1、第一章细胞的物质交换第一节细胞膜的结构与功能学习目标1.简述细胞膜的结构及其特点。(重点)2.掌握细胞膜的功能。(难点)一、细胞膜结构的认识过程11895年，欧瓦顿发现脂溶性物质比非脂溶性物质容易透过细胞膜进入细胞中。21917年，朗姆瓦：将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完以后，磷脂分子分布散乱，经过推挤，磷脂分子在水中排列成了单层，而且其磷酸基团的极性头部都浸入水中。右图为一个磷脂分子的结构示意图。31925年，荷兰科学家高特和格伦德：把红细胞的细胞膜中的磷脂抽提出来，在水面上铺成单分子层，结果发现磷脂分子排成单层后的面积恰好等于红细胞表面积的两倍。41972年，辛格：提出了细胞膜的流动镶嵌模型
2、。二、流动镶嵌模型的基本内容1细胞膜的结构模型流动镶嵌模型(1)成分：细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。脂质是细胞膜中的基本成分，构成细胞膜的脂质主要为磷脂分子，它包括亲水性的头部和疏水性的尾部。(2)基本骨架：磷脂分子以疏水尾部相对，亲水头部朝向两侧，构成了磷脂双分子层，以此作为细胞膜的基本骨架。(3)蛋白质：覆盖、镶嵌或贯穿于磷脂双分子层中。有的蛋白质分子还与糖结合成糖蛋白。它们是细胞膜功能的主要执行者，有的作为载体负责细胞内外的物质运输，有的和信号分子结合进行信号转导。2细胞膜的结构特点构成细胞膜的磷脂和蛋白质分子大多数是可以运动的，即细胞膜具有一定的流动性。三、细胞膜的功能1细胞膜具有屏障
3、作用保护细胞不受外来物质的干扰和有害物质的侵袭。2控制细胞与外界物质交换 3负责信息的接收与传递细胞膜表面的糖蛋白具有识别作用。细胞膜结构的认识过程探讨：科学家发现脂质类的物质易出入细胞膜而其他小分子物质则比较困难，分析这种现象，你推测最可能的结论是什么？提示：根据相似相溶原理，最可能的结论是细胞膜是由脂质类的物质组成的。探讨：磷脂分子排成单层的面积是红细胞表面积的两倍，这说明了什么？提示：说明红细胞的细胞膜是由两层磷脂分子构成的。探讨：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。提示：分析：(1)水空气界面：因为磷脂分子
4、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：因细胞膜内外均为水环境，依据磷脂分子“头部”亲水，“尾部”疏水的特点，故呈现如上图所示状态。1人鼠细胞融合实验分析(3)结论：细胞膜上的蛋白质是运动的，膜具有一定的流动性。2温度、膜流动性与细胞生命活动的关系(1)温度高时，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。1科学家在实验中发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解
5、，也会被蛋白酶分解，这些事实说明了组成细胞膜的物质中有()A糖类和脂质B糖类和蛋白质C蛋白质和脂质D蛋白质和核酸C根据“相似相溶”原理以及酶具有专一性的特性，可以得知细胞膜中含有脂质和蛋白质。2下列关于生物膜结构探索历程的说法中，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流动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三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的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，认为蛋白质是均匀的、固定的。流动镶嵌模型的基本内容下图为细胞膜的流动镶嵌模型
6、示意图，请据图回答相关问题。探讨：构成生物膜的主要成分是什么？分析其元素组成。提示：生物膜的主要成分是脂质和蛋白质。元素组成是C、H、O、N、P等。探讨：细胞膜上只含磷脂、蛋白质和糖类吗？试举例说明。提示：不是。动物细胞膜上还含有胆固醇。探讨：从成分上分析，不同的生物膜功能不同的主要原因是什么？提示：蛋白质不同。不同的生物膜其功能一般不同，蛋白质是生命活动的主要承担者，所以不同生物膜上的蛋白质的种类和数量也不同。功能越复杂的膜结构，所含有的蛋白质的种类和数量越多。探讨：由图示看出，膜两侧是否对称？提示：不对称。糖蛋白、糖脂只分布在细胞膜的外表面，膜两侧的分子性质和结构不同，这说明细胞膜具有不对
7、称性。探讨：仔细分析膜结构，如何判断细胞膜的内外侧？提示：糖蛋白、糖脂具有识别作用，分布于细胞膜的外表面，所以糖蛋白、糖脂所在的一侧即为细胞膜外侧。探讨：生物膜的结构特点是具有一定的流动性，请从分子组成上分析具有流动性的原因。提示：由于脂质是可以运动的，大多数蛋白质分子也是可以运动的，所以它们组成的生物膜具有一定的流动性。1生物膜的流动镶嵌模型(1)细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇。(2)糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。(3)脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的，而是呈不对称性分布。2生物膜的结构特点具有一定的流动性(1)结构基础：构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的。(2)
