資源簡介

(共49張PPT)
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營養物質外
抗體、激素等物質
細胞產生的廢物
細胞
需要或對細
細胞內的核酸等
胞有害的物質易
熒光染料紅色熒光染卷
標記人細胞
現象:①開始:
發綠色熒光
兩種顏色熒光均勻分布
水一空氣界面
細胞膜上
將細胞與外界環境分隔開
功能
控制物質進出細胞
進行細胞間的信息交流
脂質:以磷脂為主
組成
部分
蛋白質:決定了細胞膜的功能
細胞膜
糖類:形成糖蛋白和糖脂
基本支架磷脂雙分子層
流「卡要內容蛋白質
鑲嵌或者貫穿在磷
動
脂雙分子層中
鑲
嵌
糖類
形成糖蛋白或者糖脂
模
型結構特點
具有一定的流動性細胞膜的結構和功能
新課程標準 核心素養
1.概述細胞膜的成分和功能。2.了解生物膜結構的探索歷程。3.掌握流動鑲嵌模型的基本內容。 1.生命觀念——通過圖示、示例認知細胞膜的結構和功能，認同結構與功能相適應。2.科學思維——根據生物膜結構探索過程的有關實驗，培養演繹與推理能力。3.科學探究——體會有關實驗的設計方法和原理。
知識點(一)細胞膜的功能
1．將細胞與外界環境分隔開
細胞膜將生命物質與外界環境分隔開，使細胞成為相對獨立的系統，保障了細胞內部環境的相對穩定。
2．控制物質進出細胞
3．進行細胞間的信息交流
(1)通過化學物質交流，如激素的作用。
(2)通過細胞膜相互接觸交流，如精子和卵細胞之間的識別和結合。
(3)通過通道交流，如高等植物細胞的胞間連絲。
(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，任何對細胞有害的物質都不能進入細胞。(×)
(3)植物細胞之間的胞間連絲具有物質運輸的作用。(√)
(4)細胞間信息交流的方式只有三種。(×)
1．(生命觀念)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？
提示：兩個相鄰動物細胞的細胞膜可以直接接觸，通過膜上的受體進行識別，信息從一個細胞傳遞給另一個細胞。高等植物細胞之間可以通過胞間連絲相互連接，攜帶信息的物質通過通道進入另一個細胞，從而實現信息交流。距離較遠的細胞間進行信息交流時，發出信息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，與靶細胞的細胞膜表面的受體結合，把信息傳遞給靶細胞。
2．(科學思維)蓮藕“出淤泥而不染”體現了細胞膜的什么功能？這種功能的具體體現是什么？
提示：控制物質進出細胞的功能。主要體現在對營養物質的吸收及對代謝廢物的排出，防止病菌、病毒的侵入等方面。
細胞間信息交流的三種主要方式
- 通過信息分子間接交流 細胞間直接交流 經通道交流
信息交流方式 通過細胞分泌的化學物質(如激素)間接傳遞信息 通過相鄰兩個細胞的細胞膜直接接觸傳遞信息 通過相鄰兩個細胞之間形成通道傳遞信息
舉例 內分泌細胞分泌的激素經體液運輸作用于靶細胞 精子和卵細胞之間的識別 高等植物細胞間通過胞間連絲進行信息交流
圖示
1．細胞膜納米海綿是在攜帶藥物的納米顆粒外套上人類細胞的細胞膜，形成仿生納米聚合體，這種“細胞膜納米海綿”可用于多種疾病的治療。已在細胞實驗中證實它可以“吸走”新冠病毒，讓它們的感染能力下降90%。推測用這種“細胞膜納米海綿”治療疾病主要是利用了細胞膜的(　　)
A．將細胞與外界環境分開的功能
B．進行細胞間信息交流的功能
C．控制物質進出細胞的功能
D．為細胞代謝提供信息和能量的功能
