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1、第1节细胞膜的结构和功能一、细胞膜的功能1将细胞与外界环境分隔开使细胞成为相对独立的系统，保障细胞内部环境的相对稳定。2控制物质进出细胞3进行细胞间的信息交流连线二、对细胞膜成分的探索1细胞膜成分的探索过程(1)材料19世纪末，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞进行的通透性实验，发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。结论：膜是由脂质组成的。根据相似相溶原理，苯(非极性)和Na(极性)中，苯更容易通过细胞膜。(2)材料科学研究磷脂分子的结构如右图水是一种极性溶剂，根据磷脂分子的结构特点在下图画出它在水空气界面上的分布情况(用表示磷脂分子)。答案：(3)材料1925年，两位荷兰科学家从细胞膜中
2、提取的脂质铺成的单分子层面积是细胞膜表面积的2倍。结论：细胞膜中的脂质为连续的两层。(4)1935年，英国学者丹尼利和和戴维森(H.Davson)研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油水界面的表面张力。由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低，因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。2细胞膜的成分3细胞膜成分与功能的关系功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。三、对细胞膜结构的探索11959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗亮暗的结构，他结合其他科学家的工作，提出细胞膜模型的假说：所有生物膜都由蛋白质脂质蛋白质构成，电镜下看到的
3、中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。他把细胞膜描述为静态的统一结构。2荧光标记细胞膜实验填图3辛格和尼科尔森的结论在新的观察和实验证据的基础上，提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。四、生物膜的流动镶嵌模型1结构模型据图填空(1)(2)(3)2结构特点生物膜的结构特点是具有一定的流动性。1.判断下列关于细胞膜成分的说法的正误(1)功能越复杂的细胞膜，它的脂质成分越复杂()(2)功能越复杂的细胞膜，它的糖脂越多()(3)在组成细胞膜的脂质中，磷脂最为丰富()解析：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多，故(1)(2)错误；在组成细胞膜的脂质中，磷脂最为丰富，(3)正确。答案：(1)(
4、2)(3)2判断下列叙述的正误(1)不同细胞的形态相对固定，主要是由细胞膜决定的，因为构成细胞膜的蛋白质和磷脂分子都是相对固定不动的()(2)不同细胞膜的磷脂分子是相同的，而蛋白质分子是不同的()(3)细胞间的信息交流都是通过细胞膜的直接接触来完成的()答案：(1)(2)(3)3下列关于生物膜结构探索历程的叙述，不正确的是()A最初的探索是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统一结构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解析：罗伯特森提出的三层结构模型认为生物
5、膜结构是蛋白质脂质蛋白质，电镜下观察到的中间亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子，认为蛋白质的分布是均匀的、固定的。答案：D课堂互动探究案【课程标准】概述细胞都由细胞膜包裹，细胞膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流【素养达成】 1基于科学家的研究资料进行演绎推理，通过生物膜模型的构建过程，理解生物膜的结构和功能相适应。(生命观念) 2简述细胞膜的成分和功能。(科学思维) 3结合生物膜的结构模型，掌握流动镶嵌模型的基本内容。(科学思维)4认同细胞膜作为系统的边界，对于细胞这个生命系统的重要意义。(社会责任)是谁，隔开了原始海洋的动荡，是谁，为我日夜守边防，是谁，为我
6、传信报安康。没有你，我一个小小的细胞会是何等模样？同学们，诗中的“你”是指什么呢？这幅图代表什么呢？探究点一细胞膜的功能【师问导学】1细胞膜作为系统的边界，有着非常重要的功能，结合下列材料和教材P41图32分析回答。(1)材料一用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能很快逸出细胞；在光学显微镜下看到，用微针触碰细胞表面时，细胞表面有弹性，可以伸展；用微针插入细胞内，细胞表面有一层结构被刺破；如果细胞表面结构受损面过大，细胞会死亡。上述材料说明：细胞膜将生命物质和_分开，保障了细胞内部环境的_。(2)材料二细胞膜控制物质进出细胞示意图据图看出，细胞膜能_，细
7、胞需要的物质才能进入细胞，但是对细胞有害的病菌和病毒有时候也能进入细胞，说明这种控制作用是_的。答案：(1)外界环境相对稳定(2)控制物质进出细胞相对2细胞膜有多种功能，请分析：(1)细胞膜将细胞和外界环境分隔开，是单纯的隔离作用吗？(2)生长在污泥中的莲能“出污泥而不染”，它能吸收污泥中的有益矿质元素，而一般不会吸收不需要的物质，这体现了细胞膜的什么功能？答案：(1)不是，细胞膜不仅可以将细胞和外界环境分隔开，从而保障细胞内部环境的相对稳定，还能控制物质进出细胞，细胞需要的物质才能进入细胞，不需要的物质或有害的物质不容易进入细胞。(2)体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。3如图是细胞间的