8、实例证明：质壁分离与复原、变形虫运动、内吞和外排、白细胞的吞噬作用等。(3)膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高，膜的流动性加快。1下列最能正确表示细胞膜的结构的是()ABCDC细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层，头部是亲水的，朝向细胞内外。蛋白质覆盖、镶嵌或贯穿其中，细胞膜外侧有识别作用的糖蛋白。A、B图磷脂分子头部排列错，无糖蛋白，故A、B错。D图细胞膜内外都有糖蛋白，故D错。2下图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，有关叙述错误的是()Aa指磷脂分子的尾部，具有疏水性Bc指磷脂分子的头部，具有亲水性C糖蛋白在细胞膜的内外侧均有分布D细胞膜的选择透过性与b的种类和数量有关C磷脂是由甘油
9、、脂肪酸和磷酸组成的，其“头”部(c)是亲水端，“尾”部(a)是疏水端。细胞膜为细胞的边界，在细胞膜的外侧分布着具有识别作用的糖蛋白，而在细胞膜的内侧没有糖蛋白分布。细胞膜具有选择透过性，这与细胞膜上b的种类和数量有关。细胞膜的功能探讨：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？这种功能的具体体现是什么？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及有害废物的排出，防止病菌、病毒的侵入等方面。探讨：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
10、么功能？提示：通过细胞膜相识别，体现了细胞膜具有信息接收和传递功能。探讨：实验室中用红墨水染色的方法就能知道种子的死活，你能解释它的原理吗？提示：种子活细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，所以活种子不会被染色，而死种子细胞的细胞膜失去这个功能而被染成红色。1细胞膜的功能图解2细胞间信息交流的三种方式(1)一些细胞如内分泌细胞分泌一些物质如激素，通过血液的传递运送到作用部位的细胞(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)。(2)相邻两个细胞的细胞膜直接接触，通过糖蛋白识别，将信息从一细胞传递给另一细胞(图示如下)。(3)植物细胞间的识别主要是通过植物
11、细胞间的胞间连丝来实现的(图示如下)。1在洋葱鳞片叶的表皮细胞内，液泡中含有紫色的花青素。将鳞片叶的表皮撕成若干小方块放入清水中，水的颜色无明显变化。若进行加温，随着水温的升高，观察到水的颜色会逐渐变为紫色。其主要原因是()A细胞壁在加温中受到破坏B水温升高，花青素的溶解度加大C加温使细胞膜和液泡膜失去了控制物质进出的作用D加温使水中的化学物质发生了反应C由题意知水的颜色变为紫色，说明液泡中的色素由液泡流出后经细胞膜进入水中，即由于水温升高，导致细胞膜和液泡膜失去了控制物质进出的作用。2下列不是细胞间信息交流方式的是()A胰岛细胞形成的胰岛素通过血液运输作用于组织细胞B细胞膜将细胞与周围环境分
12、隔开C精子和卵细胞相互接触完成受精作用D高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接B本题是对细胞间信息交流方式的考查。信息交流的形式：激素靶细胞(体液传递，间接交流)，A项正确。细胞细胞(直接接触)，C项正确。细胞细胞(通道沟通交流)，D项正确。课堂小结知 识 网 络 构 建核 心 语 句 归 纳1.细胞膜的主要成分是脂类和蛋白质。2.细胞膜的功能主要由蛋白质负责。3.细胞膜的结构特点是细胞膜具有一定的流动性。4.细胞膜的功能是：(1)屏障作用；(2)控制物质交换；(3)信息的接收和传递。1以下关于细胞膜结构的叙述中，不正确的是()A膜两侧物质分子的排列是不对称的B组成膜的物质分子的运动使膜具有一定
13、的流动性C磷脂具有保护、润滑、识别和信息传递的作用D磷脂排列成双分子层C细胞膜上的糖蛋白具有保护、润滑、识别和信息传递的作用，磷脂双分子层是构成细胞膜的基本骨架。2下列不符合生物膜的流动镶嵌模型的说法是()A磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性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，所以才具有流动性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动性。生物膜是一个整体，它上面的各种分子相互作用、密切联系才维持了生物膜的整体性。3关于细胞膜流动性的叙述，正确的是()A因为磷脂分子有头和尾，磷脂分子利用尾部
14、摆动在细胞膜上运动，使细胞膜具有流动性B因为蛋白质分子无尾，不能运动，所以它与细胞膜的流动性无关C细胞膜的流动性是指蛋白质载体的翻转运动，与磷脂分子无关D细胞膜流动性与磷脂分子和蛋白质分子都有关D磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架，这个骨架不是静止的，具有流动性。构成细胞膜的蛋白质分子大多数也是可以运动的。4如图表示细胞膜的亚显微结构模式图，请据图回答：(1)图中B_的基本组成单位是_。构成细胞膜基本骨架的结构是_。(2)与细胞膜的识别功能有关的结构是_。(3)吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有_性。这是因为_。(4)不同细胞细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的什么结构？_(填写标号)。(5)细胞膜的外侧是_(填“M”或“N”)侧，判断的依据是_。(6)细胞膜的这种结构模型被称为_。答案(1)蛋白质氨基酸D磷脂双分子层(2)E糖蛋白(3)流动组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都不是静止不动的，而是可以运动的(4)B(5)MM侧有多糖与蛋白质结合形成的糖蛋白，糖蛋白位于细胞膜外侧(6)流动镶嵌模型