資源簡介

3.1 細胞膜的結構和功能
課標要求 1.2 細胞各部分結構既分工又合作，共同執行細胞的各項生命活動 1.2.1 概述細胞都由質膜包裹，質膜將細胞與其生活環境分開，能控制物質進出，并參與細胞間的信息交流
學習目標 1．概述細胞膜的功能，并從結構與功能相適應的角度，分析細胞膜的成分和結構。（生命觀念） 2．通過學習細胞膜的結構與功能，認同細胞膜對于細胞這個生命系統的重要意義。（生命觀念、科學思維） 3．通過對細胞膜成分和結構的探索過程的分析，領悟科學探究的過程和方法，認同提出假說這一科學方法的作用，培養科學精神。（科學思維、科學探究）
重點與難點 重點：1，2 難點：2，3
問題探討
鑒別動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液。用它染色時，死細胞會被染成藍色，而活細胞不會著色。討論：
1．為什么活細胞不能被染色，而死細胞能被染色？
據此推測，細胞膜作為系統的邊界，應該具有什么功能？
細胞膜的功能
1．細胞膜將細胞與外界環境分隔開
（1）植物細胞的最外層是什么結構？該結構有什么功能？是否是植物細胞的邊界？原因是什么？
（2）細胞膜的出現在進化過程中有什么意義？
2．控制物質進出細胞
（1）細胞膜控制物質進出細胞具體表現在哪些方面？
（2）思考：環境中某些對細胞有害的物質也有可能進入細胞中，如有些病毒、病菌也能進入細胞，使生物體患病，這說明了什么？
（3）嘗試設計實驗驗證或尋找證據證明細胞膜具有控制物質進出的功能。
3．進行細胞間的信息交流
多細胞生物體內，各個細胞功能的協調依賴于物質和能量的交換，也有賴于信息的交流。
圖例 信息交流方式 示例
[a]_________細胞分泌的[c]_________隨血液到達全身各處，與[b]______細胞的細胞膜表面的[d] _________結合，將信息傳遞給____________。 胰島細胞分泌胰島素，隨血液運輸到肝臟細胞，與肝臟細胞膜上的胰島素受體結合，將信息傳遞給肝細胞。
相鄰兩個細胞的細胞膜接觸，信息（[g]與膜結合的____________）從[e]_______________細胞傳遞給[f]______細胞。 _________________之間的識別與結合。
相鄰兩個細胞之間形成[h]________，攜帶信息的物質通過[h]進入另一個細胞。 高等植物細胞之間通過___________相互連接，進行信息交流。
思考：
①進行細胞間的信息交流的三種方式中，需要依賴受體的是：__________________
②使人體內部與外界分隔的 ，是人體的邊界。
③為什么說通過胞間連絲進行信息交流屬于細胞膜的功能？所有植物都有胞間連絲嗎？
④細胞膜上的受體是細胞間信息交流所必需的結構嗎？
細胞膜的成分
1．細胞膜成分的探索歷程
閱讀教材42頁“思考·討論：對細胞膜成分的探索”，將表格補充完整并思考下列問題：
實驗過程與結果 實驗結論
1895年歐文頓：多種物質對膜的通透性實驗，溶于脂質的物質容易通過細胞膜，不容易脂質的物質，不容易通過細胞膜。
20世紀初，科學家利用哺乳動物的紅細胞制備出純凈的細胞膜，進行化學分析。
1925年，科學家將哺乳動物紅細胞中脂質在空氣—水界面上鋪展成單分子層，測得単分子層的面積為紅細胞的表面積的2倍。
1935年，科學家研究細胞膜的張力，發現細胞表面張力明顯低于油—水界面的表面張力，而油脂滴表面如果吸附有蛋白質會使表面張力降低。
（1）科學家分別基于哪些事實，推測出細胞膜中含有脂質和蛋白質？
（2）確定細胞膜的成分，需通過一定的方法制備出純凈的細胞膜，然后進行化學成分分析。制備細胞膜時，常選用哺乳動物的成熟紅細胞作為實驗材料，從細胞結構角度分析，這樣選擇的原因是什么？科學家用何種溶劑提取的脂質？
（3）科學家是如何推導出“脂質在細胞膜中必然排列為連續的兩層”這一結論的？從任意細胞中提取脂質，在空氣-水界面上鋪展成的單分子層面積都恰好為細胞表面積的2倍嗎？哪些細胞具有這樣的特點？
（4）根據磷脂分子的特點解釋，為什么磷脂在空氣-水界面上鋪展成單分子層？并畫出磷脂在空氣-水界面上的排列方式。
（5）嘗試畫出水中磷脂分子是如何分布的，并解釋為何細胞膜是由磷脂雙分子層構成？
