2024-2025学年新教材高中生物第3章细胞的基本结构第1节细胞膜的结构和功能学案新人教版必修13

PAGE9-第1节细胞膜的结构和功能课标内容要求核心素养对接概述细胞都由质膜包袱，质膜将细胞与其生活环境分开，能限制物质进出，并参加细胞间的信息沟通。1.生命观念——通过对细胞膜的学习建立生命的结构与功能观。2．科学探究——领悟细胞膜结构探究过程的科学方法。3．科学思维——流淌镶嵌模型及其解读。一、细胞膜的功能1．将细胞与外界环境分隔开细胞膜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．限制物质进出细胞(1)细胞须要的养分物质可以从外界进入细胞；细胞不须要的物质不简单进入细胞。(2)细胞内合成的抗体、激素等物质和代谢废物要排到细胞外，细胞内有用的成分不会轻易流失到细胞外。(3)环境中一些对细胞有害的病菌和病毒有时候也能进入细胞，说明这种限制作用是相对的。3．进行细胞间的信息沟通方式过程通过体液的运输信号分子通过血液的运输到达靶细胞，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞，如胰岛素细胞间干脆接触信号分子和细胞膜结合在一起，只能和相邻细胞的细胞膜上的受体干脆接触传递信息，如精子和卵细胞之间的识别和结合细胞间形成通道携带信息的物质可以通过相邻两个细胞间的通道进入另一个细胞，如高等植物细胞之间的胞间连丝二、对细胞膜成分的探究1．探究过程历程探究内容结论或假说1895年欧文顿对植物细胞的通透性进行了上万次试验，发觉溶于脂质的物质简单穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不简单穿过细胞膜细胞膜是由脂质组成的20世纪初分别出哺乳动物的红细胞的细胞膜，进行化学分析组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多1925年两位荷兰科学家戈特和格伦德尔提取人红细胞中的脂质铺展成单分子层，其面积为红细胞表面积的2倍细胞膜中的磷脂分子必定排列为连续的两层1935年英国学者丹尼利和戴维森探讨了细胞膜的张力推想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eq\o(\a\al(1脂质约占细胞膜,总质量的50%))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(磷脂主要,胆固醇动物细胞膜))(2)蛋白质(约占40%)：与细胞膜的功能密度相关，功能越困难的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。(3)糖类(2%～10%)：与蛋白质分子或脂质结合。三、对细胞膜结构的探究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全部的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。②把细胞膜描述为静态的统一结构。2．对静态结构提出质疑：20世纪60年头以后，科学家对细胞膜是静态的观点提出质疑。3．1970年荧光标记细胞膜试验4．科学方法——提出假说科学家首先依据已有的学问和信息提出说明某一生物学问题的一种假说，再用进一步的视察与试验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的视察和试验结果相吻合。四、流淌镶嵌模型的基本内容1．发觉者：辛格和尼科尔森。2．流淌镶嵌模型的基本内容(1)化学组成：主要是磷脂分子和蛋白质分子。(2)两种物质组成细胞膜的方式如图：①图中aeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名称：磷脂双分子层,作用：膜的基本支架,特点：具有流淌性))②图中beq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名称：蛋白质分子,三种位置\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.镶在磷脂双分子层表面,b.部分或全部嵌入磷脂双分子层中,c.贯穿于整个磷脂双分子层)),特点：大多数蛋白质分子是可以运动的))③图中ceq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名称：糖被,位置：细胞膜的外表面,作用：爱护、润滑和细胞识别等))3．细胞膜的结构特点：流淌性。4．细胞膜的功能特性：选择透过性。推断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．