第1課時細胞質膜和細胞壁第二章2021內容索引0102課前篇自主預習課堂篇探究學習學習目標1.結合科學史關于細胞質膜的成分和結構的探索歷程,概述細胞質膜的成分和功能,提升科學思維和科學探究能力。2.利用細胞質膜的模型及資料分析,理解細胞質膜結構的流動鑲嵌模型的基本內容,培養分析、建模等科學思維。3.聯系實例及資料分析,說出細胞質膜的功能,理解細胞質膜的結構特點和功能特性,培養科學思維。課前篇自主預習一、細胞質膜的成分1.成分:細胞質膜是指包被在細胞最外層的膜結構。細胞質膜主要由脂質和蛋白質組成。2.含量:脂質約占細胞質膜總重量的50%,蛋白質約占40%。在組成細胞質膜的脂質中,含量最高的是磷脂。二、細胞質膜的結構

1.磷脂雙分子層構成了細胞質膜的基本支架,支持著許多執行某些特定功能的蛋白質分子。2.細胞質膜上的蛋白質分子,有的鑲在磷脂雙分子層的內側或外側,有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中,有的貫穿整個磷脂雙分子層。3.蛋白質分子和磷脂分子具有一定的流動性。4.在細胞質膜的表面,還有一些糖分子聚合形成短的糖鏈,再與蛋白質或脂質分子結合,形成糖蛋白或糖脂。這些糖鏈絕大多數都位于細胞質膜的外側。三、細胞質膜的功能1.控制細胞與周圍環境的物質交換。(1)細胞需要的營養物質通過細胞質膜從外界進入細胞。(2)細胞內合成的激素、抗體等物質經細胞質膜運輸到細胞外。(3)細胞代謝產生的廢物等,也經細胞質膜排出。2.將每個細胞與周圍環境分隔開,維持著細胞內部環境的相對穩定。3.進行細胞間的信息交流。(1)圖甲可表示精子與卵細胞之間的識別,該方式中相鄰兩個細胞的細胞質膜直接接觸,信息從一個細胞傳遞給另一個細胞。(2)圖乙表示相距較遠的細胞之間通過信號分子(激素)傳遞信息,該方式中內分泌細胞通過信號分子(激素)與靶細胞質膜上或細胞內的受體結合,把信息傳遞給靶細胞。(3)圖丙表示高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接進行信息交流,該方式中相鄰兩個細胞之間形成通道,攜帶信息的物質通過通道由一個細胞進入另一個細胞。四、細胞壁1.植物細胞壁(1)成分:主要成分是多糖(如纖維素、果膠)。(2)分布:植物細胞的細胞質膜外面。(3)作用:維持細胞的形態;保護細胞內部結構。2.細菌的細胞壁(1)成分:主要成分是肽聚糖、磷壁酸、脂質和蛋白質。(2)特點:肽聚糖為多層的細菌,細胞壁中一般含有較高的磷壁酸和少量的蛋白質,幾乎不含有脂質,其對機械力抗性強,對青霉素敏感;肽聚糖為單層的細菌,細胞壁中一般幾乎不含有磷壁酸,而脂質和蛋白質含量較高,對機械力抗性弱,對青霉素不敏感。3.真菌的細胞壁(1)成分:主要成分是多糖,還有少量的蛋白質和脂質。(2)結構:真菌細胞壁分為有形的微纖維和無定形的基質。真菌細胞壁的微纖維部分是單糖的聚合物,如纖維素和幾丁質,基質包括甘露聚糖、葡聚糖和少量蛋白質等。預習反饋1.判斷。(1)細胞質膜的主要成分是脂質和糖類。(×)(2)組成細胞質膜的脂質中只有磷脂。(×)(3)細胞質膜只由磷脂和蛋白質組成。(×)(4)磷脂分子構成細胞質膜的基本支架。(×)(5)組成細胞質膜的蛋白質分子是可以運動的,而磷脂分子是靜止的。(×

)(6)功能越復雜的細胞質膜中,脂質的種類和數量越多。(×)(7)高等植物細胞之間的胞間連絲具有物質運輸的作用。(√)(8)細胞壁是植物細胞特有的結構。(×)(9)植物細胞壁維持著植物細胞的正常形態,具有支持和保護的功能。(√)(10)同一真菌在不同的生長階段,細胞壁的成分也有所不同。(√)2.細胞質膜的信息傳遞功能連線。

答案

3.典型的細胞質膜最可能具有下列哪種組成(質量分數)?(

)A.35%脂質、50%蛋白質、5%糖類、10%RNAB.50%脂質、45%蛋白質、5%糖類、0%RNAC.25%脂質、75%蛋白質、0%糖類、0%RNAD.60%脂質、30%蛋白質、0%糖類、10%RNA答案

