1、第1节细胞膜的结构和功能学习目标1.简述细胞膜功能,解释细胞膜在维持细胞结构和功能中的重要作用。2.认同细胞膜作为系统的边界,及对于细胞这个生命系统的重要意义。3.简述生物膜的成分和结构。4.探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。学习过程情境导学:取一个蛋清、蛋黄分离器,让一位学生将一个鸡蛋磕破,放到分离器中,蛋清流入烧杯内,分离后只剩下蛋黄;然后再让这个学生用牙签将蛋黄戳破,蛋黄的内容物也慢慢流出。通过这个过程体验膜的存在,并理解细胞膜将细胞与外界分开(作为系统边界)的功能。自主合作探究探究一、细胞膜的功能【自主学习】(2)信息交流方式【合作探究】(1)科研上鉴别死细胞和活
2、细胞,常用“染色排除法”。例如,用台盼蓝染色,死的动物细胞会被染成蓝色,而活的动物细胞不着色,从而判断细胞是否死亡。你能解释“染色排除法”的原理吗?(2)科学家用显微注射器将一种叫作伊红的物质注入变形虫体内,伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。此实验说明了什么?(3)用今天学的知识解释诗句“莲出淤泥而不染”的原因。探究二、细胞膜的成分【合作探究】阅读下面的材料,完成下列问题。材料1:1859年,欧文顿选用500多种化学物质对动物细胞膜的通透性进行了上万次的研究,发现凡是易溶于脂质的物质,也容易穿过膜;反之,不容易溶于脂质的物质,也不容易穿过膜。(提示:化学中有物质相似相溶原理)(1)根据欧
3、文顿的实验发现,你能得出什么结论?(2)最初认识到生物膜是由脂质组成的,是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定?(3)在推理分析得出结论后,还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗?材料2:科学家对细胞膜化学成分做深层分析:利用哺乳动物红细胞,通过一定方法制备出纯净的细胞膜,进行化学分析,得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇。在此实验中,为什么要选用哺乳动物的红细胞作为分离膜的材料?材料3:1935年,英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力,推测细胞膜除含脂质分子外,可能还附有蛋白质。【自主总结】(1)细胞膜的成分(2)细胞膜主要成分是。(3)细胞膜的功能与成分密切相关,功能越复杂的
4、细胞膜,蛋白质的种类和数量。(4)设计实验来证实细胞膜的成分中含有蛋白质探究三、细胞膜的结构【合作探究】分析下列材料,回答相关问题。材料1:1925年,两位荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel用丙酮抽提红细胞膜中的脂质,将抽提出的脂质在空气水界面上铺展成单分子层,测得其分子的面积相当于所用的红细胞表面积的2倍。(1)分析该实验结果,你能得出什么结论?(2)磷脂分子“头”部是亲水的,“尾”部是疏水的,请运用你学过的化学知识,解释为什么磷脂在空气水界面上铺展成单分子层。材料2:1959年,J.D.Robertson根据电镜下观察到的细胞膜暗亮暗的三层结构,提出“三明治”模型。请阅读教材P
5、43有关该实验的文本,思考并回答下列问题。(1)“三明治”模型认为:所有的生物膜都由三层结构构成,中间的亮层是,两边的暗层是。(2)该模型有什么缺陷?材料3:1970年L.D.Frye和H.Edidin用荧光标记小鼠细胞和人细胞,并将二者融合。请阅读教材P43有关该实验的文本,查看教材P43“图3-4荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图”,思考并回答下列问题。(1)该实验表明什么?(2)据已有的生物知识或生活经验,请列举证明细胞膜具有流动性的证据。探究四、细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容【自主学习】1972年桑格和尼克森提出流动镶嵌模型。请阅读教材P68文本,查看“图4-6生物膜的结构模型示
