【高中生物】2023-2024学年 人教版 必修一 细胞膜的结构和功能

第1节细胞膜的结构和功能1.结合实例,归纳并阐明细胞膜的功能。2.运用结构与功能观,通过对细胞膜成分探索过程的分析,总结细胞膜的成分,理解细胞膜的结构与功能相适应的特点。3.通过学习细胞膜模型构建过程中科学家的实验设计方案和思路,掌握“提出假说”的科学方法,建立生物膜的流动镶嵌模型。目标素养知识概览一、细胞膜的功能1.将细胞与外界环境分隔开使细胞成为相对独立的系统,保障了细胞内部环境的相对稳定。2.控制物质进出细胞3.进行细胞间的信息交流(连线)微思考1在处理污水时,人们设计出一种膜结构,该膜结构能有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧,以降低有毒重金属离子对水的污染。这模拟的是细胞膜的哪个功能?提示:控制物质进出细胞的功能。微判断1基于对细胞膜功能的认识,判断下列表述是否正确。1.细胞膜是细胞的保护性屏障。()2.细胞膜可以控制物质进出,任何对细胞有害的物质都不能进入细胞。()3.植物细胞之间的胞间连丝具有物质运输的作用。()4.植物细胞的边界是细胞壁,动物细胞的边界是细胞膜。()√×√×微训练1下列关于细胞膜的生理功能的叙述,错误的是(

)A.将细胞与外界环境分隔开B.控制物质进出细胞C.进行细胞间的信息交流D.具有流动性答案:D二、对细胞膜结构的探索1.细胞膜的成分(2)蛋白质(约占40%):与细胞膜的功能密切相关,蛋白质的种类和数量越多,细胞膜的功能越复杂。(3)糖类(2%~10%):与脂质或蛋白质结合。2.对细胞膜结构的探索

微判断2基于对细胞膜成分和结构的探索历程的认识,判断下列表述是否正确。1.欧文顿通过对红细胞细胞膜的化学成分的分析得出细胞膜的成分是脂质和蛋白质。(

)2.磷脂分子由亲水的头和疏水的尾构成,除含C、H、O,还含有P甚至N。(

)3.科学家罗伯特森用光学显微镜观察到了细胞膜暗—亮—暗的三层结构。(

)4.功能越复杂的细胞膜中,脂质的种类和数量越多。(

)×√××三、流动镶嵌模型的基本内容1.结构模型2.结构特点及意义(1)结构特点:具有流动性。(2)意义: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。微思考2下图是细胞膜的亚显微结构示意图,请分析回答下列问题。(1)图中的④是哪种成分?为什么在细胞膜中是两层的?提示:④是磷脂分子。因为细胞膜两侧都是水溶液,磷脂分子具有亲水的头和疏水的尾,只有形成双分子层结构,才能稳定。(2)②⑤⑥是蛋白质,其在④上的存在方式分别是什么?提示:②是镶在表面,⑤是贯穿,⑥是嵌入。(3)①③分别是糖脂、糖蛋白。微判断3基于对流动镶嵌模型的认识,判断下列表述是否正确。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。()√×××微训练2下图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图,下列有关叙述错误的是(

)A.a是指磷脂分子的尾部,具有疏水性B.糖蛋白在细胞膜的内外侧均有分布C.c是指磷脂分子的头部,具有亲水性D.细胞膜的选择透过性与蛋白质的种类和数量有关答案:B解析:磷脂双子具有亲水的头部和疏水的尾部,A、C两项正确。糖蛋白只位于细胞膜的外侧,B项错误。细胞膜的选择透过性与膜上蛋白质的种类和数量有关,D项正确。一

