)胞，細(xì)胞膜的成分及含量不完全相同六、細(xì)胞膜的成分并不是不可變的：如細(xì)胞癌變的過程中，細(xì)胞膜的成分發(fā)生變化，糖蛋白含量下降。七、糖類主要與蛋白質(zhì)和脂質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白和糖脂，都與細(xì)胞識別作用有關(guān)。深化探究深化探究探究一：細(xì)胞膜的功能活動一：問題探討科學(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)，伊紅很快擴散到整個細(xì)胞，卻不能逸出細(xì)胞。說明細(xì)胞作為一個完整的系統(tǒng)，它是有的2、科研上鑒別死細(xì)胞和活細(xì)胞，常用“染色排除法”。例如，用臺盼藍(lán)染色，死的動物細(xì)胞會被染成藍(lán)色，而活的動物細(xì)胞不著色，從而判斷細(xì)胞是否死亡。、你能解釋“染色排除法”的原理嗎？3、決定細(xì)胞膜功能的是什么？探究二：細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)活動一：探索生物膜的結(jié)構(gòu)討論最初對細(xì)胞膜成分的認(rèn)識，是通過對現(xiàn)像的推理分析，還是通過對膜成分的提取與檢測？2根據(jù)磷脂分子的特點解釋，為什么磷脂在空氣一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？3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4.如果將磷脂分子置于水一苯的混合客劑中，磷脂分子將會如何分布？探究三：流動鑲嵌模型的內(nèi)容1、繪制細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型圖并注明各部分的名稱流動鑲嵌模型的特點是什么3、什么是糖被？有什么作用？探究四：科學(xué)方法：歸納法：提出假說1、怎么提出假說？2、什么樣的假說會被肯定？3、本節(jié)中的各個科學(xué)家分別提出什么假說？最后都被接受了嗎探究五．細(xì)胞膜的成分提取出來后，根據(jù)前面所學(xué)習(xí)的知識，可以用哪些方法來分析細(xì)胞膜的化學(xué)成分？提示：用雙縮脲試劑檢測細(xì)胞膜是否含有蛋白質(zhì)；用斐林試劑檢測細(xì)胞膜中是否含有還原糖；用蘇丹Ⅲ檢測細(xì)胞膜中是否含有脂肪。探究六．取兩種不同的海綿動物細(xì)胞，使其分散成單個，然后摻在一起混合培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)只有同種的細(xì)胞才能融合，這一現(xiàn)象體現(xiàn)了細(xì)胞膜的什么功能？提示：進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流。探究七．溫度影響細(xì)胞膜物質(zhì)運輸功能的原因是什么？提示：溫度影響磷脂分子的運動；溫度影響細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)的活性；溫度影響細(xì)胞呼吸，從而影響細(xì)胞膜的物質(zhì)運輸功能。探究八．變形蟲依靠偽足進(jìn)行運動，這依賴細(xì)胞膜的什么特性？簡要說明其在細(xì)胞生命活動中的作用。提示：依賴細(xì)胞膜的流動性。流動性具有重要的生理意義，與物質(zhì)運輸、細(xì)胞識別、細(xì)胞融合等有關(guān)。課后作業(yè)課后作業(yè)1．血管緊張素Ⅱ受體是一種膜蛋白。當(dāng)血液中的血管緊張素Ⅱ與該受體結(jié)合時，可激活細(xì)胞內(nèi)的第二信使Ca2+等，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞的代謝活動，例如使血管壁平滑肌收縮，導(dǎo)致血壓升高。這所體現(xiàn)的細(xì)胞膜的功能是（

）A．分隔細(xì)胞與環(huán)境 B．信息交流C．控制物質(zhì)的進(jìn)出 D．具有流動性2．如圖為細(xì)胞膜流動鑲嵌模型示意圖，①~③表示物質(zhì)，下列說法不正確的是（）

A．③與細(xì)胞表面的識別和細(xì)胞間信息傳遞有關(guān)B．①具有流動性，而②是固定不動的C．細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)有物質(zhì)運輸?shù)墓δ蹹．細(xì)胞膜的元素組成主要有C、H、O、N、P3．下圖是構(gòu)成細(xì)胞的某些化合物的元素組成情況。對①、②、③所表示的物質(zhì)及其生理功能的推測，錯誤的是（