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？
（7）右圖是由磷脂分子構成的脂質體，它可以作為藥物的運載體，將其運送到特定的細胞發揮作用。在脂質體中，能在水中結晶的藥物被包在雙分子層中，脂溶性的藥物被包在兩層磷脂分子之間。
①為什么兩類藥物的包裹位置各不相同？
②請推測：脂質體到達細胞后，藥物將如何進入細胞內發揮作用？
（8）思考：既然膜內部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運輸呢？
2．細胞膜的成分
（1）請將下表補充完整：
成分 所占比例 種類及在細胞膜構成中的作用
約50% 脂質中的______是構成細胞膜的重要成分，此外動物細胞還有少量的_________
約40% 蛋白質在細胞膜行使功能時起重要作用，如運輸物質的載體、起識別作用的糖蛋白、接受信號的受體、體現病原體特異性的抗原等。
2~10% 糖類與蛋白質或脂質分子結合形成_________或糖脂，分布在細胞膜的____表面，糖蛋白具有保護、潤滑和細胞識別的作用
（2）細胞膜成分與功能的關系：
功能越復雜的細胞膜，______________________________就越多。
細胞膜的結構
閱讀教材P43~44“對細胞膜結構的探索”，完成下列內容
1．科學方法：提出假說
細胞膜結構模型的探索過程，反映了提出假說這一科學方法的作用。科學家首先根據__________________提出解釋某一生物學問題的一種______，再用進一步的____________對已建立的假說進行修正和補充。一種假說最終被接受被否定，取決于_______________________。
2．細胞膜結構的探索歷程
（1）請將下表補充完整：
實驗過程與結果 實驗結論（或提出假說）
20世紀40年代，科學家推測細胞膜為脂雙層，蛋白質分子覆蓋在細胞膜兩側。1959年羅伯特森在電鏡看到細胞膜暗-亮-暗三層結構。 提出假說：所有的細胞膜都由______ ____三層結構的靜態模型構成。 質疑：無法解釋__________________________等現象。
1970年，用不同顏色熒光染料標記分別標記人和小鼠的細胞，然后將人-鼠細胞融合，一段時間后，不同顏色的熒光染料均勻分布在融合細胞膜表面 證明__________________
1972年，辛格和尼科爾森總結前人的研究成果，提出_______________模型。
（2）結合已學過的知識，你能舉出哪些體現細胞膜流動性的生物學實例？
（3）人、鼠細胞融合實驗是在37℃條件下進行的，溫度會影響細胞融合的速率嗎？是怎樣影響的？
（4）通過冰凍蝕刻實驗結果（如下圖所示），你可以得出什么結論？
四、流動鑲嵌模型的基本內容1．結構模型
（1）圖中①
（2）圖中②
（3）圖中③
2．細胞膜的結構特點與功能特點
結構特點——______性 功能特點——____________性
結構基礎 ______分子可以側向自由移動； _____________分子也能運動 ______分子既親水，又疏水； 膜上具有載體蛋白
意義 對細胞完成_______________、生長、_________、運動等功能非常重要 控制物質進出細胞
表現
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。
【判斷正誤】
1．細胞間的信息交流都是通過細胞膜的直接接觸來完成的。（ ）
2．細胞膜上的蛋白質種類和數量多少決定了細胞膜功能的復雜程度。（ ）
3．構成膜的脂質主要是磷脂、脂肪和膽固醇。（ ）
4．變形蟲和草履蟲的細胞膜基本組成成分不同。（ ）
5．生物膜具有流動性是由于磷脂分子可以運動，從而帶動了膜上的蛋白質運動。（ ）
6．細胞膜上的糖類都和蛋白質結合形成了具有識別作用的糖蛋白。（ ）
7．羅伯特森提出的“三明治模型”的一大缺點就是認為膜是靜止不動的。（ ）
8．科學技術的進步在生物膜的流動鑲嵌模型建立過程中發揮了重要作用。（ ）

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