2023-2024学年 苏教版 必修一细胞质膜将细胞与外界环境分开 学案

第二节细胞——生命活动的基本单位第1课时细胞质膜将细胞与外界环境分开1.概述细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流。2.阐明质膜具有选择透过性。1.生命观念——说出细胞质膜的成分、结构与功能之间的关系。2.科学思维——说明细胞质膜的流动镶嵌模型，尝试制作细胞质膜的结构模型。3.科学探究——尝试提出质膜的结构特点假说，并进一步设计实验验证。一、细胞质膜的成分和结构1．成分：细胞质膜主要由脂质和蛋白质组成。其中，脂质约占细胞质膜总重量的50%，蛋白质约占40%。在组成细胞质膜的脂质中，含量最高的是磷脂。2．结构(1)人、鼠细胞融合实验表明，细胞质膜具有一定的流动性。(2)1972年，科学家提出了细胞质膜结构的流动镶嵌模型。①磷脂双分子层构成了细胞质膜的基本支架。②细胞质膜上的蛋白质分子，有的镶在磷脂双分子层的内侧或外侧，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿整个磷脂双分子层。③蛋白质分子和磷脂分子具有一定的流动性。④在细胞质膜的表面，还有一些糖分子聚合形成短的糖链，再与蛋白质或脂质分子相结合，形成糖蛋白或糖脂。这些糖链绝大多数都位于细胞质膜的外侧。二、细胞质膜的功能1．细胞质膜控制着细胞与周围环境的物质交换。(1)细胞需要的营养物质通过细胞质膜从外界进入细胞。(2)细胞内合成的激素、抗体等物质经细胞质膜运输到细胞外。(3)细胞代谢产生的废物等，也经细胞质膜排出。2．细胞质膜将每个细胞与周围环境分隔开，维持着细胞内部环境的相对稳定。3．细胞之间的信息交流通常依靠细胞质膜上的蛋白质分子完成，功能越复杂的细胞，细胞质膜上蛋白质的种类和数量往往越多。(1)发挥作用的分子：细胞质膜表面的糖蛋白和糖脂。(2)作用机理：细胞质膜上的受体大多是糖蛋白，它们能识别信号分子(能与受体结合并传递信息的分子)并与之结合，实现细胞识别和信息传递的功能。(3)作用方式：①相邻细胞之间的细胞质膜相互接触，信息传递可通过信号分子与受体的结合而完成。②相距较远的细胞，信号分子的传递需借助于体液。③在某些植物中，相邻细胞之间可通过胞间连丝传递信息。胞间连丝贯穿细胞壁沟通相邻的细胞，是细胞间物质运输与信息传递的重要通道。三、细胞壁1．植物细胞的细胞壁(1)主要成分：多糖(如纤维素、果胶)(2)功能：具有维持细胞形态、保护细胞内部结构等作用。2．细菌细胞壁(1)主要成分：肽聚糖、磷壁酸、脂质和蛋白质。(2)细菌对青霉素的敏感性：①肽聚糖为多层的细菌，对机械力抗性强，对青霉素敏感。②肽聚糖为单层的细菌，对机械力抗性弱，对青霉素不敏感。3．真菌细胞壁(1)主要成分：多糖，还有少量的蛋白质和脂质。(2)低等真菌的细胞壁成分以纤维素为主，酵母菌以葡聚糖为主，高等陆生真菌以几丁质为主。(正确的打“√”，错误的打“×”)1．构成细胞质膜的脂质主要有磷脂、脂肪和胆固醇。 ()2．细胞质膜中有的蛋白质分子上连有多糖分子聚合形成的短糖链，这些糖链绝大多数分布在细胞质膜的内侧。 ()3．功能越复杂的细胞，细胞质膜上蛋白质的种类和数量相对越多。 ()4．构成细胞质膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的，所以细胞质膜具有一定的流动性。 ()5．细胞质膜上的受体大多是糖脂。 ()6．所有细胞细胞壁的主要成分都是纤维素和果胶等多糖。 ()提示：1．×脂肪不是构成细胞质膜的成分。2．×糖链绝大多数分布在细胞质膜的外侧。3．√4．√5．×细胞质膜上的受体大多是糖蛋白。6．×细菌细胞壁的主要成分有肽聚糖等。细胞质膜的成分和结构1．磷脂分子及其分布状况分析(1)磷脂分子的结构如下图：(2)细胞内外均为水环境，磷脂分子分布如图：(3)磷脂分子置于水—苯混合溶剂中分布如下图：2．单位膜模型与流动镶嵌模型的比较项目单位膜模型流动镶嵌模型不同点认为蛋白质均匀分布在脂双层的两侧认为蛋白质在细胞质膜中的分布是不均匀的认为双层脂分子膜是静止结构强调组成细胞质膜的分子是运动的相同点都认为组成细胞质膜的主要物质是脂质和蛋白质1．