想一想伊紅為什么不會逸出細胞？此實驗說明了什么？科學家用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質注入變形蟲體內，伊紅很快擴散到整個細胞，卻不能逸出細胞。細胞作為一個完整的系統(tǒng)，它有邊界，其邊界就是細胞膜。你了解細胞膜嗎？細胞膜=質膜細胞膜的結構和功能是怎樣的呢？第二章細胞的結構新浙科版必修1第二節(jié)細胞膜控制物質進出細胞

本節(jié)聚焦1.說明細胞膜具有選擇透過性。2．說出細胞膜各組成成分。3．概述生物膜結構模型的基本內容。4．說出細胞壁的組成成分和生理作用。1.生命觀念：從結構與功能觀的角度分析生物膜的結構與功能相適應的特點。2．科學思維：分析生物膜的流動鑲嵌模型，體驗模型與建模在生物學中的應用。3．科學探究：體驗和學習探究膜的透過性。素養(yǎng)要求學習目標半透膜：一些膜具有一定大小的孔徑，水等小分子和離子可以自由通過，而蛋白質、淀粉等大分子則無法通過，這種膜稱為半透膜。思考：細胞膜對物質的進出有沒有選擇性？？？能否通過人工透析膜模擬細胞膜來驗證其選擇透過性？如果我們將淀粉溶液和葡萄糖溶液分別裝入透析袋里(圖2-9)，透析膜對兩者的通透情況是否相同？如何檢測淀粉分子和葡萄糖分子是否通過透析膜？？一、活動：通過模擬實驗探究膜的透過性B葡萄糖A淀粉碘-碘化鉀本尼迪特1.A組加入碘-碘化鉀后，燒杯內蒸餾水呈現(xiàn)什么顏色？靜置12h后顏色又如何？原因是什么？透析袋內淀粉溶液顏色有何變化？2.A組實驗說明了什么？3.本尼迪特試劑檢測的現(xiàn)象是什么？B組實驗說明了什么？淡棕色蒸餾水恢復澄清，碘擴散進入透析袋內由無色變藍色碘可以進入透析袋，而淀粉無法通過透析袋出來。出現(xiàn)紅黃色沉淀說明葡萄糖能透過透析袋進入蒸餾水A組B組結果分析葡萄糖分子和碘可以通過透析膜，而淀粉分子無法通過。所以，透析膜對分子的進出具有

。對細胞膜的推測細胞膜是細胞的邊界，將細胞內與外界環(huán)境分隔開，是外界物質進入細胞的屏障。所以，可以推測細胞膜對物質的進出具有

。選擇透過性半透性(1)細胞膜是細胞的保護性屏障(

)(2)細胞膜可以控制物質進出(

)(3)模擬探究膜的透過性實驗中，透析膜對分子的進出具有選擇透過性(

)√×√1.莧菜的細胞液中有一些紅色的物質，無論用清水怎么洗，清水中仍不見紅色物質，但若把莧菜放入沸水中一燙，水立刻變成紅色。出現(xiàn)這種現(xiàn)象是因為A.沸水使細胞膜失去選擇透過性B.在清水中細胞膜沒有選擇透過性C.沸水中色素分解成小分子物質D.在清水中沒有物質出入典題應用√2.某同學進行探究膜的透過性的模擬實驗，裝置如圖所示。下列有關靜置12h后的實驗現(xiàn)象的敘述，錯誤的是選項漏斗內溶液(甲)燒杯內溶液(乙)實驗現(xiàn)象A淀粉碘－碘化鉀甲變藍色，乙不變藍B淀粉碘－碘化鉀甲、乙均變藍色C葡萄糖蒸餾水甲、乙溶液均能與本尼迪特試劑反應生成紅黃色沉淀D蛋白質蒸餾水甲可與雙縮脲試劑反應，乙不可以√例、小腸絨毛上皮細胞能夠吸收葡萄糖，卻很難吸收相對分子質量比葡萄糖小的木糖;海帶細胞能源源不斷地從周圍的海水中吸收碘，使得碘在細胞內的濃遠高于周圍海水；人體組織細胞將胞外K＋移入膜內，同時將胞內Na＋移出膜外，使得胞內K＋濃度約為胞外的30倍，胞外Na＋濃度約為胞內的12倍。