）

A．①可能是葉綠素，與光合作用有關(guān)B．①、②、③必為同一類物質(zhì)C．③可能是磷脂，是細(xì)胞膜的組成成分D．②可能是血紅蛋白，有運輸氧的作用4．用丙酮從雞的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣水界面上鋪成單分子層，測得單分子層面積為S1，設(shè)細(xì)胞膜表面積為S2，則S1與S2關(guān)系最恰當(dāng)?shù)氖牵ǎ〢．S1＝2S2 B．S1＞2S2C．S1＜2S2 D．S2＜S1＜2S25．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)胞不需要或?qū)?xì)胞有害的物質(zhì)一般不能進(jìn)入細(xì)胞C．細(xì)胞中的成分如核酸等一般不會流失到細(xì)胞外D．由于細(xì)胞膜的存在，致病的病毒、細(xì)菌等絕對不能進(jìn)入細(xì)胞6．根據(jù)磷脂分子特性，將細(xì)胞膜上的磷脂提取后放入盛有水的容器中，圖示能正確反映其分布的是（

）A． B． C． D．7．細(xì)胞膜在細(xì)胞的生命活動中具有重要作用。下列相關(guān)敘述正確的是（）A．細(xì)胞膜的選擇透過性保證了對細(xì)胞有害的物質(zhì)都不能進(jìn)入細(xì)胞B．細(xì)胞膜上的受體是細(xì)胞間進(jìn)行信息交流的必需結(jié)構(gòu)C．一切細(xì)胞均具有以磷脂雙分子層為骨架的細(xì)胞膜D．不同生物膜的膜蛋白種類和含量不同，但脂質(zhì)的種類和含量相同8．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1、3都有關(guān)9．對細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索經(jīng)歷了漫長的過程，下列說法正確的是（

）A．丹尼利和戴維森發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力，由此推測細(xì)胞膜可能還附有蛋白質(zhì)B．歐文頓發(fā)現(xiàn)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)容易穿過細(xì)胞膜，推測細(xì)胞膜上含有大量磷脂C．羅伯特森利用光學(xué)顯微鏡觀察到的細(xì)胞膜暗一亮一暗三層結(jié)構(gòu)是一種靜態(tài)模型D．科學(xué)家用熒光標(biāo)記物質(zhì)標(biāo)記了細(xì)胞膜上的磷脂分子，完成了人鼠細(xì)胞雜交實驗10．下列有關(guān)細(xì)胞膜的敘述中，錯誤的是（

）A．動物細(xì)胞膜中不僅含有磷脂，還有少量的膽固醇B．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C．細(xì)胞膜能嚴(yán)格控制物質(zhì)的進(jìn)出，有毒有害物質(zhì)和病毒細(xì)菌無法進(jìn)入細(xì)胞D．多細(xì)胞生物細(xì)胞間物質(zhì)和能量的交換以及信息交流大多與細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)11．春天，很多植物同時開花，花粉在空氣中傳播后，也很容易黏附到其他植物的柱頭上，但這些花粉不能萌發(fā)，而落到同種植物柱頭上的花粉可以萌發(fā)。這依賴于（

）A．細(xì)胞分泌物的信息傳遞B．花粉與柱頭細(xì)胞間的胞間連絲C．花粉與柱頭細(xì)胞中核酸的一致性D．花粉和柱頭細(xì)胞的細(xì)胞膜之間信號分子與受體的識別12．實驗員讓哺乳動物成熟紅細(xì)胞在清水中吸水漲破得到“血影”，下列對“血影”的描述，錯誤的是（

）A．“血影”由纖維素和果膠組成B．“血影”主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成C．“血影”中有磷脂雙分子層作基本支架D．“血影”可使細(xì)胞成為一個相對獨立的系統(tǒng)13．如圖為不同溫度下膽固醇對人工膜（人工合成的脂雙層膜）微粘度影響的曲線，膜的微粘度與膜的流動性呈負(fù)相關(guān)。據(jù)圖分析，下列關(guān)于膽固醇對膜流動性的作用的分析，正確的是（）

A．在溫度較高時，膽固醇可以降低膜的流動性B．在溫度較低時，膽固醇可以降低膜的流動性C．膽固醇的存在會使膜的流動性偏向不穩(wěn)定D．高濃度的膽固醇能使膜的流動性保持穩(wěn)定14．下列有關(guān)質(zhì)膜的流動鑲嵌模型的敘述，正確的是（）A．質(zhì)膜基本支架內(nèi)部是磷脂的親水端，水溶性分子或離子能自由通過B．質(zhì)膜中的磷脂分子可以側(cè)向自由移動，蛋白質(zhì)可以正向自由運動C．質(zhì)膜中糖被的分布是不對稱的，糖被可參與細(xì)胞間的識別、信息傳遞D．水稻質(zhì)膜上的膽固醇鑲嵌或貫穿膜中有利于增強膜的流動性15．細(xì)胞作為一個基本的生命系統(tǒng)，它的邊界就是細(xì)胞膜。下列關(guān)于細(xì)胞膜的認(rèn)知，正確的是（

