PAGE11-第1節(jié)細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1．舉例說出細胞膜的功能。(重點)2．說出細胞膜的化學(xué)組成。(重點)3．了解細胞膜結(jié)構(gòu)的探究歷程和方法。4．簡述細胞膜的流淌鑲嵌模型的內(nèi)容。(重點)1．通過對細胞膜的功能、化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，形成結(jié)構(gòu)與功能適應(yīng)的生命觀念。2．通過對細胞膜的流淌鑲嵌模型學(xué)習(xí)，養(yǎng)成模型與建模的科學(xué)思維方式。一、細胞膜的功能1．將細胞與外界環(huán)境分隔開使細胞成為相對獨立的系統(tǒng)，保障細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。2．限制物質(zhì)進出細胞3．進行細胞間的信息溝通(1)通過化學(xué)物質(zhì)溝通。如：激素的作用。(2)通過細胞膜相互接觸溝通。如：精子和卵細胞之間的識別和結(jié)合。(3)通過通道溝通。如：植物細胞的胞間連絲。二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探究1．細胞膜的成分2．對細胞膜結(jié)構(gòu)的探究歷程時間科學(xué)家或試驗結(jié)論19世紀(jì)末歐文頓膜是由脂質(zhì)組成的20世紀(jì)初膜的分別試驗?zāi)さ闹饕煞质侵|(zhì)和蛋白質(zhì)1925年脂質(zhì)的提取試驗細胞膜中的磷質(zhì)分子必定排列為連續(xù)的兩層1959年羅伯特森全部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1970年熒光標(biāo)記的小鼠細胞和人細胞融合試驗細胞膜具有流淌性1972年辛格和尼科爾森生物膜的流淌鑲嵌模型三、生物膜的流淌鑲嵌模型1．化學(xué)組成：主要是磷脂分子和蛋白質(zhì)。2．結(jié)構(gòu)模型(1)圖中①eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名稱：磷脂雙分子層,作用：膜的基本支架,特點：具有流淌性))(3)圖中③eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名稱：糖蛋白，又叫糖被,位置：細胞膜的外表面,作用：愛護、潤滑和細胞識別等))3．結(jié)構(gòu)特點：具有肯定的流淌性。1．細胞間的信息溝通都是通過細胞膜的干脆接觸來完成的。 ()2．細胞膜上的蛋白質(zhì)種類和數(shù)量多少確定了細胞膜功能的困難程度。 ()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胞膜基本組成成分不同。 ()5．生物膜具有流淌性是由于磷脂分子可以運動，從而帶動了膜上的蛋白質(zhì)運動。 ()6．細胞膜上的糖類都和蛋白質(zhì)結(jié)合形成了具有識別作用的糖蛋白。 ()7．羅伯特森提出的“三明治模型”的一大缺點就是認為膜是靜止不動的。 ()8．科學(xué)技術(shù)的進步在生物膜的流淌鑲嵌模型建立過程中發(fā)揮了重要作用。 ()提示：1．×細胞間的信息溝通也可通過化學(xué)物質(zhì)和通道溝通。2．√3．×脂肪不是構(gòu)成細胞膜的成分。4．×變形蟲和草履蟲的細胞膜基本組成成分相同。5．×蛋白質(zhì)分子的運動并不是磷脂分子運動帶動的。6．×有些糖類和脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂。7．√8.√細胞膜的功能[問題探究]1．生長在水底淤泥中的蓮藕“出淤泥而不染”。蓮藕“出淤泥而不染”的事例說明細胞膜具有什么功能？這種功能的詳細體現(xiàn)是什么？提示：限制物質(zhì)進出細胞的功能。主要體現(xiàn)在對養(yǎng)分物質(zhì)的汲取及有害廢物的排出，防止病菌、病毒的侵入等方面。2．植物傳粉后，同種和不同種的花粉都會落到雌蕊的柱頭上，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別的？這體現(xiàn)了該結(jié)構(gòu)的什么功能？