人教版高中生物必修一 细胞膜的结构和功能 细胞的基本结构

第3章细胞的基本结构第1节细胞膜的结构和功能

一、细胞膜的功能作为系统的边界,细胞膜在细胞的生命活动中发挥重要的作用,关于其功能的描述合理的是:_________。①生命物质有了细胞膜,才成为相对独立的系统。②细胞膜保障了细胞内部环境的绝对稳定。①③⑤⑥③细胞膜控制物质进出细胞时具有选择性。④对细胞有害的物质不可能进入细胞。⑤精子和卵细胞之间通过直接接触来识别。⑥植物细胞之间,可以通过胞间连丝进行物质运输。⑦细胞之间的信息交流是单向的。⑧细胞分泌的化学物质,只会运输到靶细胞附近。二、对细胞膜成分的探索1.探索过程:时间(人物)实验依据结论或假说1895年,欧文顿对植物细胞进行通透性实验,发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜膜是由_____组成的脂质时间(人物)实验依据结论或假说20世纪初对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析组成细胞膜的脂质有_____和_______,其中_____含量最多1925年,荷兰科学家将从人的红细胞中提取的脂质铺成单分子层。其面积是红细胞表面积的__倍细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层磷脂胆固醇磷脂2时间(人物)实验依据结论或假说1935年,丹尼利和戴维森细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力细胞膜除含脂质分子外,可能还附有_______蛋白质2.各成分的比例及功能:(2)蛋白质(约占40%):与细胞膜的功能密切相关,蛋白质的___________越多,细胞膜的功能越复杂。(3)糖类(2%～10%):与_____________结合。种类和数量脂质或蛋白质三、对细胞膜结构的探索1.提出暗—亮—暗的三层结构:(1)科学家:罗伯特森。(2)模型假说:①所有的细胞膜都由_____________________三层结构构成。②把细胞膜描述为_____的统一结构。蛋白质—脂质—蛋白质静态2.对静态结构提出质疑:20世纪60年代以后,科学家对细胞膜是静态的观点提出质疑。3.1970年荧光标记细胞膜实验:(1)实验流程。(2)结合实验操作及结论,判断下列说法的正误。①荧光标记的成分是细胞膜上的磷脂。 ()提示:标记的是蛋白质。×②温度越高,荧光物质扩散得越快,实验效果越好。

()提示:高温会损伤细胞,实验效果不一定好。③本实验为细胞膜的流动性提供了有力证据。 ()×√四、流动镶嵌模型的基本内容1.发现者:_______________。2.流动镶嵌模型的基本内容:(1)化学组成:主要是_________________。辛格和尼科尔森磷脂分子和蛋白质(2)两种物质组成细胞膜的方式如图:3.细胞膜的结构特点:_______。4.细胞膜的功能特性:___________。流动性选择透过性知识点一细胞膜的功能和成分1.细胞膜的功能及其特点:(1)功能图解:(2)功能特点:选择透过性。2.细胞膜成分的探索:(1)提出问题:为什么细胞能控制物质的进出?这与细胞膜的结构有什么关系?(2)实验观察:细胞膜对不同物质的通透性不同,脂质更容易通过。(3)提出假说:细胞膜是由脂质组成的。(4)实验验证:①提取细胞膜:从哺乳动物的红细胞中分离出来。②化学分析:细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇,其中磷脂的含量最多。(5)引出问题:磷脂分子在细胞膜中是怎样排布的呢?(6)实验观察:磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。(7)提出假设:磷脂分子在细胞膜上也是排列成连续的两层。(8)实验验证:①实验材料:用丙酮提取人的红细胞中的脂质。②现象分析:脂质在空气—水界面上铺展成单分子层,面积恰为红细胞表面积的2倍。③结论:细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层。(9)提出问题:细胞膜的成分中除脂质外还有没有其他物质?(10)实验现象:细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。(11)推测:细胞膜除含脂质分子外,可能还附有蛋白质。【思考·讨论】1.细胞膜的成分提取出来后,根据前面所学习的知识,可以用哪些方法来分析细胞膜的化学成分?(科学探究)提示:用双缩脲试剂检测细胞膜是否含有蛋白质;用斐林试剂检测细胞膜中是否含有还原糖;用苏丹Ⅲ检测细胞膜中是否含有脂肪。