解析：選C　由題干信息知，細胞膜納米海綿體的內部是相關藥物，外部是人類細胞的細胞膜，可以“吸走”新冠病毒，讓它們的感染能力下降90%，說明病原體能(優先)通過外部細胞膜進入海綿體內部，進而與內部藥物結合，利用其治療疾病主要利用了(細胞膜納米海綿體外部的)細胞膜控制物質進出細胞的功能。
2．作為系統的邊界，細胞膜在細胞的生命活動中有多種功能。有關下圖模型的說法錯誤的是(　　)
A．圖示信息主要體現了細胞膜能進行細胞間信息交流的功能
B．甲細胞分泌a物質與細胞膜控制物質進出的功能有關
C．乙細胞上識別a物質的受體b可以識別所有的信號分子
D．b物質的主要成分是蛋白質
解析：選C　題圖所示的是細胞間進行信息交流的一種方式；甲細胞分泌物質a也是細胞膜控制物質出入細胞的一個實例；不同的信息分子具有不同的受體，所以圖中的受體b不能識別所有的信息分子；b的化學本質是糖蛋白，其主要成分是蛋白質。
[方法點撥]
細胞膜的功能特點是由細胞膜的結構特點決定的，這類試題往往結合新的材料，要學會從題干或材料中提取相關信息，理解并識記細胞膜的三大功能。解答時要將試題中所列實例與教材中的實例進行類比、判斷。
知識點(二)對細胞膜成分和結構的探索
1．對細胞膜成分的探索
(1)探索過程
時間(人物) 實驗依據 結論或假說
1895年，歐文頓 對植物細胞進行通透性實驗，發現可以溶于脂質的物質更容易通過細胞膜 細胞膜是由脂質組成的
20世紀初 對哺乳動物紅細胞的細胞膜進行化學分析 組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多
1925年，戈特和格倫德爾 將從人的紅細胞中提取的脂質鋪成單分子層，其面積是紅細胞表面積的倍 細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續的兩層
1935年，丹尼利和戴維森 細胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力 細胞膜除含脂質分子外，可能還附有蛋白質
(2)各成分的比例及功能
①脂質(約占50%)
②蛋白質(約占40%)：與細胞膜的功能密切相關，蛋白質的種類和數量越多，細胞膜的功能越復雜。
③糖類(2%～10%)：與脂質或蛋白質結合。
2．對細胞膜結構的探索
(1)提出暗—亮—暗的三層結構
①科學家：羅伯特森。
②模型假說
(2)對靜態結構提出質疑：20世紀60年代以后，科學家對細胞膜是靜態的觀點提出質疑。
3．1970年熒光標記的細胞融合實驗
(1)19世紀末，歐文頓通過對紅細胞的細胞膜化學成分的分析，得出細胞膜的成分是脂質和蛋白質。(×)
(2)提取雞紅細胞的脂質在空氣—水界面上鋪成單層，測得單層分子的面積是其紅細胞表面積的兩倍。(×)
(3)磷脂分子由親水“頭”部和疏水“尾”部構成，含C、H、O、N、P五種元素。(√)
(4)科學家羅伯特森用光學顯微鏡觀察到了細胞膜暗—亮—暗的三層結構。(×)
1．(生命觀念)結合磷脂分子的結構特點，試以示意圖的形式分別畫出多個磷脂分子在水—空氣界面和在細胞膜上的排布狀態，并分析其原因。
提示：因為磷脂分子的“頭部”親水，“尾部”疏水，所以在水—空氣界面磷脂分子“頭部”向下與水面接觸，“尾部”則朝向空氣一面。
2．(科學思維)人、鼠細胞膜蛋白最終均勻分布說明什么問題？若適當降低溫度，膜蛋白最終均勻分布的時間會延長，由此說明什么？
提示：膜蛋白是運動的，即細胞膜具有流動性。溫度能影響膜的流動性。
1．磷脂頭部是親水的，尾部是疏水的，多個磷脂分子在水中總是自發地形成雙分子層(見下圖)。
2．細胞膜的電鏡照片與模型圖
3．熒光標記技術
用熒光染料標記某種物質，利用其熒光特性，來觀察研究對象的變化，以反映研究對象的相關信息。
