高中生物人教版必修1课件第3章第1节细胞膜的结构和功能

第1节细胞膜的结构和功能第3章2021内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标1.通过“问题探讨”及分析细胞膜的功能,概述细胞膜作为系统边界的功能。2.通过分析细胞膜结构模型建立的历程及其他资料,能基于事实和证据进行推理提出或否定假说(或模型),加深对“模型与建模”的理解,感悟科学在质疑与创新中不断发展。3.通过概括、比较不同细胞膜结构模型,说出不同模型的要点,阐释流动镶嵌模型。4.通过“脂质体药物”的分析,体会科学知识与解决现实问题之间的密切联系,增强社会责任感。课前篇自主预习一、细胞膜的功能1.将细胞与外界环境分隔开,保障了细胞内部环境的相对稳定。2.控制物质进出细胞(1)细胞膜的控制作用具有普遍性:细胞需要的营养物质可以进入细胞;细胞不需要的物质不易进入细胞;将抗体或激素分泌到细胞外;将细胞产生的废物排出细胞。(2)细胞膜的控制作用具有相对性:环境中对细胞有害的物质也有可能进入细胞,如某些病毒、病菌侵入细胞,使生物体患病。要点笔记

细胞膜控制物质进出细胞的能力是相对的。3.进行细胞间的信息交流

方式通过信息分子间接交流细胞间直接交流经特殊通道交流说明通过细胞分泌的化学物质(如激素)间接传递信息通过相邻两个细胞的细胞膜直接接触传递信息通过相邻两个细胞之间形成通道传递信息举例内分泌细胞分泌的激素经血液运输作用于靶细胞精子和卵细胞之间的识别高等植物细胞间通过胞间连丝进行信息交流方式通过信息分子间接交流细胞间直接交流经特殊通道交流图示

二、对细胞膜成分的探索1.1895年,欧文顿对植物细胞进行通透性实验,发现溶于脂质的物质容易穿过细胞膜;不溶于脂质的物质,不容易穿过细胞膜。据此推测细胞膜是由脂质组成的。2.1925年,戈特和格伦德尔提取的脂质在空气—水界面形成单分子层,发现单分子层的面积恰好为红细胞表面积的2倍,它们推断细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。3.1935年,丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力,发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力,推测细胞膜除含有脂质分子外,可能还附有蛋白质。【微思考】

最初对细胞膜成分的认识,是通过对现象的推理分析,还是通过对膜成分的提取与检测?答案

最初对细胞膜成分的认识,是通过对现象的推理分析得出的。预习反馈1.判断正误。(1)细胞膜的主要成分是脂质和糖类。(

×

)(2)组成细胞膜的脂质中只有磷脂。(

×

)(3)功能越复杂的细胞膜中,脂质的种类和数量越多。(

×

)(4)高等植物细胞之间的胞间连丝具有物质运输的作用。(√)2.连线。

三、对细胞膜结构的探索1.1959年,罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构,结合其他科学家的工作,提出了细胞膜模型假说:所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成,是静态的统一结构。2.1970年,科学家将荧光标记的小鼠细胞和人细胞进行融合实验,实验结果表明,细胞膜具有流动性。3.在新的观察和实验证据的基础上,1972年,辛格和尼科尔森提出为大多数人所接受的流动镶嵌模型。四、流动镶嵌模型的基本内容1.细胞膜的化学构成细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成。2.流动镶嵌模型(1)磷脂双分子层构成膜的基本支架,水溶性分子或离子不能自由通过,因此具有屏障作用。(2)蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中:有的镶在磷脂双分子层表面,有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中,有的贯穿于整个磷脂双分子层。(3)细胞膜具有流动性,主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动,膜中的蛋白质大多也能运动。细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。(4)细胞膜的外表面还有糖类分子,它和蛋白质分子结合形成糖蛋白,或与脂质结合形成糖脂,这些糖类分子叫作糖被。糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。例如,糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。预习反馈1.判断正误。(1)细胞膜内、外侧结构具有不对称性。(√)(2)磷脂分子构成细胞膜的基本支架。(

×

)(3)组成细胞膜的蛋白质分子是可以运动的,而磷脂分子是静止的。(

×

)(4)糖被就是糖蛋白。(

×

)2.下列说法中,与细胞膜发现史不一致的是(

)A.欧文顿在实验基础上提出,膜是由脂质组成的B.荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气—水界面上铺展成单分子层,测得单分子层面积为红细胞表面积的2倍。他们由此得出结论:细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层C.罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构,提出所有的细胞膜都是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的D.科学家将不同荧光染料标记的人细胞和鼠细胞的磷脂分子进行融合,证明了细胞膜的流动性答案