2.取两种不同的海绵动物细胞,使其分散成单个,然后掺在一起混合培养,发现只有同种的细胞才能融合,这一现象体现了细胞膜的什么功能?(生命观念)提示:进行细胞间的信息交流。【素养案例】细胞膜作为系统的边界,对其成分的探索很多科学家做出了非常突出的贡献。下列与细胞膜有关的叙述错误的是 (

)A.细胞膜和DNA分子共有的元素有C、H、O、N、PB.组成细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质C.哺乳动物成熟的红细胞膜中的磷脂分子在空气—水界面上铺成单层的面积是其细胞表面积的2倍D.英国学者丹尼利和戴维森用双缩脲试剂鉴定出细胞膜中含有蛋白质【解析】选D。细胞膜主要是由脂质、蛋白质和少量糖组成的,脂质主要含有C、H、O三种元素,有的含有N、P,蛋白质主要含C、H、O、N,有的含P、S等,糖由C、H、O三种元素组成。DNA的组成元素是C、H、O、N、P,故细胞膜和DNA共有的元素有C、H、O、N、P,A项正确;在组成细胞膜的各种成分中,脂质约占50%,其中最丰富的是磷脂,蛋白质约占40%,糖类占2%～10%,B项正确;哺乳动物成熟的红细胞的膜成分都来自细胞膜,磷脂分子排成单层的面积是其细胞表面积的2倍,C项正确;英国学者丹尼利和戴维森研究细胞膜的表面张力,结合人们已发现的油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低,推测细胞膜除含脂质分子外,可能还附有蛋白质,D项错误。【素养·迁移】如图表示各种细胞膜组成成分的含量,图示能说明的是

(

)A.构成细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质和糖类B.细胞膜中的脂质和蛋白质含量的变化与细胞膜的功能有关C.细胞膜的功能越简单,所含蛋白质的数量越多D.蛋白质在进行细胞间的信息交流中具有重要作用【解析】选B。从题图中可以看出,构成细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质,蛋白质是生命活动的主要承担者,不同膜的蛋白质和脂质的含量不同,其与细胞膜的功能有关,A错误、B正确;细胞膜的功能越复杂,其所含蛋白质的数量越多,C错误;蛋白质在进行细胞间的信息交流中具有重要作用,这句话本身正确,但从图中不能获取此信息,D错误。【补偿训练】如图表示生物体内细胞间信息交流的3种方式,下列有关叙述正确的是 (

)A.①是活细胞分泌的具有调节作用的物质,这种物质一般可作用于机体所有细胞B.②是靶细胞对信息接收的结构基础——受体,因其具有特定的空间结构而具有特异性C.③是指与膜结合的信号分子,信号分子与受体特异性相同,因而可以识别D.④的信息传递方式与③相同,都是通过直接接触进行信息传递【解析】选B。图中①是细胞分泌的信号分子,一般作用于特定的细胞,A错误。特异性识别的结构基础就是特定的空间结构,B正确。③信号分子与受体分子之间的特异性识别,主要是它们的空间结构具有互补性,能够契合,而不是空间结构相同,C错误。④是通过体液传送信号分子来进行信息交流的,这与③的直接接触不同,D错误。知识点二流动镶嵌模型的基本内容1.构成细胞膜的三种物质:物质存在形式功能磷脂“尾部”相对、“头部”朝外构成磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架蛋白质镶在磷脂双分子层表面或嵌入、贯穿在磷脂双分子层中细胞膜中的功能性物质,细胞膜中蛋白质种类和数量越多,膜的功能越复杂物质存在形式功能糖类与蛋白质结合形成糖蛋白,或者与脂质结合形成糖脂保护、润滑和识别2.细胞膜两大特点的比较:(1)区别:项目结构特点——流动性功能特点——选择透过性基础磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的磷脂分子既亲水,又疏水;膜上具有载体蛋白项目结构特点——流动性功能特点——选择透过性意义保证细胞的物质需要、信息交流、分裂和融合等生命活动的进行控制物质进出表现分泌蛋白的分泌、变形虫的变形、吞噬细胞的吞噬有些物质可进入细胞,有些物质不能进入(2)联系:①图示:②分析:结构决定功能,细胞膜的结构特点流动性和其特有的蛋白质成分,是细胞膜的功能特点选择透过性的基础。(3)影响细胞膜流动性的因素:温度、pH等。【思考·讨论】1.温度影响细胞膜物质运输功能的原因是什么?(科学思维)提示:温度影响磷脂分子的运动;温度影响细胞膜上蛋白质的活性;温度影响细胞内线粒体的功能,从而影响细胞膜的物质运输功能。