選擇透過性：細胞膜可以控制物質進出，選擇性地吸收營養(yǎng)物質和排出代謝產物，保持細胞內生化反應有序進行。這一特性稱為細胞膜的選擇透過性。細胞膜為什么具有這樣的功能？結構功能特點二、細胞膜具有選擇透過性科學家的足跡--細胞膜結構的探索1895年歐文頓（E.Overton）用500多種化學物質對植物細胞進行上萬次的通透性實驗，發(fā)現(xiàn)脂質更容易通過細胞膜，于是他提出了細胞膜的組成成分是什么呢？●▲溶于脂質的物質不溶于脂質的物質膜由脂質組成。相似相溶的原理：“相似”是指溶質與溶劑在結構上相似；“相溶”是指溶質與溶劑彼此互溶。閱讀P34課外讀：生物膜的研究歷程1、磷脂(一類含有磷酸的脂類)閱讀P30小資料：肥皂中的兩性分子親水頭部疏水尾部由C、H、O、N、P五種元素構成的磷酸分子具有親水性(極性)脂肪酸分子具有疏水性(非極性)兩性分子空氣—水界面在水中，不同磷脂分子疏水性的尾部相對排列，內部形成一個疏水的環(huán)境，而親水性的頭部則朝向外側，與水接觸。【思考】磷脂分子在水中攪動后如何排布？水水親水的頭疏水的尾球形脂質體1925年，戈特(E.Gorter)和格蘭德爾(F.Grendel)用有機溶劑抽提了人紅細胞細胞膜的脂質成分后，在空氣——水界面上鋪成單層分子，測出其面積約為所有紅細胞表面積的2倍，并推測脂質是怎樣有機結合構成膜的呢？細胞膜由雙層脂質分子構成。頭朝外側，與水接觸尾對尾，內部形成疏水環(huán)境脂雙層依據(jù)細胞的內外環(huán)境，磷脂分子在細胞膜中怎樣分布？所以，磷脂分子在水中可形成雙層結構，稱為磷脂雙分子層，構成細胞膜的基本骨架。應用化學手段分析表明：質膜的主要成分是脂質和蛋白質，其中脂質中磷脂含量最多，還有少量的糖類。動物細胞中還含有一定量的膽固醇。實驗：科學家將膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，然后用蛋白酶處理（已知蛋白酶能專一性的催化蛋白質的分解），發(fā)現(xiàn)膜的結構被破壞了，證明組成細胞膜的成分中有蛋白質。2.膜蛋白①概念與特性細胞膜上的蛋白質統(tǒng)稱為

。膜蛋白也和磷脂分子一樣，有

部分和

部分。膜蛋白水溶性脂溶性膜蛋白三、細胞膜主要由磷脂和蛋白質構成有些膜蛋白選擇性地吸收或排出特定物質，控制其進出細胞，例如細胞吸收離子、葡萄糖、氨基酸等營養(yǎng)物質都需要通過特定的轉運蛋白來完成。

轉運蛋白有些膜蛋白催化特定化學反應，例如，小腸上皮細胞的某些膜蛋白可促進食物中營養(yǎng)物質的消化分解。

催化作用同一組織的相鄰細胞間通過某些膜蛋白緊密連接在一起。連接作用某些膜蛋白接收外界信息或刺激，激活細胞內相應生理生化反應，在細胞與外界的信息交流和細胞識別中發(fā)揮重要作用如胰島素受體。信息交流和細胞識別糖蛋白細胞膜的功能主要通過膜蛋白來實現(xiàn)，細胞的功能越多，其膜蛋白的種類和數(shù)量就越多閱讀P31小資料：細胞外被3.膽固醇膽固醇存在于動物細胞膜中，占細胞膜所有脂質的10%~30%。植物細胞膜一般不含膽固醇。