细胞间的信息沟通都是通过细胞膜的干脆接触来完成的。 ()2．细胞膜上的蛋白质种类和数量多少确定了细胞膜功能的困难程度。 ()3．构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇。 ()4．变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同。 ()5．生物膜具有流淌性是由于磷脂分子可以运动，从而带动了膜上的蛋白质运动。 ()6．细胞膜上的糖类都和蛋白质结合形成了具有识别作用的糖蛋白。 ()7．罗伯特森提出的“三明治模型”的一大缺点就是认为膜是静止不动的。 ()8．科学技术的进步在生物膜的流淌镶嵌模型建立过程中发挥了重要作用。 ()提示：1.×细胞间的信息沟通也可通过化学物质和通道沟通。2．√3．×脂肪不是构成细胞膜的成分。4．×变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分相同。5．×蛋白质分子的运动并不是磷脂分子运动带动的。6．×有些糖类和脂质结合形成糖脂。7．√8.√细胞膜的功能1．细胞膜的功能图解2．细胞间信息沟通的三种方式(1)一些细胞如分泌细胞分泌一些物质如激素，通过血液的传递运输到作用部位的细胞(靶细胞)，被靶细胞的细胞膜上的受体(成分为糖蛋白)识别，引起靶细胞的生理反应(图示如下)。eq\x(内分泌细胞)eq\o(→,\s\up9(产生))eq\x(激素)eq\o(→,\s\up9(体液),\s\do7(运输))eq\x(靶细胞)(2)相邻两个细胞的细胞膜接触，通过糖蛋白识别，将信息从一个细胞传递给另一个细胞(图示如下)。(3)植物细胞间的识别主要是通过植物细胞间的胞间连丝来实现的(图示如下)。实践应用：1.生长在水底淤泥中的莲藕“出淤泥而不染”。莲藕“出淤泥而不染”的事例说明细胞膜具有什么功能？这种功能的详细体现是什么？提示：限制物质进出细胞的功能。主要体现在对养分物质的汲取及有害废物的排出，防止病菌、病毒的侵入等方面。2．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。雌蕊和花粉是通过什么相识别的？这体现了该结构的什么功能？提示：通过细胞膜相识别，体现了细胞膜进行细胞间信息沟通的功能。1．水溶性染色剂(PI)能与核酸结合而使细胞核着色，可将其应用于细胞死活的鉴别。细胞浸泡于肯定浓度的PI中，仅有死亡细胞的核会被染色，活细胞则不着色，但将PI注射到活细胞中，则细胞核会着色。利用PI鉴别细胞死活的基本原理是()A．死细胞与活细胞的核酸结构不同B．死细胞与活细胞的核酸含量不同C．活细胞能分解染色剂PID．活细胞的细胞膜能阻挡PI的进入D[活细胞的细胞膜可选择出入细胞的物质，以维持正常的生命活动。水溶性染色剂(PI)不是细胞所需物质，因而不能通过活细胞的细胞膜。细胞死亡后，细胞膜及其他生物膜的选择透过性丢失，溶于水中的物质(如PI)都可以通过，从而使细胞核着色。]2．如图为细胞间信息沟通的一种方式，下列有关叙述不正确的是()A．图中反映了细胞膜具有细胞间信息沟通的功能B．图中乙细胞表示靶细胞C．图中a表示信号分子(如激素)D．图中b表示细胞膜上的信号分子D[题图为细胞间进行信息沟通的间接传递方式。甲细胞为发出信号的细胞，乙细胞为靶细胞，图中b表示细胞膜上的受体，其化学本质为蛋白质。]细胞间信息沟通的两个提示(1)三种信息沟通方式均发生于细胞与细胞之间，而不是细胞内的信息沟通。(2)通过化学物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息并不全依靠于细胞膜上的受体蛋白，如性激素的受体在细胞内。对细胞膜成分和结构的探究1．细胞膜成分的鉴定方法细胞膜成分鉴定试剂(方法)结果分析磷脂脂溶剂处理细胞膜被溶解，证明含有磷脂磷脂酶处理细胞膜被破坏，证明含有磷脂脂溶性物质通过试验脂溶性物质能优先通过细胞膜，证明含有脂质蛋白质双缩脲试剂呈现紫色，证明含有蛋白质蛋白酶处理细胞膜被破坏，证明含有蛋白质2.细胞膜功能的探究方法(1)限制物质进出功能的验证(2)识别功能的验证3．生物膜结构特点和功能特性(1)区分：流淌性是生物膜的结构特性，此特性主要受温度影响，在肯定范围内，温度越高，细胞膜的流淌性越大；而选择透过性是生物膜的功能特性，影响此特性的内因是细胞膜上载体的种类和数量。(2)联系：生物膜的流淌性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流淌性，细胞才能完成其各项生理功能，才能表现出选择透过性。事实上，只有活细胞才具有膜的流淌性和选择透过性。(3)图示4．