2.变形虫依靠伪足进行运动,这依赖细胞膜的什么特性?简要说明其在细胞生命活动中的作用。(生命观念)提示:依赖细胞膜的流动性。流动性具有重要的生理意义,与物质运输、细胞识别、细胞融合等有关。【素养案例】如图为细胞膜的流动镶嵌模型,下列说法正确的是

(

)A.根据图示我们无法判断膜内和膜外B.②中分子的排列方向是随机而不是必然的C.组成细胞膜的③都是可以运动的D.①的形成与核糖体、内质网都有关系【解题导引】(1)准确辨认图中①②③都是哪些分子。有头部和尾部的是磷脂;块状的是蛋白质;块状连着链状结构的是糖蛋白。(2)正确理解①②③与细胞膜的结构特性、功能特性、信息交流功能的关系。【解析】选D。①是糖蛋白,只分布在细胞膜的外表面,A项错误;由于细胞内外均为水环境,磷脂分子头向外且向内,必然需要两层磷脂分子,磷脂分子的排列方向具有必然性,B项错误;组成细胞膜的③大部分都是可以运动的,不是全部,C项错误;①的合成需要核糖体和内质网参与,D项正确。【方法规律】判断细胞膜内侧与外侧的技巧(1)依据:细胞膜中的糖类与蛋白质或脂质结合形成糖蛋白或糖脂,糖蛋白或糖脂只分布于细胞膜外侧。(2)方法:有糖蛋白的一侧为细胞膜的外侧,另一侧为细胞膜的内侧。【素养·探究】——母题追问(1)生命观念——结构与功能观①只分布在细胞膜外,体现了细胞膜的哪项功能?提示:细胞间的信息交流。

(2)科学思维——分析与综合水稻吸收的多Ca2+少,而番茄吸收的Ca2+多少,这主要与图中的哪种结构有关?提示:与③蛋白质有关。细胞膜的选择透过性与蛋白质有关,而不同矿物质离子的吸收量取决于膜的选择透过性,所以水稻、番茄对Ca2+、吸收量取决于细胞膜上蛋白质的种类和数量。【素养·迁移】如图表示细胞膜的亚显微结构,下列叙述错误的是

(

)A.①在细胞膜中是不均匀分布的B.②是细胞膜的基本支架C.②分子的头部是亲水的D.②是运动的,但①是静止的,所以细胞膜具有流动性【解析】选D。图中①代表的是蛋白质,细胞膜的外表面有糖蛋白,内表面没有,A项正确;②为磷脂双分子层,是细胞膜的基本支架,B项正确;磷脂的一端为亲水的头,两个脂肪酸一端为疏水的尾,C项正确;组成细胞膜的①大多是可以运动的,D项错误。【课堂回眸】第3章细胞的基本结构第1节细胞核的结构和功能

绝大多数细胞有１个细胞核，有的有多个细胞核（如骨骼肌细胞）。植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等无细胞核。真核细胞细胞核数目资料分析(一)黑美西螈白美西螈核移植去核取核白美西螈卵细胞黑美西螈胚胎细胞1.美西螈皮肤颜色遗传是由细胞核还是细胞质决定？2.你能否增加实验，使该结论更具说服力？想一想、议一议结论一:美西螈皮肤颜色由细胞核控制资料分析(一)黑美西螈白美西螈核移植去核取核白美西螈胚胎细胞黑美西螈卵细胞1.美西螈皮肤颜色遗传是由细胞核还是细胞质决定？2.你能否增加实验，使该结论更具说服力？

将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈的去核卵细胞中想一想、议一议结论一:美西螈皮肤颜色由细胞核控制资料分析(二)蝾螈受精卵横缢实验

对照组：有核的一半能分裂、分化变量：细胞核的有无+细胞核实验组：无核的一半停止分裂开始分裂、分化结论二：蝾螈细胞分裂和分化由细胞核控制蝾螈受精卵横缢实验

如果横溢后的受精卵细胞，两半都没有分裂怎么办？又该得出什么结论呢？资料分析(三)对照组：有核的一半能摄食、对刺激有反应、生长、分裂变量：核的有无加核实验组：无核的一半去核不摄食、对刺激无反应、不生长、不分裂不摄食、对刺激无反应、不生长、不分裂能摄食、对刺激有反应、生长、分裂结论三：细胞核控制变形虫的生命活动伞藻

单细胞藻类，细胞长2-5cm,