B4.下列說法中,與細胞質膜發現史不一致的是(

)A.歐文頓在實驗基礎上提出,細胞質膜是由脂質組成的B.科學家用丙酮從人的紅細胞中提取脂質,在空氣—水界面上鋪展成單分子層,測得單分子層面積為紅細胞表面積的2倍,由此證明脂質呈雙分子層排布C.羅伯特森在電鏡下看到細胞質膜清晰的“暗—亮—暗”的三層結構,據此提出細胞質膜為脂質雙分子層的“單位膜模型”D.科學家將不同熒光染料標記的人細胞和鼠細胞的磷脂分子進行融合,證明了細胞質膜的流動性答案

D解析

科學家將不同熒光染料標記的人細胞和鼠細胞的蛋白質分子進行融合,證明了細胞質膜的流動性。5.下圖所示為某生理活動的一個過程,這一過程體現細胞質膜的哪一項功能?(

)A.控制物質進出細胞B.將細胞與外界環境分隔開C.促進物質的運輸D.進行細胞間的信息交流答案

D解析

精子和卵細胞之間直接接觸,在相互識別和完成受精的過程中,兩種細胞間進行了充分的信息交流。課堂篇探究學習探究點一細胞質膜的成分和結構人們借助光學顯微鏡發現了細胞,后來隨著電子顯微鏡的出現和發展,細胞更細微的結構也逐步被觀察到。很多科學家開展了富有創造性的研究工作,有關細胞質膜和細胞結構的研究也逐步深入。請結合教材P40~42相關內容,討論解決下列問題。1.細胞質膜的主要成分有哪些?能否根據細胞質膜的成分,推測細胞質膜的組成元素?答案

細胞質膜的主要成分是磷脂和蛋白質。蛋白質主要由C、H、O、N四種元素組成,磷脂由C、H、O、N、P五種元素組成,因此細胞質膜的組成元素有C、H、O、N、P五種。2.1959年,羅伯特森提出的“暗—亮—暗”三層結構模型中,“暗”“亮”分別代表什么物質?與流動鑲嵌模型比較,該模型的缺陷是什么?答案

“暗”“亮”分別代表蛋白質和雙層脂分子。“暗—亮—暗”三層結構模型認為細胞質膜是靜態的結構,無法解釋細胞的生長、變形蟲的運動等現象。3.流動鑲嵌模型的流動性是如何實現的?你能否舉出幾個體現細胞質膜流動性的實例?答案

構成細胞質膜的蛋白質分子和磷脂分子都是可以運動的,因此細胞質膜的結構特點是具有一定的流動性。體現細胞質膜流動性的實例:變形蟲捕食和運動時偽足的形成;白細胞吞噬細菌;受精時細胞的融合過程。歸納提升1.細胞質膜的成分

成

分所占比例成分說明主要脂質約50%①組成細胞質膜的成分中脂質含量最高②組成細胞質膜的脂質中磷脂含量最豐富③組成動物細胞質膜的脂質有磷脂和膽固醇蛋白質約40%①蛋白質在細胞質膜行使功能時起重要作用②功能越復雜的細胞,細胞質膜蛋白質的種類和數量越多少量糖類2%~10%①與蛋白質或脂質結合成糖蛋白或糖脂②絕大多數分布在細胞質膜的外側特別提醒

(1)不同種類的細胞,細胞質膜的成分及各成分的含量不完全相同。(2)細胞在不同時期,細胞質膜的成分及各成分的含量也會發生變化。(3)蛋白質分子在細胞質膜上的分布是不對稱的。(4)利用顏色反應可對細胞質膜的組成成分進行檢測,如利用雙縮脲試劑檢測蛋白質。2.溫度與細胞質膜流動性和細胞生命活動的關系(1)溫度高時,細胞質膜流動性大,有利于生命活動的進行,但溫度過高時,細胞質膜的流動性過大,反而會破壞細胞質膜的結構,不利于生命活動的正常進行。(2)溫度低時,細胞質膜的流動性下降,細胞質膜的運輸功能下降或完全喪失。3.對細胞質膜亞顯微結構的分析

(1)從圖中可以看出,糖蛋白和蛋白質的分布是不對稱的。(2)糖蛋白絕大多數分布在細胞質膜外表面,這是判斷細胞質膜內外側的重要標志。(3)磷脂分子和蛋白質分子都是可以運動的,這決定了細胞質膜具有流動性的結構特點。探究應用1.2013年諾貝爾生理學或醫學獎授予JamesE.Rothman等三位科學家,以表彰他們在細胞的“囊泡轉運”研究方面做出的重大貢獻。細胞內囊泡的膜與細胞質膜的成分相似,它們的主要成分是(

)A.纖維素和果膠B.脂肪和糖類C.蛋白質和DNAD.磷脂和蛋白質答案

D解析

纖維素和果膠是植物細胞壁的主要成分,A項錯誤;細胞質膜以磷脂雙分子層為基本支架,蛋白質分子鑲嵌或貫穿磷脂雙分子層,不含有脂肪和DNA,B、C兩項錯誤,D項正確。2.下圖是細胞質膜的亞顯微結構模式圖,圖中①~③表示構成細胞質膜的物質,下列有關說法錯誤的是(