1．下列說法中，與生物膜發現史不一致的是(　　)
A．歐文頓在實驗基礎上提出膜是由脂質組成的
B．荷蘭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，測得單層分子面積為紅細胞表面積的2倍。他們由此推出：細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續的兩層
C．羅伯特森在電鏡下看到細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結構，提出所有的生物膜都是由磷脂—蛋白質—磷脂三層結構構成的
D．科學家將不同熒光染料標記的人細胞和鼠細胞進行融合，證明了細胞膜的流動性
解析：選C　羅伯特森在電鏡下看到細胞膜暗—亮—暗的三層結構，提出所有的細胞膜都由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構構成。
2．科學家用兩種熒光染料分別標記人和小鼠細胞表面的蛋白質分子，將這兩種標記細胞進行融合。細胞剛發生融合時，兩種熒光染料在融合細胞表面對等分布(即各占半邊)，最后在融合細胞表面均勻分布。這一實驗現象支持的結論是(　　)
A．膜蛋白能自主翻轉
B．細胞膜具有流動性
C．細胞膜具有選擇透過性
D．膜蛋白可以作為載體蛋白
解析：選B　兩種熒光染料分別標記兩種細胞表面的蛋白質分子，細胞剛融合時，兩種熒光染料在細胞表面對等分布，最后在細胞表面均勻分布，說明細胞膜具有流動性。不能說明膜蛋白在細胞內外翻轉，也不能說明細胞膜的物質運輸功能。
[特別提醒]
熒光染料≠熒光粉
(1)熒光染料是指吸收某一波長的光波后能發射出另一波長大于吸收光的波長的物質。它們大多是含有苯環或雜環并帶有共軛雙鍵的化合物。
(2)熒光粉(俗稱夜光粉)是指在受到自然光、日光燈光、紫外光等照射后，把光能儲存起來，在停止光照射后，再緩慢地以熒光的方式釋放出來的物質。
知識點(三)流動鑲嵌模型的基本內容
1．發現者：辛格和尼科爾森。
2．流動鑲嵌模型的基本內容
(1)化學組成：主要是磷脂分子和蛋白質分子。
(2)兩種物質組成細胞膜的方式如圖：
①圖中a
②圖中b
③圖中c
3．細胞膜的結構特點：流動性。
4．細胞膜的功能特性：選擇透過性。
(1)細胞膜內、外側結構具有不對稱性。(√)
(2)蛋白質分子構成細胞膜的基本支架。(×)
(3)組成細胞膜的蛋白質分子是可以運動的，而磷脂分子是靜止的。(×)
(4)功能越復雜的細胞膜，磷脂含量就越高。(×)
1．(生命觀念)實驗表明，將兩種不同的海綿動物的細胞分散成單個的細胞，然后將這些細胞摻在一起混合培養，發現只有同種的細胞才能結合，在這里起識別作用的是細胞膜上的何種物質？如何判斷細胞膜的外側和內側？
提示：糖蛋白，有糖蛋白的一側為細胞膜的外側。
2．(科學思維)變形蟲依靠偽足進行運動，這依賴細胞膜的什么特性？簡要說明其在細胞生命活動中的作用。
提示：依賴細胞膜的流動性。流動性具有重要的生理意義，與物質運輸、細胞識別、細胞融合等有關。
細胞膜兩大特點的比較
(1)區別
項目 結構特點——流動性 功能特性——選擇透過性
基礎 磷脂分子和大多數蛋白質分子都是運動的 膜上具有轉運蛋白
意義 保證細胞的物質需要、信息交流、分裂和融合等生命活動的進行 控制物質進出
表現 分泌蛋白的分泌、變形蟲的變形、吞噬細胞的吞噬 有些物質可進入細胞，有些物質不能進入
(2)聯系：生物膜的流動性是表現其選擇透過性的結構基礎。因為只有細胞膜具有流動性，細胞才能完成其各項生理功能，才能表現出選擇透過性。事實上，只有活細胞才具有膜的流動性和選擇透過性。