8、三种信息交流方式，请据图分析回答下列问题：(1)图中的物质或结构的名称分别是什么？(2)植物细胞间的胞间连丝、人体内胰岛素的作用过程、精子和卵细胞之间的识别和结合分别属于上面的哪种方式？(3)细胞间进行信息交流时往往需要受体，受体的化学本质是什么？受体和信号分子的结合有没有特异性？答案：(1)信号分子；受体；与膜结合的信号分子；胞间连丝。(2)分别属于图C、图A、图B。(3)受体的本质是糖蛋白，和信号分子的结合具有特异性。【智涂笔记】对细胞间信息交流的两个认知误区(1)三种信息交流方式是发生于细胞与细胞之间的，而不是细胞内的信息交流。(2)并非细胞间信息交流都依赖于细胞膜上的受体蛋白，如通过细
9、胞通道的信息交流方式，而通过化学物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息都依赖于细胞膜上的受体蛋白。方法规律判断细胞是否具有活性的方法(1)判断依据：只有活细胞的细胞膜才能够控制物质进出细胞。(2)判断方法：能够控制物质进出活细胞；不能够控制物质进出死细胞。【师说核心】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，将信息从一个细胞传递给另一个细胞(图示如下)。(3)高等植物细胞间的
10、识别主要是通过植物细胞间的胞间连丝来实现的(图示如下)。3细胞膜功能的实验验证(1)控制物质进出功能的验证：(2)识别功能的验证：【检测反馈】1(合格必考)在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属离子对水的污染。这是试图模拟细胞膜的()A将细胞与外界环境分隔开的功能B控制物质进出细胞的功能C进行细胞间信息交流的功能D具有免疫的功能解析：“有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧”体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能。答案：B2(合格必考)在哺乳动物受精过程中，精子能够与卵细胞相互识别，精子将其头部钻入卵细胞中，与卵细胞发生结合，当一个精子进入后，
11、细胞发生变化，不再让其他精子进入。这一现象体现出细胞膜能够()A保障细胞内部环境的相对稳定B控制物质进出细胞C使卵细胞摄入所需要的精子D进行细胞间的信息交流解析：细胞膜具有多种重要功能，细胞膜将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定；能控制物质进出细胞；能够进行细胞间的信息交流。精卵之间的相互识别与结合，靠的是细胞膜上对应的糖蛋白即信息分子，这是一种信息交流方式。答案：D3(等级选考)水溶性染色剂(PI)能与核酸结合而使细胞核着色，可将其应用于细胞死活的鉴别。细胞浸泡于一定浓度的PI中，仅有死亡细胞的核会被染色，活细胞则不着色，但将PI注射到活细胞中，则细胞核会着色。利用PI鉴别细
12、胞死活的基本原理是()A死细胞与活细胞的核酸结构不同B死细胞与活细胞的核酸含量不同C活细胞能分解染色剂PID活细胞的细胞膜能阻止PI的进入解析：死细胞的细胞膜对物质进出细胞失去了控制作用。答案：D探究点二对细胞膜成分和结构的探索【师问导学】1许多有关细胞膜化学组成的资料，都来自细胞膜(尤其是红细胞膜)的研究。下表是猪的几种细胞的细胞膜组成成分，回答问题：细胞膜的种类主要成分含量蛋白质脂质糖类成熟的红细胞膜42%53%5%肌细胞膜36%60%4%小肠绒毛上皮细胞膜50%44%6%(1)我们常用猪的成熟的红细胞作为细胞膜制备的材料，可否用鸡的红细胞做细胞膜的制备实验呢？(2)不同细胞的细胞膜各种成
13、分的含量完全相同吗？(3)上述几种细胞膜中哪种脂质含量最丰富？(4)小肠绒毛上皮细胞膜蛋白质含量最高，功能也最复杂，这说明什么？答案：(1)不可以。鸡不是哺乳动物，其红细胞内含有细胞核和众多的细胞器，不易获得较纯净的细胞膜。(2)不完全相同。(3)磷脂最丰富。(4)说明蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用。2根据阅读获得的信息，思考下列问题：资料1电镜照片显示出质膜具有3层结构，两侧着色较深，称为暗带，均厚约2 nm；中间层着色较浅，称为亮带，厚约3.5 nm(图1)。利用冷冻蚀刻电镜技术观察质膜的断裂面，可以看到蛋白质像鹅卵石一样镶嵌在质膜中(图2)。【智涂笔记】磷脂分子的性质使它在水空气界面
14、上总是以亲水的头部朝向水，而在水溶液中，疏水的尾部相互结合形成双层结构才能稳定存在；细胞膜上的蛋白质是可以运动的，一定范围内温度升高，这种运动会加快。【师说核心】1细胞膜的成分及功能分析2构成生物膜的磷脂分子分析(1)结构：由磷酸、甘油和脂肪酸构成，其中磷酸作为亲水性的“头部”、脂肪酸作为疏水性的“尾部”。(2)排列方式：“尾部”相对、“头部”朝外构成磷脂双分子层(如图)，作为生物膜的支架。磷脂分子的这种排列方式符合生物膜两侧均为水环境的事实。3细胞膜成分及结构的探索历程资料2科学家用荧光分子标记细胞的膜蛋白，然后用高能激光束照射质膜的某一区域，使该区域内的荧光分子发生不可逆的破坏，这一区域称为光漂白区。继续观察，可以发现光漂白区逐渐重新出现荧光(图3)。(1)资料1中的质膜电镜观察结果说明蛋白质分子在质膜中是怎么排布的？而在冷冻蚀刻电镜下观察到的图示中又是怎么排布的？(2)资料2中光漂白区重新出现荧光的原因是什么？质膜是静态的还是具有一定流动性的？答案：(1)电镜观察结果说明蛋白质分子在质膜中是分层排布的；冷冻蚀刻电镜下显示蛋白在细胞膜表面或者穿透，而不是在两层之间。(2)是由于质膜上其它区域的蛋白质流动光漂白区呈现的荧光。
