第3章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能-2024-2025学年高一生物必修一（人教版）教学课件

第1节细胞膜的结构和功能第3章细胞的基本结构1.阐明细胞膜的基本功能。2.说出细胞膜的主要成分。3.概述流动镶嵌模型的基本内容。「学习目标」预习案·自主学习一、细胞膜的功能1.将细胞与外界环境分隔开细胞膜保障了细胞

的相对稳定。内部环境2.控制物质进出细胞细胞需要的营养物质抗体废物细胞膜的控制作用是

,环境中一些对细胞有害的物质有可能进入细胞。相对的3.进行细胞间的信息交流血液细胞膜胞间连丝二、对细胞膜成分的探索脂质时间(人物)实验依据结论或假说1895年,欧文顿对植物细胞的通透性进行了上万次实验,发现溶于脂质的物质,容易穿过细胞膜细胞膜的主要组成成分中有

—利用哺乳动物的红细胞制备出纯净的细胞膜,进行化学分析组成细胞膜的脂质有

和

,其中

含量最多磷脂胆固醇磷脂1925年,戈特和格伦德尔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,测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍细胞膜中的磷脂分子必然排列为

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—水界面的表面张力细胞膜除含脂质分子外,可能还附有

连续的两层蛋白质三、对细胞膜结构的探索1.细胞膜的成分脂质磷脂蛋白质糖类2.探索过程蛋白质—时间实例(实验)结论(假说)1959年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

三层结构构成,是一种

的统一结构1970年人—鼠细胞融合实验细胞膜具有

1972年流动镶嵌模型辛格和尼科尔森提出了细胞膜的

脂质—蛋白质静态流动性流动镶嵌模型四、流动镶嵌模型的基本内容1.结构模型及解读图中a名称:

地位:膜的

特点:具有

磷脂双分子层基本支架流动性图中b名称:

位置特点:大多数蛋白质分子是可以

的图中c名称:

位置:细胞膜的外表面功能:

和细胞间的信息传递等蛋白质分子嵌入运动糖蛋白细胞表面的识别2.结构特点具有

性。流动[正误判断](1)细胞膜是细胞的一道屏障,只有细胞需要的物质才能进入,有害的物质绝对不能进入。(

)提示:细胞膜控制物质进出的功能是相对的,环境中一些对细胞有害的物质有可能进入。(2)细胞之间的信息交流必须依赖于细胞膜上的受体。(

)提示:细胞间的信息交流不一定要依赖于细胞膜上的受体,如高等植物细胞之间可通过胞间连丝进行信息交流。××(3)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恰为红细胞表面积的2倍,说明细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层。(