1．下圖表示真核生物細胞膜的組成與結構，與此相關的敘述中，錯誤的是(　　)
A．圖中物質甲表示蛋白質，物質乙表示多糖，物質丙表示磷脂
B．具有①的一側可能為細胞膜的外側，也可能為細胞膜的內側
C．③在不同細胞的細胞膜中種類不完全相同
D．②和大多數的③是可以運動的
解析：選B　根據元素組成及細胞膜的成分可知，甲、乙、丙分別是蛋白質、多糖和磷脂，A正確；①為糖蛋白，具有糖蛋白的一側一定是細胞膜的外側，B錯誤；③為蛋白質，功能不同的細胞，其細胞膜中蛋白質的種類和數量不完全相同，C正確；磷脂分子和大多數蛋白質分子是可以運動的，D正確。
2．從細胞膜上提取了某種成分，用非酶法處理后，加入雙縮脲試劑出現紫色；若加入斐林試劑并加熱，出現磚紅色。該成分是(　　)
A．糖脂　　　　　　 B．磷脂
C．糖蛋白 D．脂蛋白
解析：選C　酶的作用是水解細胞膜上的各種物質，用非酶法處理，表明細胞膜上的物質沒有被破壞。雙縮脲試劑可檢測蛋白質，斐林試劑可檢測可溶性還原糖，根據題意可知該成分能夠分別和雙縮脲試劑、斐林試劑反應，說明該成分既有蛋白質，又有糖類，即糖蛋白。
[要語必背·網絡構建]
一、要語必背
1．細胞膜的結構特點——具有一定的流動性
(1)結構基礎：構成膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子是可以運動的。
(2)實例：質壁分離與復原、變形蟲的變形運動、胞吞和胞吐、白細胞的吞噬作用等。
(3)生理意義：對于細胞完成物質運輸、生長、分裂、運動等功能非常重要。
(4)影響因素：膜的流動性受溫度影響，在一定溫度范圍內，隨溫度升高，膜的流動性加快；但溫度高出一定范圍，則會導致膜結構被破壞。
2．細胞膜的功能特點——選擇透過性
(1)具體表現：水分子可以自由通過，細胞需要的離子和小分子可以通過，而其他的離子、小分子和大分子不能通過。
(2)實例證明：植物根對礦質元素的選擇性吸收、小腸對營養物質的吸收、腎小管的重吸收作用等。
(3)結構基礎：細胞膜上具有專一性的蛋白質。
(4)生理意義：控制物質進出。
二、網絡構建
1．細胞膜具有控制物質進出細胞的功能。下列有關這一功能的理解，錯誤的是(　　)
A．細胞需要的物質可以進入細胞
B．細胞不需要或對細胞有害的物質一般不能進入細胞
C．細胞中的成分如核酸等不會流失到細胞外
D．由于細胞膜的存在，致病的病毒、細菌等都不能進入細胞
解析：選D　細胞膜控制物質進出的功能表現在細胞需要的物質可以進入細胞，不需要的或對細胞有害的物質一般不能進入細胞，細胞內的核酸等重要成分不能流失到細胞外。但細胞膜控制物質進出的功能具有相對性，有些致病的病毒、細菌等也可能進入細胞。
2．如圖表示各種細胞膜組成成分的含量，圖示能說明的是(　　)
A．構成細胞膜的主要成分是蛋白質、脂質和糖類
B．細胞膜中脂質和蛋白質含量的變化與細胞膜的功能有關
C．細胞膜的功能越簡單，所含蛋白質的數量越多
D．蛋白質在進行細胞間的信息交流中具有重要作用
解析：選B　構成細胞膜的成分有脂質、蛋白質和糖類，但脂質和蛋白質在膜成分中占的比例很大，是細胞膜的主要成分，A不符合題意；膜中脂質和蛋白質的含量不同與膜的功能有關，功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數量越多，B符合題意，C不符合題意；該圖不能體現蛋白質在進行細胞間的信息交流中的作用，D不符合題意。
3．下列關于細胞膜結構的探索歷程的說法，錯誤的是(　　)
A．最初通過對現象的推理分析得出細胞膜是由脂質組成的
B．三層結構模型認為細胞膜為靜態的結構
