第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能

名師精品鑄造

新人教版必修一《分子與細(xì)胞》國家的邊界：邊防線等人體的邊界：皮膚和黏膜細(xì)胞的邊界——細(xì)胞膜（質(zhì)膜）植物細(xì)胞動物細(xì)胞課堂導(dǎo)入資料1：科學(xué)家用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質(zhì)注入變形蟲體內(nèi)，伊紅很快擴(kuò)散到整個細(xì)胞，卻不能逸出細(xì)胞。為什么伊紅不會溢出細(xì)胞？細(xì)胞膜成分的探索細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索考點(diǎn)一細(xì)胞膜的功能目錄CONTENTS考點(diǎn)二考點(diǎn)三1將細(xì)胞和外界環(huán)境分開【思考】細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，它在細(xì)胞的生命活動中起什么作用？無機(jī)物→簡單有機(jī)物→復(fù)雜有機(jī)物→原始生命體意義：保持細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定資料2：科研上鑒別死細(xì)胞和活細(xì)胞，常用“染色排除法”。例如，用臺盼藍(lán)染色，死的動物細(xì)胞會被染成藍(lán)色，而活的動物細(xì)胞不著色，從而判斷細(xì)胞是否死亡。【思考】為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？【思考】為什么用涼水洗莧菜水不變色，而炒或者煮湯汁都會變紅？可能原因是什么，這一現(xiàn)象與細(xì)胞膜的功能有什么關(guān)系？資料3：死細(xì)胞活細(xì)胞2控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核CO2細(xì)胞產(chǎn)物代謝廢物O2

營養(yǎng)物質(zhì)細(xì)胞膜以上說明細(xì)胞膜有________性，控制作用是_____的選擇透過相對不需的，有害的物質(zhì)有些病毒病菌資料4：施萊登和施旺在細(xì)胞學(xué)說中強(qiáng)調(diào)“細(xì)胞既是一個相對獨(dú)立的單位，又和其他細(xì)胞構(gòu)成的整體起作用”。由此說明多細(xì)胞生物體的生命活動必須依賴于細(xì)胞之間的協(xié)調(diào)配合才能完成。【思考】細(xì)胞之間是如何實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)配合的？【思考】細(xì)胞之間信息交流的方式有哪些？3進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流激素血液靶細(xì)胞內(nèi)分泌細(xì)胞受體：蛋白質(zhì)3進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流（1）間接交流：細(xì)胞分泌化學(xué)物質(zhì)（如激素），通過膜表面的受體傳遞信息靶細(xì)胞發(fā)出信號的細(xì)胞與膜結(jié)合的信號分子膜上接受信號分子的受體相鄰兩個細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一個細(xì)胞傳遞給另一個細(xì)胞。例如，精子和卵細(xì)胞之間的識別和結(jié)合。演示（2）直接交流：細(xì)胞膜的接觸強(qiáng)調(diào)：只有同種生物的精子和卵細(xì)胞能夠識別和結(jié)合。3進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流思考：所有細(xì)胞間的信息交流都需要膜上的受體嗎？3進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流胞間連絲（3）植物細(xì)胞通過