6、意图”,思考并回答以下问题。(1)细胞膜的主要组成成分是什么?(2)细胞膜的基本支架是什么?膜蛋白在膜上是如何排布的?【合作探究】学生制作并讲解“膜的流动镶嵌模型”。根据教材P44-P45“图3-5细胞膜的结构模型示意图”及膜的流动镶嵌模型的基本内容,以小组为单位制作生物膜的结构模型。然后以小组为单位进行展示、交流与讲解,并进行总结。【自主总结】生物膜的流动镶嵌模型(1)生物膜的流动镶嵌膜型认为,构成了膜的基本支架,这个支架不是的,而是具有;蛋白质分子有的在磷脂双分子层表面,有的部分或全部磷脂双分子层中,有的整个磷脂双分子层。大多数蛋白质也是可以运动的。(2)在细胞膜的外表,有一层由细胞膜上的
7、蛋白质与糖类结合成的,叫作糖被。它在细胞生命活动中有重要功能,如细胞识别、信息交流、保护和润滑等。(3)生物膜的结构特点是;功能特性是。核心素养专练1.取细胞膜上糖蛋白成分相同的两种海绵动物,将其细胞都分散成单个后混合培养,发现这两种细胞能够结合在一起;但将细胞膜上糖蛋白成分不相同的两种海绵动物的细胞分散后,混合培养,会发现这两种细胞不能结合在一起。这一实验现象说明细胞膜上的糖蛋白与()A.细胞间的相互识别有关B.细胞间的免疫作用有关C.细胞的分泌作用有关D.细胞间物质交流有关2.细胞间的排斥导致异体器官移植手术很难成功,这与下列细胞膜的哪一特点有关()A.由磷脂分子和蛋白质分子构成B.具有选
8、择透过性C.具有一定的流动性D.细胞膜的外侧有糖蛋白3.大肠杆菌在生长时,细胞内钾离子的质量分数是培养液的3 000倍。如果在培养液中加入一种叫箭毒素的药物(并不影响细胞内能量的产生),大肠杆菌细胞内钾离子的质量分数会立即下降。这种药物的作用机理是()A.使细胞膜不能将细胞与外界环境分隔开B.使细胞无法进行细胞间的信息交流C.改变了细胞的遗传特性D.使细胞膜无法控制钾离子的进出4.下列关于细胞膜成分和功能的叙述,正确的是()A.脂质含量达50%,对细胞膜的功能起决定性作用B.糖类的多少决定着细胞膜功能的复杂程度C.蛋白质种类和数量多的细胞膜功能较复杂D.脂质丰富的细胞膜功能复杂5.变形虫可以吞
9、噬整个细菌,这一事实说明了()A.细胞膜具有选择透过性B.细胞膜具有一定的流动性C.细胞膜具有全透性D.细胞膜具有保护作用6.下列关于细胞膜流动性的叙述,错误的是()A.科学家用红、绿两种颜色的荧光染料分别标记人与小鼠细胞膜上的蛋白质,然后再将两种细胞融合成一个细胞,最终发现细胞膜上红、绿荧光染料均匀分布,体现了细胞膜的流动性B.膜的流动性与温度有关,在一定范围内,温度越高,膜的流动性越大C.细胞膜的流动性决定了大部分的物质能够自由地通过细胞膜D.细胞膜的流动性对于完成各种生理功能,如物质的透过、膜内外信息的传递等非常重要7.从细胞膜上提取了某种成分,加入双缩脲试剂处理后出现紫色,若加入斐林或
10、班氏试剂并加热,出现砖红色,该成分是()A.糖脂B.磷脂C.糖蛋白D.脂蛋白8.下图X、Y、Z是细胞中的三种化合物,X为细胞的主要能源物质,Y、Z是构成细胞膜的主要成分。下列有关说法正确的是()A.细胞膜会被蛋白酶分解,说明组成细胞膜的物质中有ZB.细胞的识别与细胞膜上Y和X的结合物有关C.细胞膜的功能主要与Z有关D.构成细胞膜的Y、Z都可以运动,说明细胞膜具有选择透过性9.维生素D能较水溶性维生素优先通过细胞膜,这是因为()A.细胞膜以磷脂分子层作基本支架B.磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质C.细胞膜的结构特点是具有一定的流动性D.细胞膜是选择透过性膜10.作为系统的边界,细胞膜在细胞的
11、生命活动中有多种功能。如图的模型主要表明了细胞膜的何种功能()A.将细胞与外界环境分开B.控制物质进出细胞C.进行细胞间信息交流D.促进物质的运输11.心肌细胞和小肠绒毛上皮细胞在细胞膜上的不同主要体现在()A.磷脂的含量高低B.蛋白质的含量及种类不同C.糖类的含量及种类不同D.脂质的含量及种类不同12.用一个乒乓球,下面扎两根铁丝,可制成简易的磷脂分子,下列说法错误的是()A.乒乓球表示磷脂分子的头部B.铁丝表示磷脂分子的尾部C.类似的小球应该制成两层D.两层小球可表示生物膜的流动镶嵌模型13.(不定项选择题)细胞膜对物质进出细胞的控制主要体现在哪些方面()A.细胞需要的营养物质可以从外界进