）A．鑒別動物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍(lán)染液染色，利用的是細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能B．羅伯特森通過觀察電鏡下細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，提出細(xì)胞膜都是由脂質(zhì)—蛋白質(zhì)—脂質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成C．構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子具有流動性，而蛋白質(zhì)分子大多是固定不動的D．細(xì)胞間進(jìn)行信息交流通常與分布于細(xì)胞膜兩側(cè)的糖被密切相關(guān)16．結(jié)合案例分析細(xì)胞膜的功能：(1)在原始海洋中，生命起源過程中至關(guān)重要的階段是膜的出現(xiàn)。這一提法的重要依據(jù)是什么？(2)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。這一事例說明細(xì)胞膜具有什么功能？具體體現(xiàn)是什么？細(xì)胞膜的這種作用是絕對的嗎？(3)最新研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮素在皮膚中分布不均是產(chǎn)生色斑的主要原因。內(nèi)皮素拮抗劑可以進(jìn)入皮膚并和細(xì)胞膜上的黑色素受體結(jié)合，使內(nèi)皮素失去作用。該研究說明細(xì)胞膜具有的功能。17．下圖表示細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型示意圖，請據(jù)圖回答：

(1)構(gòu)成細(xì)胞膜基本骨架的結(jié)構(gòu)是[

]。(2)吞噬細(xì)胞吞噬細(xì)菌的過程體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有的特點。(3)不同細(xì)胞的細(xì)胞膜的生理功能不同，主要取決于膜蛋白的和不同。(4)細(xì)胞膜的外側(cè)是（選填“M”或“N”），判斷依據(jù)是。該種細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型被稱為。(5)提取細(xì)胞膜的理想材料是哺乳動物（人）成熟紅細(xì)胞，原因是。18．通過有關(guān)方法，測得多種生物膜的化學(xué)成分如下表所示。請分析表中數(shù)據(jù)并回答問題：膜的類別物質(zhì)種類蛋白質(zhì)/%脂質(zhì)/%(主要是磷脂)糖類/%變形蟲細(xì)胞膜54424小鼠肝細(xì)胞膜44524線粒體外膜5248含量很少線粒體內(nèi)膜7624含量很少菠菜葉綠體類囊體膜7030含量很少從表中可以看出，各種生物膜在組成成分的種類和含量上有什么特點？19．閱讀下列材料，并完成下列問題。材料11895年，歐文頓發(fā)現(xiàn)：凡溶于脂質(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。(1)歐文頓根據(jù)實驗結(jié)果得出了“”的推論。(2)如何進(jìn)一步研究確定細(xì)胞膜的脂質(zhì)成分的類型？材料21953年，丹尼利和戴維森研究細(xì)胞膜表面張力，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜表面張力明顯低于油—水界面的表面張力。由于人們發(fā)現(xiàn)油脂滴表面如果吸附蛋白質(zhì)成分，則表面張力會降低。(3)推測：細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有。材料3科學(xué)家陸續(xù)測定了不同細(xì)胞的生物膜的化學(xué)組成如下表：生物膜蛋白質(zhì)/%脂類/%糖類/%人的CNS髓鞘2079少人的紅細(xì)胞膜49438大鼠的肝細(xì)胞核膜59352.9內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜6733少線粒體外膜5248少線粒體內(nèi)膜7624少(4)請概述細(xì)胞膜的組成成分？材料41917年，科學(xué)家朗繆爾把溶有膜脂的揮發(fā)性溶劑傾倒在水面上，溶劑揮發(fā)掉，而脂類分子可在水面上鋪開成一層，并且測出脂分子的極性一端被吸附在水分子上，而非極性一端直立在水面上（如圖）。(5)朗繆爾實驗說明組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有何特點？(6)細(xì)胞內(nèi)外均為水環(huán)境，磷脂分子應(yīng)如何分布？材料51925年，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，測得磷脂單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。(7)推論：細(xì)胞膜中的磷脂分子排列為。材料61959年，羅伯特森利用電子顯微鏡拍攝到了細(xì)胞膜的圖像為暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)，測定細(xì)胞膜的厚度為7～8nm，恰好是單層磷脂膜厚度的兩倍，而按照“三明治”模型，加上兩側(cè)的蛋白質(zhì)，膜的總厚度應(yīng)當(dāng)超過20nm。材料7物理科學(xué)家在低溫下將細(xì)胞膜切開，升