)(4)欧文顿通过对膜成分的提取和鉴定,认识到细胞膜的主要组成成分中有脂质。(

)提示:欧文顿没有对膜成分进行提取和鉴定。(5)细胞膜内外都有糖被即糖蛋白,但是它们的分布不是均匀对称的。(

)提示:糖被位于细胞膜的外侧,只有细胞膜外侧的糖蛋白才称为糖被。√××探究案·互动探究探究一细胞膜的功能「问题情境」阅读下列资料,回答问题。资料1

生长在水底淤泥中的莲藕“出淤泥而不染”,它能从水和淤泥中吸收所需的营养物质,并排出代谢废物,而莲藕不需要的物质却不会轻易进入莲藕细胞。资料2

经研究发现,内皮素在皮肤中分布不均是产生色斑的主要原因。内皮素拮抗剂可以进入皮肤并和细胞膜上的黑色素受体结合,使内皮素失去作用。(1)资料1说明细胞膜具有什么功能?具体体现是什么?细胞膜的这种作用是绝对的吗?提示:控制物质进出细胞的功能。主要体现在对营养物质的吸收对代谢废物的排出,以及防止细菌、病毒的侵入等方面。细胞膜的这种控制作用是相对的,而不是绝对的。(2)资料2说明细胞膜具有什么功能?提示:细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能。(3)在原始海洋中,生命起源过程中至关重要的阶段是膜的出现。这一提法的重要依据是什么?提示:细胞膜将生命物质与外界环境分隔开,产生了原始的细胞,并成为相对独立的系统,保障了细胞内部环境的相对稳定。归纳总结1.控制物质进出细胞功能的验证(1)染色剂进入实验。(2)色素透出实验。2.对细胞信息交流的两个认知误区(1)三种信息交流方式是发生于细胞与细胞之间的,而不是细胞内的信息交流。(2)并非细胞间的信息交流都依赖于细胞膜上的受体蛋白,如高等植物细胞之间通过形成通道(胞间连丝)的方式进行信息交流。1.如图,下列关于细胞间信息交流的说法,错误的是(

)A.若图Ⅱ中②为受体,其化学组成可能是糖蛋白B.所有细胞间信息交流都需要借助细胞膜上受体才能完成C.细胞A产生的激素随血液运输到细胞B处,再与相应受体发生特异性结合D.若图Ⅱ表示精子与卵细胞的识别,两细胞通过细胞膜直接接触完成信息传递「即时应用」√解析:图Ⅱ中②为受体,其化学组成是糖蛋白,具有识别和接收信号的功能;细胞间信息交流的方式除图Ⅰ、图Ⅱ中所示的两种外,还可通过胞间连丝进行,该方式不需借助细胞膜;细胞A产生的激素随血液运输到细胞B处,再与相应受体发生特异性结合,实现细胞间的信息交流;图Ⅱ表示的是细胞膜直接接触,①表示信号分子,②表示受体,精子和卵细胞之间的识别和结合是通过该方式完成。2.异体器官移植手术往往很难成功,这主要是细胞膜的识别作用导致了排异反应。此过程体现的细胞膜功能是(

)A.将细胞与外界环境分隔开B.具有选择透过性C.进行细胞间的信息交流D.控制物质进出细胞√解析:异体细胞间的排斥,依靠细胞之间的相互识别,体现了细胞间信息交流的功能。长句应答台盼蓝染液染色时,活细胞不能被染色,而死细胞能被染色的原因是

。台盼蓝染液为细胞不需要的物质,不能通过细胞膜进入细胞,所以活细胞不被染色,而死细胞的细胞膜不具有控制物质进出细胞的功能,所以台盼蓝能进入细胞中,将死细胞染色探究二对细胞膜成分和结构的探索「问题情境」1.阅读下列关于细胞膜成分的资料,并完成下列问题。资料1

1895年,欧文顿发现:凡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。资料2

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。由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。资料3科学家陆续测定了不同细胞的生物膜的化学组成如下表:生物膜蛋白质/%脂质/%糖类/%人的CNS髓鞘2079少人的红细胞膜49438大鼠的肝细胞核膜59352.9内质网膜6733少线粒体外膜5248少线粒体内膜7624少(1)欧文顿实验结果得出的推论是什么?提示:细胞膜的主要组成成分中有脂质。(2)如何进一步研究确定细胞膜的脂质成分的类型?提示:利用哺乳动物成熟的红细胞制备出纯净的细胞膜,进行化学分析,得知细胞膜中的脂质有磷脂和胆固醇,其中,磷脂含量最多。(3)请根据资料3概述生物膜的组成成分。提示:生物膜主要由脂质和蛋白质组成,此外,还有少量的糖类。2.阅读下列关于细胞膜结构的资料,并完成下列问题。资料4

1917年,科学家朗缪尔把溶有膜脂的挥发性溶剂倾倒在水面上,溶剂挥发掉,而脂类分子可在水面上铺开成一层,并且测出脂类分子的极性一端被吸附在水分子上,而非极性一端直立在水面上(如下图)。资料5

1925年,戈特和格伦德尔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,测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。资料6