三层结构模型与流淌镶嵌模型的比较项目三层结构模型流淌镶嵌模型不同点认为蛋白质分子匀称分布在脂质分子的两侧认为蛋白质分子在生物膜中的分布是不匀称的认为生物膜是静止结构强调组成生物膜的分子是可以运动的相同点都认为组成生物膜的主要物质是蛋白质和脂质1．下列关于生物膜结构探究历程的说法中，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．三层结构模型认为生物膜为静态的结构C．流淌镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的D．三层结构模型和流淌镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不匀称的D[三层结构模型认为生物膜结构由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，认为蛋白质是匀称的、固定的。]2．下图为细胞膜的流淌镶嵌模型，有关叙述不正确的是()A．具有①的一侧是细胞膜的外侧B．①与细胞识别有关C．②构成细胞膜的基本支架D．细胞膜的选择透过性与①的种类和数量有关D[图中①为糖蛋白，其只分布在细胞膜的外侧；糖蛋白具有识别功能，与细胞识别有关；②为磷脂双分子层，构成了细胞膜的基本支架；细胞膜的选择透过性与③蛋白质的种类和数量有关。]推断细胞膜内外侧的方法(1)推断依据：糖蛋白的分布状况。(2)推断方法eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(外侧：糖蛋白存在的一侧,内侧：没有糖蛋白的一侧))[课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1.细胞膜的主要功能：(1)将细胞与外界环境分隔开；(2)限制物质进出细胞；(3)进行细胞间的信息沟通。2.细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。3.功能越困难的细胞膜，蛋白质的种类与数量越多。4.脂溶性物质优先通过细胞膜，说明细胞膜中含有脂质。5.磷脂双分子层构成生物膜的基本支架。6.构成生物膜的磷脂和大多数蛋白质分子是可以运动的。7.糖蛋白只分布于细胞膜的外表面，与细胞识别作用有关。8.细胞膜的结构特性是具有肯定的流淌性，功能特性是具有选择透过性。1．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。这是模拟的细胞膜的什么功能()A．将细胞与外界环境分隔开 B．限制物质进出细胞C．免疫作用 D．进行细胞间的信息沟通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，这模拟了细胞膜限制物质进出细胞的功能。]2．罗伯特森的关于生物膜模型的构建：全部的生物膜都由蛋白质－脂质－蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。这一观点的局限性主要在于()A．不能说明生物膜的化学组成B．不能说明生物膜成分的相像性C．不能说明脂质类物质较简单跨膜运输D．不能说明变形虫的变形运动D[三层结构模型认为生物膜为静态结构。]3．下列不符合生物膜的流淌镶嵌模型的说法的是()A．磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流淌性B．每个磷脂分子的疏水端都向内C．嵌入磷脂双分子层的蛋白质分子大多能运动D．生物膜中的磷脂分子和蛋白质分子之间没有联系，所以才具有流淌性D[生物膜中的磷脂分子和蛋白质分子大都能运动，这使整个生物膜具有流淌性。生物膜是一个整体，它上面的各种分子相互作用、亲密联系才维持了生物膜的整体性。]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，卵细胞膜发生改变，不再让其他精子进入。这一现象体现出细胞膜能够()A．保障细胞内部环境的相对稳定B．限制物质进出细胞C．使卵细胞摄入所须要的精子D．进行细胞间的信息沟通D[细胞膜具有多种重要功能，精卵之间的相互识别与结合，靠的是细胞膜上对应的糖蛋白与信息分子，是一种信息沟通过程。]5．下图表示细胞膜的亚显微结构，请据图回答下列问题：(1)细胞膜的基本支架是[]____________。(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，但执行的详细功能有很大区分，详细缘由是图中____________(填图中字母)不同。(5)有人发觉，在肯定温度条件下，细胞膜中的脂质分子均垂直排列于膜表面。当温度上升到肯定程度时，细胞膜的脂质分子有75%排列不整齐。细胞膜厚度变小，而膜表面积扩大。对于膜的上述改变，合理的说明是_________________。[解析]磷脂双分