傳遞信息。通道（胞間連絲）筆記：通道交流不需要細(xì)胞膜上的受體細(xì)胞膜的功能1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流【思考】細(xì)胞膜的功能是由什么決定的？結(jié)構(gòu)→功能間接交流直接交流通道交流膜功能小結(jié)：1.對玉米種子的實(shí)驗處理和觀察現(xiàn)象如下，該實(shí)驗結(jié)果說明實(shí)驗處理將玉米種子浸泡15小時，從中央縱切后，用稀釋紅墨水染色將浸泡的玉米種子煮熟，從中央縱切后，用稀釋紅墨水染色實(shí)驗現(xiàn)象胚細(xì)胞著色淺胚細(xì)胞著色深A(yù).細(xì)胞膜具有流動性B.紅墨水能自由進(jìn)出玉米細(xì)胞C.細(xì)胞膜具有全透性D.活的細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出的作用√2.(2020·天津高一期末)下列不屬于細(xì)胞間信息交流方式的有A.精子和卵細(xì)胞相互接觸完成受精作用B.內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的激素經(jīng)血液運(yùn)輸并作用于組織細(xì)胞C.細(xì)胞膜將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開D.植物細(xì)胞間有胞間連絲，是植物細(xì)胞進(jìn)行信息交流的方式√解析將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開，保證內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定，屬于細(xì)胞膜的功能，不屬于細(xì)胞間的信息交流，C錯誤。細(xì)胞膜成分的探索細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索考點(diǎn)一細(xì)胞膜的功能目錄CONTENTS考點(diǎn)二考點(diǎn)三閱讀教材42-44頁“對細(xì)胞膜成分的探索”和“對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的探索”問題導(dǎo)學(xué)1、制備細(xì)胞膜選擇什么材料？原因是什么？2、細(xì)胞膜的化學(xué)成分有哪些？如何鑒定？3、細(xì)胞膜流動鑲嵌模型內(nèi)容有哪些？是誰建立的？4、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？功能特點(diǎn)是什么？分別有哪些實(shí)例能體現(xiàn)其特點(diǎn)？5、細(xì)胞壁的成分和功能分別有哪些？細(xì)胞膜非脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)膜是由脂質(zhì)組成的相似相溶原理【資料1】1895年歐文頓：多種物質(zhì)對膜的通透性實(shí)驗，溶于脂質(zhì)的物質(zhì)容易通過細(xì)胞膜，不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，不容易通過細(xì)胞膜。【思考】歐文頓對細(xì)胞膜的組成成分作出怎樣的推測？1細(xì)胞膜成分的探索【資料2】科學(xué)家利用哺乳動物成熟紅細(xì)胞作為實(shí)驗材料，制備出純凈的細(xì)胞膜，并對細(xì)胞膜的成分進(jìn)行分析，得出組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。【思考】為什么選擇哺乳動物成熟紅細(xì)胞來制備細(xì)胞膜？①無細(xì)胞壁，細(xì)胞容易吸水漲破；②無細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器，易制得純凈的細(xì)胞膜。【磷脂】是一種由甘油、脂肪酸和磷酸所組成的分子。磷酸“頭部”是親水的，脂肪酸“尾部”是疏水的。親水的頭疏水的尾磷脂分子的結(jié)構(gòu)（P42）水空氣【思考】磷脂分子在空氣——水界面上會怎樣排布？筆記：磷脂的元素組成CHONP，頭部親水，尾部疏水。【資料3】1925年，兩位荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪成單分子層，測得單層分子的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。【問題1】該實(shí)驗得出了怎樣的推論？水水【問題2】細(xì)胞膜上的磷脂分子是怎樣排列的？水水1層細(xì)胞膜含2層磷脂分子教材深挖：將人的肝細(xì)胞中的磷脂全部提取出來，鋪成單分子層，其面積是肝細(xì)胞表面積的2倍嗎？為什么？大大超過2倍，肝細(xì)胞具有多種具膜的細(xì)胞器和細(xì)胞核討論：如果將磷脂分子置于水—苯的混合溶劑中，磷脂分子將會如何分布？如果將磷脂分子置于水—苯的混合溶劑中，磷脂的“頭部”將與水接觸，“尾部”與苯接觸，磷脂分子分布成單層。【資料4】1935年，英國學(xué)者丹尼利和戴維森發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表面張力明顯低于油水界面的表面張力；當(dāng)時人們已經(jīng)知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白質(zhì)，其表面張力降低。【思考】以上資料說明細(xì)胞膜中還可能含有什么物質(zhì)？推測：細(xì)胞膜除含有脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。細(xì)胞膜_____（約50%）_______（約40%）：糖類（2%～10%）_____（主要

）膽固醇(動物細(xì)胞膜具有)與細(xì)胞膜功能密切相關(guān)脂質(zhì)磷脂蛋白質(zhì)C、H、O+N（+P、N）2細(xì)胞膜的成分

【資料5】神經(jīng)髓鞘的蛋白質(zhì)含量不僅少，而且蛋白質(zhì)種類只有3種。神經(jīng)髓鞘也比較簡單，主要起絕緣作用。紅細(xì)胞、肝細(xì)胞、大腸桿菌的細(xì)胞膜都承擔(dān)著非常復(fù)雜繁多的生理功能，它們的細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量均較多。細(xì)胞膜的功能主要由

決定，功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，

的

和

越多。【思考】由上述材料可知，細(xì)胞膜的功能主要由哪一類物質(zhì)決定？蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)種類數(shù)量3.對細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索經(jīng)歷了漫長的過程，下列結(jié)論或假說對應(yīng)錯誤的是A.根據(jù)脂溶性物質(zhì)更易通過細(xì)胞膜推測細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的B.根據(jù)提取哺乳動物成熟紅細(xì)胞的脂質(zhì)鋪展成的單分子層的面積是該紅

細(xì)胞表面積的2倍，推測細(xì)胞膜中的磷脂分子排列為連續(xù)的兩層C.根據(jù)電鏡下細(xì)胞膜呈清晰的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)，羅伯特森認(rèn)為所有