提示：通過細胞膜相識別，體現(xiàn)了細胞膜進行細胞間信息溝通的功能。3．試驗室中用紅墨水染色的方法就能知道種子的死活，你能說明它的原理嗎？提示：活種子細胞的細胞膜具有限制物質(zhì)進出細胞的功能，所以活種子不會被染色，而死種子細胞的細胞膜失去這個功能而被染成紅色。[歸納總結(jié)]1．細胞膜的功能圖解2．細胞間信息溝通的三種方式(1)一些細胞如分泌細胞分泌一些物質(zhì)如激素，通過血液的傳遞運輸?shù)阶饔貌课坏募毎?靶細胞)，被靶細胞的細胞膜上的受體(成分為糖蛋白)識別，引起靶細胞的生理反應(yīng)(圖示如下)。eq\x(內(nèi)分泌細胞)eq\o(→,\s\up14(產(chǎn)生))eq\x(激素)eq\o(→,\s\up14(體液),\s\do12(運輸))eq\x(靶細胞)(2)相鄰兩個細胞的細胞膜干脆接觸，通過糖蛋白識別，將信息從一個細胞傳遞給另一個細胞(圖示如下)。(3)植物細胞間的識別主要是通過植物細胞間的胞間連絲來實現(xiàn)的(圖示如下)。易錯提示：細胞間信息溝通的兩個提示1三種信息溝通方式均發(fā)生于細胞與細胞之間，而不是細胞內(nèi)的信息溝通。2通過化學(xué)物質(zhì)傳遞信息和通過細胞膜接觸傳遞信息都依靠于細胞膜上的受體蛋白。1．水溶性染色劑(PI)能與核酸結(jié)合而使細胞核著色，可將其應(yīng)用于細胞死活的鑒別。細胞浸泡于肯定濃度的PI中，僅有死亡細胞的核會被染色，活細胞則不著色，但將PI注射到活細胞中，則細胞核會著色。利用PI鑒別細胞死活的基本原理是()A．死細胞與活細胞的核酸結(jié)構(gòu)不同B．死細胞與活細胞的核酸含量不同C．活細胞能分解染色劑PID．活細胞的細胞膜能阻擋PI的進入D[活細胞的細胞膜可選擇出入細胞的物質(zhì)，以維持正常的生命活動。水溶性染色劑(PI)不是細胞所需物質(zhì)，因而不能通過活細胞的細胞膜。細胞死亡后，細胞膜及其他生物膜的選擇透過性丟失，溶于水中的物質(zhì)(如PI)都可以通過，從而使細胞核著色。]2．如圖為細胞間信息溝通的一種方式，下列有關(guān)敘述不正確的是()A．圖中反映了細胞膜具有細胞間信息溝通的功能B．圖中乙細胞表示靶細胞C．圖中a表示信號分子(如激素)D．圖中b表示細胞膜上的信號分子D[題圖為細胞間進行信息溝通的間接傳遞方式。甲細胞為發(fā)出信號的細胞，乙細胞為靶細胞，圖中b表示細胞膜上的受體，其化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。]對細胞膜結(jié)構(gòu)的探究歷程[問題探究]1．細致視察教材P42[思索與探討]中磷脂分子圖示，思索并探討下列問題：(1)磷脂分子含有哪些元素？提示：C、H、O、N、P。(2)磷脂分子具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點？提示：磷脂分子是由磷酸組成的親水的“頭”部和甘油、脂肪酸組成的疏水的“尾”部所構(gòu)成的。(3)結(jié)合磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點，試以示意圖的形式畫出多個磷脂分子在水—空氣界面的排布狀態(tài)和在細胞膜上的排布狀態(tài)，并分析其緣由。提示：分析：①水—空氣界面：因為磷脂分子的“頭部”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細胞膜上：因細胞膜內(nèi)外均為水環(huán)境，依據(jù)磷脂分子“頭部”親水，“尾部”疏水的特點，故呈現(xiàn)如上圖所示狀態(tài)。2．結(jié)合教材P43圖3－4，思索探討下列問題：(1)人、鼠細胞膜蛋白最終勻稱分布說明什么問題？提示：膜蛋白是運動的，即細胞膜具有流淌性。(2)若適當(dāng)降低溫度，膜蛋白最終勻稱分布的時間會延長，由此說明什么？提示：溫度能影響膜的流淌性。3．結(jié)合你所學(xué)習(xí)的學(xué)問，思索哪些實例還能說明膜具有流淌性？提示：變形蟲的運動、分泌蛋白由轉(zhuǎn)運小泡的轉(zhuǎn)運和分泌小泡的分泌、質(zhì)壁分別過程中原生質(zhì)層的收縮。[歸納總結(jié)]1．構(gòu)成生物膜的磷脂分子分析(1)結(jié)構(gòu)：由磷酸、甘油和脂肪酸構(gòu)成，其中磷酸作為親水性的“頭部”、脂肪酸作為疏水性的“尾部”。