D3.在人类对细胞膜结构的探索历程中,罗伯特森提出的三层结构模型与流动镶嵌模型的相同点是(

)A.两种模型都认为磷脂双分子层是构成膜的基本支架B.两种模型都认为蛋白质分子均匀排列在脂质分子的两侧C.两种模型都认为组成细胞膜的主要物质是蛋白质和脂质D.两种模型都认为构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动答案

C课堂篇探究学习探究点一细胞膜的功能1.莲“出淤泥而不染”体现了细胞膜的什么功能?这种功能的具体体现是什么?答案

控制物质进出细胞的功能。主要体现在对营养物质的吸收及对代谢废物的排出,防止有害物质进入。2.验证细胞膜控制物质进出细胞

实验处理实验现象现象解释利用红墨水处理正常玉米种子和煮熟的玉米种子煮熟的玉米__________

将有颜色的植物组织放入清水中,然后分别用高温、强酸、强碱处理,观察实验前后清水的颜色变化呈现出植物

种子变红煮熟的玉米种子细胞死亡,细胞膜丧失控制物质进出细胞的功能,红墨水中的色素分子可以大量进入细胞,使细胞呈红色,正常种子的细胞不会变红组织的颜色处理前清水无颜色变化,处理后植物组织细胞死亡,细胞膜失去控制物质进出的功能,清水呈现出植物组织的颜色【探究应用】1.科研上常用“染色排除法”鉴别活细胞和死细胞。例如,用台盼蓝染色,丧失活性的细胞会被染成蓝色,而正常的活细胞不着色,从而判断细胞是否死亡。这所体现的细胞膜功能是(

)A.将细胞与外界环境分隔开 B.控制物质进出细胞C.吸收外界营养物质 D.进行细胞间的信息交流答案

B解析

台盼蓝是细胞不需要的物质。用台盼蓝染色,丧失活性的细胞会被染成蓝色,而正常的活细胞不着色,体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能。2.多细胞生物体内实现各个细胞间的功能协调依赖于(

)A.细胞间的物质和能量交换B.细胞间的信息交流C.细胞间的物质交换和B两项答案

D解析

多细胞生物体内,各细胞之间都不是孤立存在的,它们之间必须保持功能的协调,实现这种协调性依赖于细胞间的物质、能量的交换和信息的交流。3.细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。下列有关这一功能的理解,不正确的是(

)A.细胞需要的物质可以进入细胞B.细胞不需要的物质一般不能进入细胞C.细胞中的成分如核酸等不会流失到细胞外D.由于细胞膜的存在,致病的病毒、细菌等不能进入细胞答案

D解析

细胞膜具有控制物质进出细胞的功能主要体现在两方面:细胞需要的物质可以进入细胞,细胞不需要的物质,一般不能进入细胞;细胞产生的代谢废物排出细胞外,细胞中重要的物质和结构不能排出细胞。细胞膜有控制物质进出细胞的功能,但这种控制作用是相对的,一些对细胞有害的细菌或病毒也能进入细胞。4.细胞之间通过信息交流,保证细胞间功能的协调。下列关于细胞间信息交流的说法,错误的是(

)A.图1是远距离的细胞间信息交流,图2是细胞直接接触进行信息交流B.图2可以表示精子与卵细胞的识别C.图1表示内分泌细胞产生激素,通过血液循环最终作用于靶细胞D.细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构答案

D解析

图1表示通过体液运输来完成的间接交流方式,A细胞产生的信号分子与B细胞上的受体结合,完成信息交流。图2表示细胞膜直接接触完成细胞间的信息交流,精子与卵细胞间的识别属于此种方式。这两种信息交流方式均需受体参与。细胞间形成通道也可以进行信息交流,不需要细胞膜上的受体参与。探究点二对细胞膜成分和结构的探索科学探索永无止境,科学理论是在不断修正的过程中建立和完善的,这需要探索精神、科学思维和技术手段的结合,细胞膜的成分与结构的认识也是科学家多年不懈努力探索的结果。下图表示人类在探索细胞膜的成分与结构的历程中所经历的几件大事。1.根据磷脂分子的特点解释,为什么磷脂在空气—水界面上铺展成单分子层?科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的?答案