1959年,罗伯特森利用电子显微镜拍摄到了细胞膜的图像为暗—亮—暗的三层结构,测定细胞膜的厚度为7～8nm,恰好是单层磷脂膜厚度的两倍,而按照“三明治”模型,加上两侧的蛋白质,膜的总厚度应当超过20nm。材料7人—鼠细胞融合实验(4)资料4朗缪尔实验说明组成细胞膜的脂质有何特点?提示:组成细胞膜的脂质分子是两性分子,有亲水端和疏水端。(5)资料5说明细胞膜上磷脂分子应如何排列?提示:细胞膜上磷脂分子可能以双分子层的形式排列,具体如图所示:(6)罗伯特森的蛋白质—脂质—蛋白质的静态膜结构模型能解释膜的哪些功能?不能解释哪些功能?提示:能解释蛋白质可以帮助物质运输。不能解释细胞的生长、膜的变形运动等。(7)人—鼠细胞融合实验说明了什么?提示:细胞膜具有流动性。3.以下对细胞膜成分和结构的探索,叙述错误的是(

)A.辛格和尼科尔森认为构成膜的磷脂分子和大多数的蛋白质分子是可以运动的B.罗伯特森根据电镜下细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构,提出细胞膜静态模型假说C.根据细胞的表面张力低于油—水界面的表面张力,推测细胞膜除脂质外,可能还有蛋白质D.欧文顿提取了植物细胞膜,进行通透性实验,证明了细胞膜的主要组成成分中有脂质「即时应用」√解析:欧文顿对植物细胞的通透性进行了多次实验,发现溶于脂质的物质,容易穿过细胞膜,根据“相似相溶原理”,由此推测细胞膜的主要组成成分中有脂质。4.人细胞、鼠细胞融合实验是用带有不同荧光染料的抗体标记两种细胞的膜蛋白,一段时间后两种膜蛋白能在杂种细胞膜上均匀分布形成嵌合体。如图是相关实验记录,下列说法错误的是(

)A.当温度增加到15℃以上,膜的流动性发生变化B.图中数据说明融合时间越长形成的嵌合体越多C.温度对膜蛋白的运动有影响D.该实验证明膜蛋白能够运动√解析:题图中横坐标是温度,也就是说自变量是温度,所以图中数据不能说明融合时间越长形成的嵌合体越多。长句应答人细胞、鼠细胞融合实验是在37℃条件下进行的,温度对细胞融合的速率产生的影响是

。温度通过影响分子运动的速率,进而影响细胞融合的速率探究三流动镶嵌模型的基本内容「问题情境」1972年,辛格和尼科尔森提出细胞膜的流动镶嵌模型。细胞膜的亚显微结构示意图如下:(1)图中细胞膜的外侧是A侧还是B侧?判断依据是什么?提示:A侧是外侧。糖被只分布在细胞膜的外侧,A侧有糖被,所以A侧是外侧。(2)组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的,说明细胞膜具有什么样的结构特点呢?提示:说明细胞膜具有一定的流动性。(3)研究发现,细胞膜上的蛋白质具有运输物质的功能,且在行使运输功能时具有选择性,如细胞膜上有专门运输葡萄糖的载体蛋白,这说明细胞膜具有什么功能特点呢?提示:说明细胞膜具有选择透过性。5.如图是细胞膜结构模式图,下列相关叙述正确的是(