细胞膜的功能问题探究资料1

将鸡蛋的外壳打破,把蛋清和蛋黄倒入培养皿中,用牙签的钝端触碰蛋黄,可以感受到蛋黄很柔软。将牙签刺入蛋黄时,能够感受到阻力。资料2

鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时,死细胞会被染成蓝色,而活细胞不会着色。资料3

植物传粉后,同种和不同种的花粉都会落到雌蕊的柱头上,同种的花粉能萌发,异种的花粉不能萌发。

(1)未受精的鸡蛋的蛋黄是一个卵细胞,将鸡蛋黄与蛋清隔开的是哪种细胞结构?这体现了该结构的什么功能?提示:细胞膜。将细胞与外界环境分隔开。(2)资料2体现了细胞膜的哪项功能?活细胞与死细胞在颜色上的差异说明了什么?提示:细胞膜能控制物质进出细胞。活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞,阻挡了细胞外台盼蓝分子进入细胞,死细胞的细胞膜丧失了该项功能,无法阻挡细胞外物质进入细胞,台盼蓝分子可以进入细胞。(3)雌蕊的柱头和花粉是通过什么相互识别的?这体现了该结构的什么功能?提示:通过细胞膜进行相互识别。这体现了细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能。(4)除资料中的实例外,还有哪些细胞间进行信息交流的实例?提示:胰岛细胞通过产生的激素与作用的细胞进行信息交流,高等植物细胞通过胞间连丝进行信息交流等。归纳总结1.细胞膜的功能图解2.细胞间信息交流的三种方式

方式通过激素等“信息分子”间接交流两细胞间直接交流经特殊通道交流过程一些细胞(如内分泌细胞)分泌一些化学物质(如激素),通过血液运送到全身各处,该化学物质被靶细胞膜上的受体(成分为糖蛋白)识别,引起靶细胞产生相应的生理反应,完成信息传递相邻细胞间直接接触,通过与细胞膜结合的信号分子影响其他细胞相邻细胞间形成通道使细胞相互沟通,通过携带信息的物质来交流信息3.细胞膜功能的实验验证(1)控制物质进出细胞功能的验证:(2)细胞间识别功能的验证:只有同种生物的精子和卵细胞才能结合细胞膜具有识别作用(糖蛋白的作用)典例剖析【例1】

下图是细胞膜的功能模式图。据图分析,下列说法错误的是(

)A.功能①在生命起源过程中具有重要作用B.功能②表示进入细胞的物质对细胞都有利C.胰岛素调控生命活动可用图中③表示D.相邻的植物细胞之间可通过功能④进行信息交流答案:B解析:功能②表示细胞膜能控制物质进出细胞,一般是吸收需要的营养物质,但有些有害物质也能进入细胞,说明细胞膜的控制作用是相对的。学以致用1.作为系统的边界,细胞膜在细胞的生命活动中有多种功能。下列有关下图所示模型的说法,错误的是(

)A.图示信息主要体现了细胞膜能进行细胞间信息交流的功能B.甲细胞分泌物质a与细胞膜控制物质进出的功能有关C.乙细胞上识别物质a的受体b可以识别所有的信号分子D.受体b与细胞表面的识别有密切关系答案:C解析:题图所示的是细胞间进行信息交流的一种方式;甲细胞分泌物质a是细胞膜控制物质进出细胞的一个实例;不同的信号分子具有不同的受体,所以图中的受体b不能识别所有的信号分子;受体b可与甲细胞分泌的物质a结合,说明受体b与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。二

对细胞膜成分及结构的探索问题探究资料1

1895年,欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次的实验,发现细胞膜对不同物质的通透性不一样,如下图所示。资料2

组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇,其中磷脂的含量最多。磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的分子,磷酸“头部”是亲水的,脂肪酸“尾部”是疏水的。(1)据资料1推测,细胞膜是由什么物质组成的?提示:细胞膜是由脂质组成的。(2)磷脂分子在空气—水界面上会如何排列?在水—苯混合溶剂中会如何排列(苯为非极性分子)?在水中会如何排列?在下图中画出排列情况。提示:(3)细胞膜中的磷脂分子如何排列?如何解释这一现象?提示:细胞膜中的磷脂分子呈双层排列,磷脂分子的头部向着膜的内外两侧,而尾部相对排在内侧。因为细胞内外都是水溶液。归纳总结1.对细胞膜成分的探索历程科学家现象原理结论

欧文顿溶于脂质的物质容易穿过细胞膜相似相溶原理细胞膜是由脂质组成的科学家现象原理结论

戈特和格伦德尔从红细胞中提取的脂质,单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍磷脂分子具有亲水的头和疏水的尾;细胞内外都是液体(水)环境细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层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.对细胞膜结构的探索历程

典例剖析【例2】

对细胞膜结构的探索经历了漫长的历程,下列结论(假说)错误的是(

)A.脂溶性物质更易通过细胞膜,说明细胞膜是由脂质组成的B.提取哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层的面积是红细胞表面积的两倍,说明细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层C.电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三层结构,罗伯特森认为细胞膜由脂质—蛋白质—脂质三层结构构成D.人—鼠细胞融合实验证明细胞膜具有流动性C解析:电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三层结构,罗伯特森认为所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。学以致用某研究小组发现植物种子细胞以小油滴的方式储油,每个小油滴都由磷脂膜包被着,该膜最可能的结构是(

