人教版（2019）必修1第三章

細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)第一節(jié)

細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能

學(xué)習(xí)目標(biāo)0201

通過對細(xì)胞膜的功能、組成和結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。（生命觀念）通過對細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)模型與建模的科學(xué)思維方式。（科學(xué)思維）目錄細(xì)胞膜的功能01流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容03對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索02

新課導(dǎo)入問題探討鑒別動(dòng)物細(xì)胞是否死亡常用臺(tái)盼藍(lán)染液。用它染色時(shí)，死細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會(huì)著色。為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？據(jù)此推測，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具有什么功能？活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性，染料臺(tái)盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過細(xì)胞膜，因此活細(xì)胞不被染色。死細(xì)胞的細(xì)胞膜失去控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能，臺(tái)盼藍(lán)能通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，死細(xì)胞能被染成藍(lán)色。細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，具有控制物質(zhì)進(jìn)出的功能。將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開細(xì)胞膜的功能原始地球環(huán)境原始海洋中有機(jī)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(dú)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)意義控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞細(xì)胞膜的功能營養(yǎng)物質(zhì)（氨基酸、無機(jī)鹽、葡萄糖等）抗體、激素等細(xì)胞合成并分泌廢物（CO2、尿素等）細(xì)胞代謝產(chǎn)生DNA等×細(xì)胞膜的控制作用是絕對的嗎？將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開細(xì)胞膜的功能營養(yǎng)物質(zhì)（氨基酸、無機(jī)鹽、葡萄糖等）不需要、有害的物質(zhì)（如細(xì)菌、病毒等）抗體、激素等細(xì)胞合成并分泌廢物（CO2、尿素等）細(xì)胞代謝產(chǎn)生控制作用是相對的——有些病毒、病菌也可能侵入細(xì)胞DNA等×將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開細(xì)胞膜的功能細(xì)胞壁具有全透性，無法在細(xì)胞壁內(nèi)制造一個(gè)穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，因此細(xì)胞壁不是細(xì)胞的生命系統(tǒng)的邊界。（拓展）細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖植物細(xì)胞壁纖維素和果膠真菌細(xì)胞壁幾丁質(zhì)進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流細(xì)胞膜的功能間接交流：通過細(xì)胞分泌的化學(xué)物質(zhì)（如激素）傳遞信息激素血液靶細(xì)胞內(nèi)分泌細(xì)胞受體：蛋白質(zhì)進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流細(xì)胞膜的功能直接交流：通過細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息靶細(xì)胞發(fā)出信號的細(xì)胞與膜結(jié)合的信號分子膜上接收信號分子的受體相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一個(gè)細(xì)胞傳遞給另一個(gè)細(xì)胞。例如，精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別和結(jié)合。進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流細(xì)胞膜的功能植物細(xì)胞通過通道（胞間連絲）傳遞信息。

通道交流不需要信息分子、受體胞間連絲胞間連絲液泡初生細(xì)胞壁次生細(xì)胞壁細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞膜兩個(gè)相鄰細(xì)胞的細(xì)胞壁細(xì)胞膜的功能對細(xì)胞間信息交流的兩個(gè)認(rèn)知誤區(qū)進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流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。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。思考·討論

對細(xì)胞膜成分的探索細(xì)胞膜的功能資料11895年歐文頓：多種物質(zhì)對膜的通透性實(shí)驗(yàn)，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?！咎岢黾僬f】膜是由脂質(zhì)組成的結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，彼此就會(huì)相融?！粳F(xiàn)象】細(xì)胞膜非脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)相似相溶原理思考·討論

對細(xì)胞膜成分的探索細(xì)胞膜的功能【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】思考：我們應(yīng)選擇哪種為實(shí)驗(yàn)材料？哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞玉米細(xì)胞細(xì)胞膜++＋細(xì)胞核-+＋細(xì)胞壁--＋高爾基體-+＋【思考】為什么選擇哺乳動(dòng)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。思考·討論

對細(xì)胞膜成分的探索細(xì)胞膜的功能資料220世紀(jì)初，科學(xué)家從哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞分離出細(xì)胞膜，離心過濾并進(jìn)行化學(xué)分析。紅細(xì)胞的細(xì)胞膜

科學(xué)家第一次將膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來化學(xué)分析表明：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。思考·討論

對細(xì)胞膜成分的探索細(xì)胞膜的功能多個(gè)磷脂分子在水中形成雙分子層磷脂的一端為親水的頭，兩個(gè)脂肪酸一端為疏水的尾，多個(gè)磷脂分子在水中總是自發(fā)地形成雙分子層。尾部（疏水）頭部（親水）思考·討論