(2)排列方式：“尾部”相對、“頭部”朝外構(gòu)成磷脂雙分子層(如圖)，作為生物膜的支架。磷脂分子的這種排列方式符合生物膜兩側(cè)均為水環(huán)境的事實。2．人鼠細胞融合試驗分析(3)結(jié)論：細胞膜上的蛋白質(zhì)是運動的，膜具有肯定的流淌性。3．溫度、膜流淌性與細胞生命活動的關(guān)系(1)溫度高時，膜流淌性大，有利于生命活動的進行，但溫度過高，膜的流淌性過大，甚至破壞了膜的結(jié)構(gòu)，反而不利于生命活動的正常進行。(2)溫度低時，膜的流淌性下降，膜的運輸功能下降或完全丟失。1．科學(xué)家用兩種熒光染料分別標(biāo)記人和小鼠細胞表面的蛋白質(zhì)分子，將這兩種標(biāo)記細胞進行融合。細胞剛發(fā)生融合時，兩種熒光染料在融合細胞表面對等分布(各占半邊)，最終在融合細胞表面勻稱分布。這一試驗現(xiàn)象支持的結(jié)論是()A．膜蛋白能自主翻轉(zhuǎn)B．細胞膜具有流淌性C．細胞膜具有選擇透過性 D．膜蛋白可以作為載體蛋白B[兩種熒光染料標(biāo)記細胞表面的蛋白質(zhì)分子，細胞剛?cè)诤蠒r，兩種熒光染料在細胞表面對等分布，最終在細胞表面勻稱分布，說明細胞膜具有流淌性。不能說明膜蛋白能在細胞內(nèi)外翻轉(zhuǎn)，也不能說明細胞膜的物質(zhì)運輸功能。]2．下列關(guān)于生物膜結(jié)構(gòu)探究歷程的說法中，不正確的是()A．最初通過對現(xiàn)象的推理分析得出細胞膜是由脂質(zhì)組成的B．三層結(jié)構(gòu)模型認為生物膜為靜態(tài)的結(jié)構(gòu)C．流淌鑲嵌模型認為構(gòu)成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運動的D．三層結(jié)構(gòu)模型和流淌鑲嵌模型都認為蛋白質(zhì)分子在膜中的分布是不勻稱的D[三層結(jié)構(gòu)模型認為生物膜結(jié)構(gòu)由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，認為蛋白質(zhì)是勻稱的、固定的。]流淌鑲嵌模型[問題探究]1．依據(jù)辛格和尼科爾森構(gòu)建的流淌鑲嵌模型，思索它是對稱模型嗎？為什么？如何推斷細胞膜的外側(cè)和內(nèi)側(cè)？提示：不對稱。因為構(gòu)成生物膜的蛋白質(zhì)分子的分布不勻稱。依據(jù)糖蛋白的分布狀況，有糖蛋白的一側(cè)為膜的外側(cè)，無糖蛋白的一側(cè)為膜內(nèi)側(cè)。2．試驗表明，將兩種不同的海綿動物的細胞分散成單個的細胞，然后將這些細胞摻在一起混合培育，發(fā)覺只有同種的細胞才能結(jié)合，在這里起識別作用的是細胞膜上的何種物質(zhì)？提示：糖蛋白。[歸納總結(jié)]1．流淌鑲嵌模型(1)細胞膜中的脂質(zhì)除磷脂外，還有一些糖脂和膽固醇。(2)糖脂和糖蛋白都分布于細胞膜的外表面。(3)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)分子并不是勻稱分布的，而是呈不對稱性分布。2．細胞膜兩大特點的比較(1)區(qū)分項目結(jié)構(gòu)特點——流淌性功能特點——選擇透過性基礎(chǔ)磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子都是運動的膜上具有載體蛋白意義保證細胞的物質(zhì)須要、信息溝通、分裂和融合等生命活動的進行限制物質(zhì)進出表現(xiàn)分泌蛋白的分泌、變形蟲的變形、吞噬細胞的吞噬有些物質(zhì)可進入細胞，有些物質(zhì)不能進入(2)聯(lián)系②分析：細胞膜的流淌性是其選擇透過性的基礎(chǔ)，具有流淌性才能表現(xiàn)出選擇透過性。例如，載體蛋白可以運動是其能運輸物質(zhì)的基礎(chǔ)。易錯提示：有關(guān)生物膜結(jié)構(gòu)的三點提示1分析實例體現(xiàn)的特點時，肯定要看清要求是體現(xiàn)出“功能特點”還是“結(jié)構(gòu)特點”。2只有活細胞的生物膜才能體現(xiàn)選擇透過性，因此可以利用此原理推斷細胞的死活。3生物膜中的糖類不是全部和蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白，有的和脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂，作為細胞表面的標(biāo)記物質(zhì)，部分參加細胞間的信息溝通。