C．流動鑲嵌模型認為構成細胞膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子可以運動
D．三層結構模型和流動鑲嵌模型都認為蛋白質分子在膜中的分布是不均勻的
解析：選D　脂溶性物質更易通過細胞膜，由此推測細胞膜是由脂質組成的，A正確；羅伯特森認為生物膜由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構組成，而且是靜態的結構，B正確；流動鑲嵌模型認為構成細胞膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子可以運動，說明細胞膜具有一定的流動性，C正確；三層結構模型認為蛋白質在膜中的分布是均勻的、固定的，而流動鑲嵌模型認為蛋白質分子在膜中的分布是不均勻的，D錯誤。
4．水溶性染色劑PI，能與核酸結合而使細胞核著色，可將其應用于細胞死活的鑒別。細胞浸泡于一定濃度的PI中，僅有死亡細胞的細胞核會被染色，活細胞則不著色，但將PI注射到活細胞后，該細胞核會著色，利用PI鑒別細胞的基本原理是(　　)
A．死細胞與活細胞的核酸結構不同
B．死細胞的核酸含量改變
C．活細胞的細胞膜阻止PI的進入
D．活細胞能分解染色劑PI
解析：選C　死細胞與活細胞的核酸結構是相同的，A不符合題意；死細胞核酸含量不變，B不符合題意；活細胞的細胞膜可以阻止對細胞有害的染色劑PI進入細胞，C符合題意；染色劑PI對活細胞來說是有害物質，細胞不會吸收，D不符合題意。
5．科學家發現了電壓控制的鉀通道，這些通道是負責K＋進出細胞的“看門”蛋白質，這一成果從另一側面證明了細胞膜具有(　　)
A．免疫功能
B．識別功能
C．控制物質進出細胞的功能
D．進行細胞間的信息交流的功能
解析：選C　分析題意可知，K＋進出細胞需要借助蛋白質構成的專門通道，說明細胞膜具有控制物質進出細胞的功能，C正確。
6．下圖表示細胞膜的亞顯微結構模式圖，請據圖回答：
(1)圖中[B]________的基本組成單位是________。構成細胞膜基本支架的結構是[　]________。
(2)與細胞膜的識別功能有關的結構是[　]________。
(3)吞噬細胞吞噬細菌的過程體現了細胞膜具有______性。這是因為_________________
________________________________________________________________________。
(4)不同細胞細胞膜的生理功能不同，主要取決于細胞膜上的哪些結構的不同？________(填寫標號)。
(5)細胞膜的外側是________(填“M”或“N”)側，判斷的依據是_______________________
________________________________________________________________________。
(6)細胞膜的這種結構模型被稱為______________________________________________。
解析：觀察細胞膜的亞顯微結構模式圖，先辨認各部分結構名稱。A為糖被，B為蛋白質，C為磷脂分子，D為磷脂雙分子層，M側有糖被與蛋白質形成的E(糖蛋白)，為膜的外側，N為膜的內側。
答案：(1)蛋白質　氨基酸　D　磷脂雙分子層　(2)E　糖蛋白　(3)流動　組成細胞膜的蛋白質分子和磷脂分子都是可以運動的　(4)B　(5)M　M側糖類分子與蛋白質結合形成糖蛋白，糖蛋白位于細胞膜外側　(6)流動鑲嵌模型
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