)A.細胞識別與糖蛋白①有關B.③構成細胞質膜的基本支架C.細胞質膜上的②可能有運輸作用D.②與③是靜止不動的答案

D解析

①是糖蛋白,細胞質膜上的糖蛋白與細胞的識別有關,A項正確;③是磷脂雙分子層,細胞質膜的基本支架是磷脂雙分子層,B項正確;細胞質膜上的②可能為載體蛋白,起運輸作用,C項正確;組成細胞質膜的②蛋白質分子與③磷脂雙分子層大多是可以運動的,D項錯誤。3.下圖所示為小鼠細胞和人細胞融合成雜交細胞的過程,圖中的小球和小三角表示各自細胞質膜表面的蛋白質分子,下列有關敘述不正確的是(

)A.圖中細胞質膜表面的蛋白質構成了細胞質膜的基本支架,此外,細胞質膜的主要成分還包括磷脂B.細胞質膜的元素組成包括C、H、O、N、PC.該實驗證明了細胞質膜具有流動性D.適當提高溫度有利于圖示細胞融合答案

A解析

構成細胞質膜基本支架的是磷脂雙分子層;細胞質膜主要由蛋白質和磷脂組成,蛋白質由C、H、O、N等元素組成,磷脂除了含有C、H、O元素外,還含有N、P元素,由此可知,細胞質膜元素組成包括C、H、O、N、P;圖中細胞融合后,小球和小三角代表的蛋白質分子在雜交細胞質膜上均勻分布,這說明蛋白質分子可以運動,即體現了細胞質膜具有流動性;適當提高溫度能加快分子的運動,從而有利于細胞融合。探究點二細胞質膜的功能作為最基本的生命系統,細胞既要維持內部成分和結構的穩定有序,又要不斷從細胞外獲得營養物質,排出代謝廢物和某些代謝產物,還要根據外界信息隨時調整自身的生命活動狀態,這些功能的實現都離不開細胞質膜。請結合教材P42~43“細胞質膜的功能”,討論解決下列問題。1.細胞質膜控制物質進出細胞的作用有什么特點?答案

細胞質膜的控制作用具有普遍性,即細胞需要的營養物質可以進入細胞,細胞不需要或對細胞有害的物質不易進入細胞;細胞質膜的控制作用又是相對的,環境中一些對細胞有害的物質也可能進入細胞,如有些細菌、病毒可侵入細胞使生物體患病。2.相鄰細胞間如何進行信息交流?距離較遠的細胞間如何進行信息交流?答案

(1)相鄰細胞之間的細胞質膜可以直接接觸,信息傳遞可通過信號分子與受體的結合而完成。高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接,攜帶信息的物質通過通道由一個細胞進入另一個細胞,從而實現信息交流。(2)距離較遠的細胞間進行信息交流時,發出信號的細胞釋放出細胞分泌物(即信號分子,如激素),信號分子通過體液運輸到靶細胞,與靶細胞的細胞質膜上或細胞內的受體結合,把信息傳遞給靶細胞。歸納提升1.細胞間信息交流的方式

類型方

式舉

例相鄰細胞間通過信號分子與受體的識別和結合而完成精卵識別與結合胞間連絲傳遞信息高等植物相鄰細胞遠距離細胞間借助體液傳送信號分子,作用于靶細胞質膜上或細胞內的受體激素隨血液運輸作用于靶細胞2.信息交流對多細胞生物體的重要意義通過信息交流,多細胞生物體內的各個細胞間可保持功能的協調,使生物體作為一個完整的個體完成生命活動。3.鑒定活細胞最常用的實驗方法(1)利用紅墨水處理正常玉米種子和煮熟的玉米種子。煮熟的玉米種子細胞死亡,細胞質膜失去控制物質進出細胞的功能,紅墨水中的色素分子就可以大量進入細胞,從而使細胞呈紅色。相反,正常玉米種子的細胞則不會呈紅色。(2)臺盼藍染色法。臺盼藍染色液是細胞活性染料,常用于檢測細胞質膜的完整性。正常的活細胞,細胞質膜結構完整,能夠排斥臺盼藍,使之不能夠進入細胞內;而喪失活性或細胞質膜不完整的細胞,細胞質膜控制物質進出細胞的功能被破壞,可被臺盼藍染成藍色。探究應用1.生命起源于原始海洋,進化出原始生命的標志是(

)A.有機物逐漸聚集并相互作用B.原始界膜的出現C.具有原始新陳代謝作用D.具有原始的繁殖作用答案

B解析

原始海洋中的有機物逐漸聚集并且相互作用,進化出原始的生命,由于膜將生命物質與外界環境分隔開,產生了原始細胞,并使細胞