在動物細胞中，膽固醇能保持細胞膜的穩(wěn)定性（雙重調節(jié)作用）一方面，膽固醇通過與脂脂肪酸鏈的相互作用，具有限制其運動、增加其有序性的作用；另一方面，也能將磷脂分子開以增強其運動性。這種雙重的調節(jié)作用取決于環(huán)境和膽固醇的數(shù)量膽固醇分子主要位于磷脂雙分子層的疏水環(huán)境中，具有一個很小的親水基團，與磷脂頭部連接隨后，丹尼利(J.Danielli)和戴維森(H.Davson)發(fā)現(xiàn)細胞膜的表面張力比油-水界面的張力低得多，推測出膜中含有蛋白質，從而提出了“蛋白質一脂質一蛋白質”的“三明治”模型，認為細胞膜是由雙層脂質分子及其內外表面附著的蛋白質共同構成。蛋白質位于細胞膜的什么位置？是怎樣分布的？1959年，羅伯遜根據(jù)電鏡超薄切片中細胞膜展現(xiàn)的暗-亮-暗三條帶(圖2-16)，推測兩邊暗的條帶是蛋白質，中間亮的部分是脂雙層分子。羅伯遜在“三明治”模型的基礎上提出了單位膜模型，推斷所有的生物膜都由蛋白質-脂質一蛋白質構成。一層亮帶（脂質）兩層暗帶（蛋白質）蛋白質在膜中的分布是不對稱的，蛋白質鑲嵌、嵌入、橫跨在磷脂雙分子層中。電鏡冰凍蝕刻（冰凍斷裂）將標本冰凍，然后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面。“三明治”模型和單位膜模型的不足之處是把脂質看成靜態(tài)的剛性結構，無法解釋細胞生長、變形、載體在物質運輸?shù)痊F(xiàn)象。

1970年熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗這個實驗說明了什么？細胞膜的蛋白質分子是呈流動狀態(tài)的。

1972年，辛格和尼克森在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎上，提出了細胞膜的流動鑲嵌模型。奠定了生物膜結構和功能的基礎。細胞膜的流動鑲嵌模型3.磷脂和蛋白質位置不是固定的，生物膜具有一定流動性。流動鑲嵌模型理論主要包括：1.磷脂雙分子層構成了生物膜的基本骨架。2.蛋白質分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的全部或部分嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層，體現(xiàn)了膜內外結構的不對稱性。結構特點四、生物膜具有流動性磷脂最豐富在細胞膜行使功能時起重要作用功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數(shù)量越多。細胞膜的成分及比例（1）將細胞與外界環(huán)境分隔開推測的原始海洋景觀圖膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關重要的階段。它將生命物質與外界環(huán)境分隔開，產生了原始的細胞，并成為相對獨立的系統(tǒng)。細胞膜保障了細胞內部環(huán)境的相對穩(wěn)定。2．功能控制作用是相對的細胞營養(yǎng)物質代謝廢物抗體、激素等分泌物病菌、病毒（2）控制物質進出細胞功能特性：選擇透過性（功能特性：選擇透過性）（3）進行細胞間信息交流①通過體液運輸間接交流②通過細胞膜直接接觸③相鄰細胞間形成通道(高等植物的胞間連絲）細菌：纖維素和果膠水、離子和其他分子都極易通過纖維之間的空隙，所以細胞壁與細胞的選擇透性無關。作用：保護細胞、維持細胞形態(tài)，加強細胞的機械強度。細胞壁也參與細胞間的相互粘連，是激素等化學信號傳遞的介質和通路。殼多糖（幾丁質）肽聚糖五、細胞壁是植物、真菌和大多數(shù)原核細胞的外層結構植物：真菌：聯(lián)系生活：細胞壁的功能原因：青霉素抑制細菌合成肽聚糖。因為不能合成細胞壁物質，細菌就不能生長和繁殖，所以青霉素能殺菌。事例1、青霉素為什么能殺菌？事例2、參天大樹之所以能挺立？原因：靠死細胞的細胞壁支撐、支持作用。(1)磷脂分子由親水“頭”部和疏水“尾”部構成，是兩性分子(

)(2)單位膜模型認為所有的生物膜都由脂質—蛋白質—脂質構成(

)(3)細胞膜的功能主要通過膜蛋白來實現(xiàn)(

)(4)糖類存在于細胞膜的外表面，對細胞膜只起保護作用(

)(5)流動鑲嵌模型認為生物膜具有流動性和內外結構的對稱性(

)(6)植物細胞壁其組成與細菌、真菌的細胞壁成分相同(

)×√√×××典題應用3.(2023·浙江舟山中學高一期中)對細胞膜的結構的探索經(jīng)過了漫長的歷程，下列敘述正確的是A.單位膜模型認為，細胞膜由脂質—蛋白質—脂質三層結構組成B.脂溶性物質更易通過細胞膜，表明細胞膜是由磷脂組成的C.人鼠細胞融合實驗證明膜蛋白能夠運動，沒有直接證明膜上的脂質能

夠運動D.提取細胞膜中的脂質，在空氣和水的界面上會鋪展成連續(xù)的兩層√4.(2023·浙江溫州高一期中)如圖為生物膜的流動鑲嵌模型示意圖，①～⑤表示組成生物膜的物質。下列敘述正確的是A.流動鑲嵌模型中的基本