细胞质膜的构成成分之一是磷脂，下图是用磷脂分子制备的一种人工膜，对此叙述正确的是()A．磷脂、胆固醇、维生素D都属于固醇B．磷脂分子的“头”部是疏水基团C．该人工膜中间可包裹脂质D．细胞质膜均由单层磷脂分子构成C[磷脂属于脂质，但不属于固醇类，A项错误；磷脂分子的“头”部是亲水基团，B项错误；疏水的尾部亲脂性强，因此该人工膜中间可包裹脂质，C项正确；细胞质膜都以磷脂双分子层为基本支架，D项错误。]2．(2022·江苏连云港模拟改编)如图是科学家提出的细胞质膜结构的流动镶嵌模型，下列相关叙述正确的是()A．细胞质膜功能的复杂性与①的种类无关B．在水中，③可自发形成双层结构C．②绝大多数分布在细胞质膜的内侧，起到信息传递的作用D．此图为电子显微镜下观察到的细胞质膜亚显微结构B[细胞质膜功能的复杂性与①蛋白质的种类和数量有关，A错误；③是磷脂分子，其具有亲水性的头部和疏水性的尾部，因此在水中可自发形成双层结构，B正确；②糖蛋白分布在细胞质膜的外侧，起到信息传递的作用，C错误；此图为细胞质膜的结构模型，不属于亚显微结构，D错误。]细胞质膜的功能1．细胞质膜的功能图解2．细胞质膜不能绝对控制物质进出细胞细胞质膜控制物质进出细胞具有普遍性和相对性，如图所示。(1)普遍性：细胞需要的营养物质可进入细胞；抗体、激素等物质在细胞内合成后，可分泌到细胞外；细胞产生的废物可排出细胞外。(2)相对性：对细胞有害的物质有可能进入细胞，如有些病毒、病菌有可能侵入细胞，使生物体患病。特别提醒对细胞有害的物质不是“不能”进入细胞，而是“不易”进入细胞。3．细胞质膜功能的探究方法(1)控制物质进出功能的验证(2)识别功能的验证4．不同类型细胞的细胞壁成分细胞类型细胞壁成分植物细胞主要成分是多糖(如纤维素和果胶)细菌主要成分有肽聚糖、磷壁酸、脂质和蛋白质真菌细胞主要成分是多糖，还有少量蛋白质和脂质。不同的真菌，其细胞壁所含多糖的种类不同，如低等真菌细胞壁以纤维素为主，酵母菌以葡聚糖为主，高等陆生真菌以几丁质为主3．(多选)下列有关检测细胞质膜的成分和功能的叙述，正确的是()A．细胞质膜的成分可以利用双缩脲试剂和苏丹Ⅲ染色液进行检测B．脂溶性物质很容易通过细胞质膜，表明细胞质膜中含有脂质C．科学家用蛋白酶处理细胞质膜后，其通透性改变，说明细胞质膜中含有蛋白质D．常用染色法鉴定细胞死活，是因为细胞质膜可以将细胞与外界环境分隔开BC[细胞质膜的主要成分为磷脂和蛋白质，双缩脲试剂可用于检测蛋白质，苏丹Ⅲ染色液可用于检测脂肪，不能用于检测磷脂，A错误；脂溶性物质容易通过细胞质膜，说明细胞质膜中含有脂质，B正确；科学家用蛋白酶处理细胞质膜后，其通透性改变，说明细胞质膜中含有蛋白质，C正确；常用染色法鉴定细胞死活，主要是因为细胞质膜具有控制物质进出的功能，D错误。]4．(2022·江苏连云港期中改编)如图表示细胞间信息交流的部分方式，下列有关说法错误的是()图1图2A．图2可以表示精子与卵细胞的识别和结合B．细胞质膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构C．图2中甲表示发出信号的细胞，乙表示靶细胞D．图1中内分泌细胞分泌的激素，随血液到达全身各处，但只将信息传递给靶细胞B[图2表示相邻细胞之间的细胞质膜相互接触的信息交流方式，可以表示精子与卵细胞的识别和结合，A正确；某些植物中相邻细胞之间可通过胞间连丝传递信息，不通过细胞质膜上的受体，故细胞质膜上的受体并不是细胞间信息交流所必需的结构，B错误；图2中甲表示发出信号的细胞，乙表示靶细胞，C正确；图1中内分泌细胞分泌的激素，可随血液到达全身各处，但只将信息传递给靶细胞，因为只有靶细胞具有该激素的受体，D正确。]据报道一种聚联乙炔细胞质膜识别器已问世，它是通过物理力把类似于细胞质膜上具有分子识别功能的物体镶嵌到聚联乙炔囊泡中，组装成纳米尺寸的生物传感器。它在接触细菌、病毒时可以发生颜色变化，用于检测细菌、病毒等。通过对材料的分析知，聚联乙炔细胞质膜是通过物理力把类似于细胞质膜上具有分子识别功能的物体镶嵌到聚联乙炔囊泡中构成的，由此可形成结构与功能观的生命观念。(1)聚联乙炔细胞质膜识别器模拟了细胞质膜的什么功能？(生命观念)提示：识别功能。(2)这类被镶嵌进去的物质很可能含有什么成分？为什么？(生命观念)提示：糖类和蛋白质。