)A.若该图表示动物细胞膜,则乙面为细胞质基质B.①是蛋白质,与糖类结合形成糖蛋白,是细胞间信息交流所必需的结构C.③是磷脂分子的头端,具有疏水性,④是磷脂分子的尾端,具有亲水性D.③处分子可以侧向自由运动,②不可以运动「即时应用」√解析:糖蛋白位于细胞膜外侧,可以判断甲面是细胞膜的外侧,乙面是细胞膜的内侧,若题图表示动物细胞膜,则乙面为细胞质基质;①是蛋白质,与糖类结合形成糖蛋白,但是糖蛋白并非细胞间信息交流所必需的结构,如高等植物细胞间可以通过胞间连丝进行物质和信息的交流,不需要糖蛋白;③是磷脂分子的头部,具有亲水性,④是磷脂分子的尾部,具有疏水性;③处分子即磷脂分子可以侧向自由运动,大多数②蛋白质也是可以运动的,例如载体蛋白、离子通道蛋白。6.在人类对细胞膜结构的探索历程中,罗伯特森提出的细胞膜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.两种模型都认为组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动√解析:磷脂双分子层是膜的基本支架,这是流动镶嵌模型的内容;蛋白质分子均匀排列在脂质分子的两侧是三层结构模型的内容;不论是三层结构模型还是流动镶嵌模型都是建立在细胞膜主要由蛋白质和脂质组成这一基础之上;三层结构模型是静态的统一结构模型,流动镶嵌模型认为组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。方法技巧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,糖被只分布于细胞膜外侧。(2)方法:有糖被的一侧为细胞膜的外侧,另一侧为细胞膜的内侧。课堂小结思维导图金句必备1.细胞膜的主要功能:(1)将细胞与外界环境分隔开;(2)控制物质进出细胞;(3)进行细胞间的信息交流。2.细胞间信息交流的方式常见的有三种:通过化学物质传递信息,如通过激素传递信息;通过细胞膜直接接触传递信息,如精子和卵细胞之间的识别和结合;通过细胞之间形成通道传递信息,如高等植物细胞之间的胞间连丝。3.流动镶嵌模型认为,磷脂双分子层是膜的基本支架,蛋白质分子镶在、嵌入或贯穿于磷脂双分子层中。4.细胞膜的结构特点是具有流动性,功能特点是具有选择透过性。5.糖被一般分布于细胞膜的外表面,与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有关。6.功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多。随堂检测1.如图表示细胞膜部分功能模式图。据图分析,下列说法不正确的是(

)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③表示D.高等植物相邻的细胞可通过功能④进行信息交流√12341234解析:细胞膜是系统的边界,在生命起源过程中具有重要作用,它将生命物质与外界环境分隔开,产生了原始的细胞,并成为相对独立的系统;功能②表示物质进出细胞,一般是吸收有利物质,但细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的,一些有害物质也有可能进入细胞;激素调控生命活动需要与靶细胞的细胞膜表面的受体结合,将信息传递给靶细胞,可用图③表示;相邻的高等植物细胞可通过功能④(胞间连丝)进行信息交流。2.一种聚联乙炔细胞膜识别器已问世,它是通过物理作用把类似于细胞膜上具有分子识别功能的物质镶嵌到聚联乙炔囊泡中,组装成纳米尺寸的生物传感器。它在接触到细菌、病毒时可以发生颜色变化,用以检测细菌、病毒。这类被镶嵌进去的物质很可能含有(

)A.磷脂和蛋白质 B.糖蛋白C.胆固醇和多糖 D.胆固醇和蛋白质√2341解析:细胞膜上的磷脂和胆固醇没有识别的功能,因此,这类被镶嵌进去的物质不可能是磷脂和胆固醇;细胞膜上的糖类和蛋白质在一起构成的糖蛋白具有识别功能,因此被镶嵌的物质很可能是糖蛋白。23413.异体器官移植手术往往很难成功,最大的障碍就是异体细胞间的排斥。这主要是由于细胞膜具有识别作用,完成这种生理功能的结构基础是(

)A.细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成B.细胞膜的表面有糖蛋白C.细胞膜具有一定的流动性D.磷脂双分子层是膜的基本支架√3412解析:细胞膜的表面有糖蛋白,与细胞表面识别有密切关系。4.如图是由磷脂分子构成的脂质体,它可以作为药物的运载体,将药物运送到特定的细胞发挥作用。请回答下列问题。1234(1)根据磷脂分子的特性判断,属于水溶性药物的是

(填“药物甲”或“药物乙”),理由是

。

药物乙药物乙位于脂质体中央,与亲水性的磷脂头部接触1234解析:(1)根据磷脂分子的特性判断,由于药物乙处于脂质体的中央,和亲水性的磷脂头部接触,说明药物乙属于水溶性药物。(2)脂质体通过其结构本身具有的

(填“流动性