12、入细胞B.细胞产生的代谢废物可以排出细胞C.细胞内的核酸等重要成分不会流出细胞D.环境中一切有害的物质都不能通过细胞膜进入细胞14.(不定项选择题)如图为细胞膜的液态流动镶嵌模型示意图,下列有关叙述正确的是()A.具有的一侧为细胞膜的外侧B.细胞膜表面的含量通常较细胞器膜的要多C.组成细胞膜的基本骨架是D.细胞膜的选择透过性与的种类和数量有关15.如图是细胞间的3种信息交流方式,请据图回答:(1)图A表示通过细胞分泌的化学物质,随到达全身各处,与靶细胞表面的结合,将信息传递给靶细胞。(2)图B表示通过相邻两细胞的,使信息从一个细胞传递给另一个细胞,图中表示,请举例:。(3)图C表示相邻两植物细
13、胞之间形成,携带信息的物质从一个细胞传递给另一个细胞,图中表示。(4)由以上分析可知:在多细胞生物体内,各个细胞之间都维持功能的协调,才能使生物体健康地生存。这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换,也有赖于的交流,这种交流大多与有关。16.一种嗅觉受体细胞只拥有一种类型的气味受体。气味受体有多少,就有多少类型的嗅觉受体细胞。每一种受体能探测到有限数量的气味物质。当气味物质分子流动到我们的鼻端黏膜处的嗅觉受体细胞处时,气味物质分子可以黏附在细胞膜上的特殊气味受体上;人体基因的3%被用来编码嗅觉受体细胞膜上的不同气味受体。如图为嗅觉受体细胞膜模式图(局部),请据图回答下列问题:(1)A代表分子
14、,C代表。(2)气味物质分子首先要与图中结合,才有产生嗅觉的可能。(3)某些有机溶剂如苯酚,可溶解B造成膜的损伤,使嗅觉分辨能力下降,B的完整化学名称是。参考答案自主合作探究【自主学习】(1)将细胞与外界环境分隔开控制物质进出细胞进行细胞间的信息交流(2)激素精子卵细胞胞间连丝探究一【合作探究】(1)“染色排除法”利用了活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞的原理。台盼蓝染色剂是细胞不需要的物质,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,所以台盼蓝染色剂能够进入死细胞内,使其被染色。(2)伊红不能通过细胞膜进出细胞,细胞作为一个完整的系统,它是有边界
15、的。(3)细胞膜具有控制物质进出的作用,它只吸收淤泥中对细胞有用的水和无机盐。探究二【合作探究】材料1:(1)膜是由脂质组成的。(2)最初的认识是通过对实验现象的推理分析得出的。(3)有必要对膜的成分进行提取与鉴定。材料2:哺乳动物成熟的红细胞没有除细胞膜外的其他膜结构,用之易获得纯净的细胞膜。材料3:(1)脂质(主要是磷脂)占50%蛋白质占40%糖类占2%10%(2)脂质和蛋白质(3)蛋白质越多(4)用双缩脲试剂鉴定蛋白质探究三【合作探究】材料1:(1)由该实验可得知:细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。(2)磷脂分子的“头”部亲水,所以在空气水界面上磷脂分子是“头”部向下与水面接触,“
16、尾”部则朝向空气一侧。材料2:(1)蛋白质脂质蛋白质脂质分子蛋白质分子(2)该模型认为膜是静态的,对细胞的生长、运动、物质交换等现象都不好解释。材料3:(1)该实验表明细胞膜具有流动性。(2)变形虫的变形运动、细胞分泌物的分泌过程、精子与卵细胞的融合等,都能表明细胞膜具有流动性。探究四【自主学习】(1)细胞膜主要由磷脂和蛋白质分子组成。(2)磷脂双分子层构成了膜的基本支架。蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面,有的嵌入磷脂双分子层之中,有的贯穿整个磷脂双分子层。【自主总结】(1)磷脂双分子层静止流动性镶嵌入贯穿于(2)糖蛋白(3)具有一定的流动性选择透过性核心素养专练1.A2.D3.D4.C5.B6.C7.C8.B9.A10.C11.B12.D13.ABC14.ABD15.(1)血液;受体;(2)细胞膜的接触;与膜结合的信号分子;精子与卵细胞之间的识别和结合;(3)通道;胞间连丝;(4)信息;细胞膜的结构。16.(1)蛋白质多糖(2)A气味受体(3)磷脂双分子层