因为细胞质膜外的糖类分子和蛋白质分子结合形成的糖蛋白具有识别功能。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。通过实验情景的分析知，同种细胞融合，而不同种细胞不融合，由此形成结构与功能观的生命观念。(3)实验情景中的现象体现了细胞质膜的什么功能？(生命观念)提示：识别功能。(4)如何判断细胞质膜的外侧和内侧？(生命观念)提示：有糖蛋白的一侧为外侧。[课堂小结]知识网络构建要点强化识记1.细胞质膜主要由脂质和蛋白质组成。2.功能越复杂的细胞质膜，蛋白质的种类和数量越多。3.磷脂双分子层构成细胞质膜的基本支架。4.构成细胞质膜的磷脂和大多数蛋白质分子是可以运动的。5.糖蛋白、糖脂绝大多数分布于细胞质膜的外表面，与细胞识别作用有关。6.细胞质膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特性是具有选择透过性。7.细胞质膜的功能：(1)控制着细胞与周围环境的物质交换；(2)细胞之间的信息交流通常依靠细胞质膜上的蛋白质分子完成；(3)将每个细胞与周围环境分隔开，维持着细胞内部环境的相对稳定。1．细胞质膜由脂质、蛋白质、糖类组成，下列关于其成分和功能的说法正确的是()A．脂质丰富的细胞质膜功能复杂B．蛋白质种类和数量多的细胞质膜功能复杂C．糖类的多少决定着细胞质膜功能的复杂程度D．脂质含量达50%对细胞质膜的功能起决定性作用B[细胞质膜主要由磷脂和蛋白质构成，其中蛋白质在细胞质膜行使其功能时起重要作用。]2．(多选)下图所示为细胞质膜的亚显微结构模式图，下列有关叙述正确的是()A．①表示细胞质膜外表面有些糖分子与膜蛋白结合为糖蛋白B．②和③大都是运动的C．③构成细胞质膜的基本支架，与物质进出无关D．细胞质膜为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境ABD[细胞质膜上的糖蛋白有识别作用，它由糖类和蛋白质组成，位于细胞质膜的外表面，A正确；构成细胞质膜的磷脂分子和蛋白质分子大多是可以运动的，即细胞质膜具有一定的流动性，B正确；磷脂双分子层构成细胞质膜的基本支架，像甘油等物质容易通过细胞质膜，与脂类分子密切相关，C错误；细胞质膜使细胞与周围环境隔开，从而使细胞相对独立，维持着相对稳定的内部环境，保证了细胞内各项生命活动的顺利进行，D正确。]3．透析型人工肾的关键材料是一种人工合成的膜材料——血液透析膜，当病人的血液流经人工肾时，血液透析膜把病人的代谢废物透析掉，然后干净的血液返回病人体内。这是模拟的细胞质膜的什么功能()A．将细胞与外界环境分隔开B．控制物质进出细胞C．免疫作用D．进行细胞间的信息交流B[由题意可知，透析型人工肾的作用是把病人血液中的代谢废物透析掉，其他物质保留在血液内，这模拟了细胞质膜控制物质进出细胞的功能。]4．在哺乳动物受精过程中，精子能够与卵细胞相互识别，精子将其头部钻入卵细胞中，与卵细胞发生结合，当一个精子进入后，卵细胞质膜发生变化，不再让其他精子进入。这一现象体现出细胞质膜能够()A．保障细胞内部环境的相对稳定B．控制物质进出细胞C．使卵细胞摄入所需要的精子D．进行细胞间的信息交流D[细胞质膜具有多种重要功能，精卵之间的相互识别与结合，靠的是细胞质膜上对应的糖蛋白与信息分子，是一种信息交流过程。]5．下图表示细胞质膜的亚显微结构，请据图回答下列问题：(1)细胞质膜的基本支架是[]____________。(2)该结构的基本功能是__________________，与此相关的对生命活动至关重要的特性是____________。(3)细胞识别、物质的跨膜运输等与图中__________(填图中字母)有关。(4)叶绿体和线粒体等细胞结构中均有此结构，但执行的具体功能有很大区别，具体原因是图中____________(填图中字母)不同。(5)有人发现，在一定温度条件下，细胞质膜中的脂质分子均垂直排列于细胞质膜表面。当温度上升到一定程度时，细胞质膜的脂质分子有75%排列不整齐。细胞质膜厚度变小，而细胞质膜表面积扩大。对于细胞质膜的上述变化，合理的解释是__________________________________。[解析]磷脂双分子层构成了细胞质膜的