的細(xì)胞膜都由脂質(zhì)—蛋白質(zhì)—脂質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成D.小鼠細(xì)胞—人細(xì)胞融合實(shí)驗可證明細(xì)胞膜具有流動性√解析根據(jù)電鏡下細(xì)胞膜呈清晰的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)，羅伯特森認(rèn)為所有的細(xì)胞膜都由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，C錯誤。4.(2019·臨沂第十九中學(xué)高一月考)超濾凈水器既能徹底濾除掉水中的細(xì)菌、鐵銹、膠體等有害物質(zhì)，又能保留水中原有的微量元素和礦物質(zhì)，補(bǔ)充我們?nèi)粘Ｋ琛＿@是試圖模擬細(xì)胞膜的A.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開的功能B.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能C.細(xì)胞膜的保護(hù)功能D.進(jìn)行細(xì)胞間信息交流的功能√解析超濾凈水器既能徹底濾除掉水中的細(xì)菌、鐵銹、膠體等有害物質(zhì)，又能保留水中原有的微量元素和礦物質(zhì)，補(bǔ)充我們?nèi)粘Ｋ琛＿@是試圖模擬細(xì)胞膜的控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。細(xì)胞膜成分的探索細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索考點(diǎn)一細(xì)胞膜的功能目錄CONTENTS考點(diǎn)二考點(diǎn)三1細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索(1)1959年，羅伯特森①方法：在電子顯微鏡下觀察細(xì)胞膜。②現(xiàn)象：細(xì)胞膜呈現(xiàn)清晰的______________的三層結(jié)構(gòu)。③結(jié)論：所有的細(xì)胞膜都由______________________三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，是一種______的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。暗—亮—暗蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)靜態(tài)分析：“三明治模型”的靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型不能解釋哪些功能？

不能解釋細(xì)胞的生長、白細(xì)胞吞噬細(xì)菌、受精時細(xì)胞融合等。兩層暗一層亮(2)1970年，人鼠細(xì)胞融合實(shí)驗①方法：________法(如圖)。②現(xiàn)象：a．開始：一半發(fā)________，另一半發(fā)________。b．在37℃下經(jīng)過40min后兩種顏色的熒光________。c．結(jié)論：細(xì)胞膜具有______。(3)1972年，辛格和尼科爾森①方法：新的觀察和實(shí)驗證據(jù)。②結(jié)果：提出為大多數(shù)人所接受的____________。熒光標(biāo)記綠光熒光紅色熒光均勻分布流動性流動鑲嵌模型1細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索【提出假說】細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索過程，反映了提出假說這一科學(xué)方法的作用。科學(xué)家首先根據(jù)已有的知識信息，提出解釋某一生物學(xué)問題的一種假說，再進(jìn)一步觀察與實(shí)驗對已建立的假說進(jìn)行修正和補(bǔ)充。一種假說最終被接受或被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和實(shí)驗結(jié)果相吻合！【科學(xué)方法】【自主學(xué)習(xí)】閱讀教材P44—P45關(guān)于流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容，回答下列問題：1.細(xì)胞膜的基本支架是什么？

2.蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜上如何分布？3.細(xì)胞膜具有流動性的原因是什么？4.什么叫糖蛋白？有什么功能？①A為_____________，是膜的基本支架；②B為____________，鑲嵌在磷脂雙分子層中：有的___在表面，有的部分或全部______，有的______磷脂雙分子層；③細(xì)胞膜具有______性：磷脂分子側(cè)向自由移動，大多數(shù)蛋白質(zhì)可以運(yùn)動；④糖類和蛋白質(zhì)結(jié)合形成C()，與脂質(zhì)結(jié)合成D()，這些糖類叫作_______，和細(xì)胞表面的識別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能有關(guān)。磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子鑲嵌入貫穿流動糖蛋白糖脂糖被嵌貫穿鑲冰凍蝕刻電子顯微法A

B

C

D

2流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容流動鑲嵌模型

細(xì)胞壁具有全透性，無法在細(xì)胞壁內(nèi)制造一個穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，因此細(xì)胞壁不是細(xì)胞的生命系統(tǒng)的邊界。細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖植物細(xì)胞壁纖維素和果膠真菌細(xì)胞壁幾丁質(zhì)☆溶菌酶可水解肽聚糖而不能水解幾丁質(zhì)，所以溶菌酶能殺死細(xì)菌，卻對真菌基本沒作用。拓展：細(xì)胞壁的成分與功能細(xì)胞膜成分與結(jié)構(gòu)功能2.控制物質(zhì)相對進(jìn)出3.信息交流1.將細(xì)胞與外界分隔脂質(zhì)蛋白質(zhì)糖類磷脂雙分子層-基本支架鑲、嵌、貫穿糖蛋白功能特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（選擇透過性）（流動性）【課堂小結(jié)】解析細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能，大分子物質(zhì)，如血紅蛋白、伊紅等，不能透過細(xì)胞。動物細(xì)胞的邊界是細(xì)胞膜，而植物細(xì)胞的形態(tài)主要由位于細(xì)胞膜外的細(xì)胞壁來維持。5.科學(xué)家在用電子顯微鏡清晰地觀察到細(xì)胞膜之前，已經(jīng)能夠確定細(xì)胞膜的存在了。下列實(shí)驗現(xiàn)象中，不能證明細(xì)胞膜存在的是A.顯微鏡下觀察到動物細(xì)胞具有明確的邊界B.將紅細(xì)胞置于清水中，一段時間后發(fā)生溶血現(xiàn)象C.向某細(xì)胞中注入伊紅(一種大分子紅色染料)后觀察發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外始終不

呈紅色D.植物細(xì)胞有明顯的固定的形態(tài)√6.如圖為細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型。下列各項中，不是細(xì)胞膜中磷脂分子形成雙層結(jié)構(gòu)原因的是A.磷脂分子有親水的頭部B.