因为磷脂分子的头部亲水,尾部疏水,所以在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触,“尾部”则朝向空气的一面。科学家因测得从哺乳动物成熟的红细胞中提取的脂质,铺成单分子层的面积恰为红细胞的表面积的2倍,才得出膜中的脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层这一结论。2.结合磷脂分子的结构特点,试以示意图的形式画出多个磷脂分子在水—空气界面的排布状态和在细胞膜上的排布状态,并分析其原因。答案

(1)水—空气界面:因为磷脂分子的“头部”亲水,“尾部”疏水,所以在水—空气界面上磷脂分子“头部”向下与水面接触,“尾部”则朝向空气一面。(2)细胞膜上:因细胞膜内外的液体均为水溶液,依据磷脂分子“头部”亲水,“尾部”疏水的特点,故呈现如图所示状态。3.1959年,罗伯特森提出的暗—亮—暗三层结构模型中,“暗”“亮”分别代表什么物质?该模型的缺陷是什么?答案

“暗”“亮”分别代表蛋白质和磷脂。根据暗—亮—暗三层结构模型,细胞膜是静态的统一结构,无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动等现象。【归纳提升】1.细胞膜的成分成

分所占比例成分说明主要脂质约50%①组成细胞膜的成分中脂质含量最高②组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇③组成细胞膜的脂质中磷脂含量最丰富蛋白质约40%①蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用②功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多少量糖类2%~10%①与膜上蛋白质或膜上脂质结合成糖蛋白或糖脂②分布在细胞膜的外表面特别提醒

(1)不同种类的细胞,细胞膜的成分及含量不完全相同。(2)细胞在不同时期,细胞膜的成分及含量也会发生变化,如癌细胞表面的糖蛋白减少。(3)各种蛋白质在膜上的分布是不对称的。(4)利用颜色反应可对细胞膜组成成分进行检测,如利用双缩脲试剂检测蛋白质。2.温度、膜流动性与细胞生命活动的关系(1)温度高(适宜)时,膜流动性大,有利于生命活动的进行,但温度过高,膜的流动性过大,甚至破坏了膜的结构,反而不利于生命活动的正常进行。(2)温度低时,膜的流动性下降,膜的运输功能下降或完全丧失。【探究应用】1.(多选)下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.细胞膜的功能越复杂,所含蛋白质的数量越多D.蛋白质在细胞膜行使功能方面具有重要作用答案

BC解析

由图中数据可知,细胞膜的组成成分有蛋白质、脂质和糖类,但主要成分是蛋白质和脂质,A项错误;细胞膜的功能越复杂,蛋白质的种类和数量越多,B、C两项正确;蛋白质在细胞膜行使功能方面有重要作用,但由图中信息不能得出该结论,D项错误。2.如图所示为将小鼠细胞和人细胞融合成杂交细胞的过程,图中的“”和“”表示各自膜表面的蛋白质,下列有关叙述不正确的是(

)A.图中膜表面的蛋白质构成了细胞膜的基本支架,此外,细胞膜的主要成分还包括磷脂双分子层B.细胞膜的元素组成包括C、H、O、N、PC.该实验证明了细胞膜具有流动性D.适当提高温度有利于图示细胞融合答案

A解析

构成细胞膜基本支架的是磷脂双分子层;细胞膜主要由蛋白质、脂质组成,蛋白质分子由C、H、O、N等元素组成,磷脂分子除C、H、O元素外,还含有N、P元素;图中细胞融合后,“”和“”代表的蛋白质分子在杂交细胞膜上均匀分布,这说明蛋白质分子可以运动,即体现了细胞膜具有流动性;适当提高温度能加快分子的运动,从而有利于细胞融合。3.下列关于细胞膜结构探索历程的说法,不正确的是(

)A.最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的B.蛋白质—脂质—蛋白质结构模型认为细胞膜为静态的结构C.流动镶嵌模型认为构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动D.蛋白质—脂质—蛋白质结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的答案

D解析

蛋白质—脂质—蛋白质结构模型认为蛋白质在膜中的分布是均匀的、固定的。探究点三细胞膜的流动镶嵌模型目前,细胞膜的流动镶嵌模型已被大多数人所接受,下图就是流动镶嵌模型的示意图。(1)图中[⑥]

的基本组成单位是