對細(xì)胞膜成分的探索細(xì)胞膜的功能活動(dòng)1：推測并畫出磷脂在水——空氣界面上的排布方式磷脂分子在空氣-水界面上分布的模型水空氣水空氣思考·討論

對細(xì)胞膜成分的探索細(xì)胞膜的功能活動(dòng)2：多個(gè)磷脂分子在水中，總是自發(fā)的形成雙分子層，推測磷脂在水環(huán)境中的排列方式。思考·討論

對細(xì)胞膜成分的探索細(xì)胞膜的功能結(jié)合細(xì)胞所處環(huán)境，預(yù)測細(xì)胞膜中磷脂的排布方式；水水細(xì)胞【預(yù)測】磷脂分子在膜上以雙分子層形式存在。將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開細(xì)胞膜的功能資料31925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，測得單層分子的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。他們由此推斷：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。

若用人的肝細(xì)胞，脂單分子層的面積還是細(xì)胞表面積的2倍嗎？＞2倍（含細(xì)胞器膜等）S2實(shí)驗(yàn)證據(jù)：S2＝2S1將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開細(xì)胞膜的功能資料41935年，丹尼利和戴維森研究細(xì)胞膜張力，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。人們已經(jīng)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。

推測：細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。表面張力是指液體產(chǎn)生的，使液面盡可能縮小的力。通過大量分析研究得出對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索細(xì)胞膜成分脂質(zhì)（50%）蛋白質(zhì)（40%）少量的糖類（2%~10%）磷脂最豐富，此外還有少量的膽固醇功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。思考：這些成分如何構(gòu)成相應(yīng)的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)？資料11959年，科學(xué)家羅伯特森在電鏡下觀察細(xì)胞膜有“暗-亮-暗”結(jié)構(gòu)。對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索“靜態(tài)三明治模型”蛋白質(zhì)對于電子阻擋作用大，電子透過的少，在電鏡下較暗，脂質(zhì)與之相反。提出假說：生物膜是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。問題:“暗”“亮”分別代表什么物質(zhì)？靜態(tài)、對稱對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索如果細(xì)胞膜是靜態(tài)的，如何解釋細(xì)胞的生長、分裂、變形蟲的運(yùn)動(dòng)以及受精時(shí)細(xì)胞融合等現(xiàn)象呢？“靜態(tài)三明治模型”細(xì)胞分裂變形蟲變形運(yùn)動(dòng)受到質(zhì)疑資料21970年人鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)。

對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索問題：通過人鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，你可以得出什么結(jié)論？兩種顏色熒光均勻分布1970年人鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)細(xì)胞融合37℃40min小鼠細(xì)胞人細(xì)胞正在融合的細(xì)胞融合細(xì)胞綠色熒光標(biāo)記的膜蛋白紅色熒光標(biāo)記的膜蛋白細(xì)胞膜表面的蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn)動(dòng)的結(jié)論對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索資料3細(xì)胞膜的厚度為7—8nm，恰好是單層磷脂膜厚度的兩倍，若“三明治”模型成立，兩層磷脂加上兩側(cè)的蛋白質(zhì)，膜的總厚度應(yīng)當(dāng)超過20nm。20世紀(jì)60年代，科學(xué)家利用冰凍蝕刻法在低溫下將細(xì)胞膜斷開，升溫后暴露兩層磷脂之間的斷裂面，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)鑲嵌、嵌入或貫穿于磷脂雙分子層中。否定了羅伯特森的“三明治模型”資料4模型膜的總厚度＞20nm厚度約7-8nm冰凍蝕刻技術(shù)：標(biāo)本置于-100?C的干冰或-196?C的液氮中，進(jìn)行冰凍。然后用冷刀驟然將標(biāo)本斷開，升溫后，冰在真空條件下迅即升華，暴露出斷面結(jié)構(gòu)，稱為蝕刻。資料51972年辛格和尼科爾森通過新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)提出了流動(dòng)鑲嵌模型，被多數(shù)人所接受。