)A.由单层磷脂分子构成,磷脂的尾部向着油滴内B.由单层磷脂分子构成,磷脂的头部向着油滴内C.由两层磷脂分子构成,结构与细胞膜完全相同D.由两层磷脂分子构成,两层磷脂的头部相对答案:A解析:磷脂分子的头部亲水,尾部疏水,且油滴内部储油,所以磷脂的尾部向着油滴内,头部向着油滴外,由单层磷脂分子构成。三

细胞膜的流动镶嵌模型问题探究资料1

研究人员做实验时发现:在一定温度下,细胞中的磷脂分子均垂直排列于膜表面;当温度升高到一定程度时,细胞膜中的磷脂分子有75%排列不整齐,细胞膜的厚度变小,表面积扩大,对离子和分子的通透性提高。资料2

物理学家在低温下将细胞膜切开,升温后暴露两层磷脂之间的断裂面(冰冻蚀刻法),观察蛋白质在磷脂双分子层中的分布情况(如下图所示)。(1)细胞膜厚度和表面积随温度的变化说明细胞膜的结构具有什么特点?用三层结构模型能否解释该现象?为什么?提示:说明细胞膜上的物质是可以运动的。三层结构模型不能解释该现象,因为三层结构模型认为细胞膜是静态的。(2)根据以上资料可以推测蛋白质分子在磷脂双分子层中的分布情况是怎样的?提示: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)具有糖蛋白的一侧为细胞膜的外侧还是内侧?提示:糖蛋白位于细胞膜的外侧,因此具有糖蛋白的一侧为细胞膜的外侧。归纳总结1.构成细胞膜的三种物质物质存在形式功能磷脂尾相对、头朝外,构成磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架

物质存在形式功能蛋白质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细胞膜的功能越复杂,蛋白质的种类和数量越多糖类与蛋白质结合形成糖蛋白,或与脂质结合形成糖脂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2.细胞膜的特点(1)镶嵌性:膜的基本结构是由磷脂双分子层及镶嵌在其上的蛋白质构成的。(2)不对称性:细胞膜的各种成分不是对称分布的,如糖被只分布在细胞膜外表面。(3)结构特点——具有一定的流动性:磷脂分子可以侧向自由移动,膜中的蛋白质大多也能运动。易错辨析三层结构模型与流动镶嵌模型的比较比较项目三层结构模型流动镶嵌模型不同点认为蛋白质分子均匀分布在脂质分子的两侧认为蛋白质分子在细胞膜中的分布是不均匀的认为细胞膜是静态结构强调组成细胞膜的分子是可以运动的相同点都认为组成细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质典例剖析【例3】

下图是细胞膜的亚显微结构模式图,①~③表示构成细胞膜的物质。下列有关说法正确的是(

)A.②与③是静止不动的B.③构成细胞膜的基本支架C.①位于细胞膜的内表面D.糖被(①)与细胞识别有关答案:B解析:②是蛋白质分子,大多是可以运动的,③是磷脂双分子层,磷脂分子可以侧向自由移动,A项错误。磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架,B项正确。①是糖蛋白,糖被是位于细胞膜外表面的糖类分子,与细胞识别有关,C、D两项错误。方法归纳判断细胞膜内侧与外侧的技巧(1)依据:细胞膜中的糖类分子与蛋白质结合形成糖蛋白,糖蛋白只分布于细胞膜的外表面。(2)方法:有糖蛋白存在的一侧为细胞膜的外侧,另一侧为细胞膜的内侧。学以致用3.下列关于细胞膜结构的叙述,错误的是(

)A.构成细胞膜的物质分子的排列是不对称的B.构成细胞膜的物质分子的运动使膜具有流动性C.磷脂具有识别和信息传递的作用D.磷脂排列成双分子层答案:C解析:细胞膜上的糖被与细胞表面的识别和细胞间的信息传递有密切关系,磷脂双分子层是细胞膜的基本支架。1.右图所示为某生理活动的一个过程,这一过程体现出细胞膜的哪一项功能?(

)A.控制物质进出细胞B.将细胞与外界环境分隔开C.促进物质的运输D.进行细胞间的信息交流答案:D2.科学家揭示出电压控制的钾通道,这些