1．下圖為細胞膜的流淌鑲嵌模型，有關(guān)敘述不正確的是()A．具有①的一側(cè)是細胞膜的外側(cè)B．①與細胞識別有關(guān)C．②構(gòu)成細胞膜的基本支架D．細胞膜的選擇透過性與①的種類和數(shù)量有關(guān)D[圖中①為糖蛋白，其只分布在細胞膜的外側(cè)；糖蛋白具有識別功能，與細胞識別有關(guān)；②為磷脂雙分子層，構(gòu)成了細胞膜的基本支架；細胞膜的選擇透過性與③蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量有關(guān)。]2．下列不符合生物膜的流淌鑲嵌模型的說法的是()A．磷脂雙分子層是輕油般的流體，具有流淌性B．每個磷脂分子的疏水端都向內(nèi)C．嵌入磷脂雙分子層的蛋白質(zhì)分子大多能運動D．生物膜中的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子之間沒有聯(lián)系，所以才具有流淌性D[生物膜中的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大都能運動，這使整個生物膜具有流淌性。生物膜是一個整體，它上面的各種分子相互作用、親密聯(lián)系才維持了生物膜的整體性。][課堂小結(jié)]學(xué)問網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦1．細胞膜的主要功能：(1)將細胞與外界環(huán)境分隔開；(2)限制物質(zhì)進出細胞；(3)進行細胞間的信息溝通。2.細胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成。3.功能越困難的細胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。4.脂溶性物質(zhì)優(yōu)先通過細胞膜，說明細胞膜中含有脂質(zhì)。5.磷脂雙分子層構(gòu)成生物膜的基本支架。6.構(gòu)成生物膜的磷脂和蛋白質(zhì)分子大多數(shù)是可以運動的。7.糖蛋白只分布于細胞膜的外表面，與細胞識別作用有關(guān)。8.細胞膜的結(jié)構(gòu)特性是具有肯定的流淌性，功能特性是具有選擇透過性。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，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)。這是模擬的細胞膜的什么功能()A．將細胞與外界環(huán)境分隔開B．限制物質(zhì)進出細胞C．免疫作用 D．進行細胞間的信息溝通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)，這模擬了細胞膜限制物質(zhì)進出細胞的功能。]2．羅伯特森的關(guān)于生物膜模型的構(gòu)建：全部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，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。這一觀點的局限性主要在于()A．不能說明生物膜的化學(xué)組成B．不能說明生物膜成分的相像性C．不能說明脂質(zhì)類物質(zhì)較簡單跨膜運輸D．不能說明變形蟲的變形運動D[三層結(jié)構(gòu)膜型認為生物膜為靜態(tài)結(jié)構(gòu)。]3．以下關(guān)于細胞膜結(jié)構(gòu)的敘述中不正確的是()A．膜兩側(cè)物質(zhì)分子的排列是不對稱的B．組成膜的物質(zhì)分子的運動使膜具有肯定的流淌性C．磷脂具有愛護、潤滑、識別和信息傳遞的作用D．磷脂排列成雙分子層C[細胞膜上的糖蛋白具有愛護、潤滑、識別和信息傳遞的作用，磷脂雙分子層是構(gòu)成細胞膜的基本支架。]4．下列過程中，不干脆依靠細胞膜的流淌性就能完成的是()A．液泡失水皺縮B．氨基酸在核糖體上進行脫水縮合C．變形蟲的變形D．人鼠細胞融合B[核糖體不具有膜結(jié)構(gòu)。]5．依據(jù)圖解回答下面的問題：(1)圖中反映的是細胞膜的________功能。(2)圖中甲表示的是____