對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1111蛋白質(zhì)22345糖蛋白3糖脂4膽固醇磷脂雙分子層25提出假說科學(xué)方法科學(xué)方法：提出假說科學(xué)家首先根據(jù)已有的知識(shí)和信息提出解釋某一生物學(xué)問題的一種假說，再用進(jìn)一步的觀察與實(shí)驗(yàn)對已建立的假說進(jìn)行修正和補(bǔ)充。一種假說最終被接受被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和試驗(yàn)結(jié)果相吻合。提出問題提出假說觀察與實(shí)驗(yàn)修正和補(bǔ)充觀察與實(shí)驗(yàn)證實(shí)接受假說流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容生物膜的基本支架：磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子存在形態(tài)：有鑲在表面、嵌入、貫穿三種在細(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_________，這些糖類分子叫作_______。糖蛋白糖脂糖被基本內(nèi)容細(xì)胞內(nèi)側(cè)細(xì)胞外側(cè)鑲在表面部分嵌入全部嵌入貫穿整個(gè)細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性細(xì)胞膜具有選擇透過性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)功能特性細(xì)胞膜兩側(cè)具有不對稱性流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容糖蛋白糖脂糖類分子與蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白，或與脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂，這些糖類分子叫作糖被。糖被與細(xì)胞表面的識(shí)別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能有密切關(guān)系。消化道和呼吸道上表皮的糖蛋白有保護(hù)和潤滑作用。膜外膜內(nèi)課堂小結(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)胞膜的功能細(xì)胞膜的組成進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開流動(dòng)鑲嵌模型脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、糖類主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)特點(diǎn)功能特性基本支架：磷脂雙分子層蛋白質(zhì)：鑲嵌或貫穿在雙磷脂分子層中糖類：形成糖蛋白或糖脂具有一定的流動(dòng)性選擇透過性1.系統(tǒng)的邊界對系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要。細(xì)胞作為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)，它的邊界就是細(xì)胞膜，以下有關(guān)細(xì)胞膜功能的說法錯(cuò)誤的是（

）A.細(xì)胞膜對于物質(zhì)的運(yùn)輸具有選擇性，細(xì)胞需要的物質(zhì)可以進(jìn)入細(xì)胞B.動(dòng)物細(xì)胞之間的信息傳遞需通過激素與靶細(xì)胞受體結(jié)合來實(shí)現(xiàn)C.植物細(xì)胞間的胞間連絲，能進(jìn)行信息交流和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)D.多細(xì)胞生物體內(nèi)，細(xì)胞通過細(xì)胞膜進(jìn)行細(xì)胞間的多種相互作用√課堂訓(xùn)練解析：細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出的功能，細(xì)胞需要的物質(zhì)可以進(jìn)入細(xì)胞，不需要的物質(zhì)不容易進(jìn)入細(xì)胞，A正確；動(dòng)物細(xì)胞之間的信息傳遞可以通過激素與靶細(xì)胞受體結(jié)合實(shí)現(xiàn)，也可通過細(xì)胞之間直接接觸來實(shí)現(xiàn)，如精子與卵細(xì)胞結(jié)合，B錯(cuò)誤；植物細(xì)胞能通過胞間連絲進(jìn)行信息交流和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，C正確；細(xì)胞通過細(xì)胞膜進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流等多種相互作用，D正確。2.在人類對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程中，羅伯特森提出的三層結(jié)構(gòu)模型與流動(dòng)鑲嵌模型的相同點(diǎn)（

）A.兩種模型都認(rèn)為磷脂雙分子層是構(gòu)成膜的基本支架B.兩種模型都認(rèn)為蛋白質(zhì)分子均勻排列在脂質(zhì)分子的兩側(cè)C.兩種模型都認(rèn)為組成細(xì)胞膜的主要物質(zhì)是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)D.兩種模型都認(rèn)為組成細(xì)胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動(dòng)√課堂訓(xùn)練解析：磷脂雙分子層是構(gòu)成膜的基本支架是流動(dòng)鑲嵌模型的內(nèi)容，A錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)分子均勻排列在脂質(zhì)分子的兩側(cè)是三層結(jié)構(gòu)模型的內(nèi)容，B錯(cuò)誤；不論是三層結(jié)構(gòu)模型還是流動(dòng)鑲嵌模型都是建立在生物膜主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成這一基礎(chǔ)之上的，C正確；三層結(jié)構(gòu)模是靜態(tài)統(tǒng)一模型，流動(dòng)鑲嵌模型認(rèn)為組成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動(dòng)的，D錯(cuò)誤。3.細(xì)胞膜的功能是由它的成分和結(jié)構(gòu)決定的，人們對細(xì)胞膜化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了很長的過程。下列敘述正確的是（

）A.磷脂與脂肪的區(qū)別在于磷脂中甘油的二個(gè)羥基與其他衍生物結(jié)合B.丹尼利和戴維森研究細(xì)胞膜張力，推測細(xì)胞膜可能還附有蛋白質(zhì)C.構(gòu)成膜的磷脂分子可以側(cè)向自由移動(dòng)，膜中的蛋白質(zhì)也能自由運(yùn)動(dòng)D.細(xì)胞膜外表面的