(共49张PPT)
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营养物质外
抗体、激素等物质
细胞产生的废物
细胞
需要或对细
细胞内的核酸等
胞有害的物质易
荧光染料红色荧光染卷
标记人细胞
现象:①开始:
发绿色荧光
两种颜色荧光均匀分布
水一空气界面
细胞膜上
将细胞与外界环境分隔开
功能
控制物质进出细胞
进行细胞间的信息交流
脂质:以磷脂为主
组成
部分
蛋白质:决定了细胞膜的功能
细胞膜
糖类:形成糖蛋白和糖脂
基本支架磷脂双分子层
流「卡要内容蛋白质
镶嵌或者贯穿在磷
动
脂双分子层中
镶
嵌
糖类
形成糖蛋白或者糖脂
模
型结构特点
具有一定的流动性细胞膜的结构和功能
新课程标准 核心素养
1.概述细胞膜的成分和功能。2.了解生物膜结构的探索历程。3.掌握流动镶嵌模型的基本内容。 1.生命观念——通过图示、示例认知细胞膜的结构和功能，认同结构与功能相适应。2.科学思维——根据生物膜结构探索过程的有关实验，培养演绎与推理能力。3.科学探究——体会有关实验的设计方法和原理。
知识点(一)细胞膜的功能
1．将细胞与外界环境分隔开
细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，使细胞成为相对独立的系统，保障了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
(1)通过化学物质交流，如激素的作用。
(2)通过细胞膜相互接触交流，如精子和卵细胞之间的识别和结合。
(3)通过通道交流，如高等植物细胞的胞间连丝。
(1)细胞膜是细胞的保护性屏障。(√)
(2)细胞膜可以控制物质进出，任何对细胞有害的物质都不能进入细胞。(×)
(3)植物细胞之间的胞间连丝具有物质运输的作用。(√)
(4)细胞间信息交流的方式只有三种。(×)
1．(生命观念)相邻细胞间如何进行信息交流？距离较远的细胞间如何进行信息交流？
提示：两个相邻动物细胞的细胞膜可以直接接触，通过膜上的受体进行识别，信息从一个细胞传递给另一个细胞。高等植物细胞之间可以通过胞间连丝相互连接，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞，从而实现信息交流。距离较远的细胞间进行信息交流时，发出信息的细胞释放出细胞分泌物(即信号分子，如激素)，信号分子通过体液运输到靶细胞，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，把信息传递给靶细胞。
2．(科学思维)莲藕“出淤泥而不染”体现了细胞膜的什么功能？这种功能的具体体现是什么？
提示：控制物质进出细胞的功能。主要体现在对营养物质的吸收及对代谢废物的排出，防止病菌、病毒的侵入等方面。
细胞间信息交流的三种主要方式
- 通过信息分子间接交流 细胞间直接交流 经通道交流
信息交流方式 通过细胞分泌的化学物质(如激素)间接传递信息 通过相邻两个细胞的细胞膜直接接触传递信息 通过相邻两个细胞之间形成通道传递信息
举例 内分泌细胞分泌的激素经体液运输作用于靶细胞 精子和卵细胞之间的识别 高等植物细胞间通过胞间连丝进行信息交流
图示
1．细胞膜纳米海绵是在携带药物的纳米颗粒外套上人类细胞的细胞膜，形成仿生纳米聚合体，这种“细胞膜纳米海绵”可用于多种疾病的治疗。已在细胞实验中证实它可以“吸走”新冠病毒，让它们的感染能力下降90%。推测用这种“细胞膜纳米海绵”治疗疾病主要是利用了细胞膜的( )
A．将细胞与外界环境分开的功能
B．进行细胞间信息交流的功能
C．控制物质进出细胞的功能
D．为细胞代谢提供信息和能量的功能
解析：选C 由题干信息知，细胞膜纳米海绵体的内部是相关药物，外部是人类细胞的细胞膜，可以“吸走”新冠病毒，让它们的感染能力下降90%，说明病原体能(优先)通过外部细胞膜进入海绵体内部，进而与内部药物结合，利用其治疗疾病主要利用了(细胞膜纳米海绵体外部的)细胞膜控制物质进出细胞的功能。
2．作为系统的边界，细胞膜在细胞的生命活动中有多种功能。有关下图模型的说法错误的是( )
A．图示信息主要体现了细胞膜能进行细胞间信息交流的功能
B．甲细胞分泌a物质与细胞膜控制物质进出的功能有关
C．乙细胞上识别a物质的受体b可以识别所有的信号分子
D．b物质的主要成分是蛋白质
解析：选C 题图所示的是细胞间进行信息交流的一种方式；甲细胞分泌物质a也是细胞膜控制物质出入细胞的一个实例；不同的信息分子具有不同的受体，所以图中的受体b不能识别所有的信息分子；b的化学本质是糖蛋白，其主要成分是蛋白质。
[方法点拨]
细胞膜的功能特点是由细胞膜的结构特点决定的，这类试题往往结合新的材料，要学会从题干或材料中提取相关信息，理解并识记细胞膜的三大功能。解答时要将试题中所列实例与教材中的实例进行类比、判断。
知识点(二)对细胞膜成分和结构的探索
1．对细胞膜成分的探索
(1)探索过程
时间(人物) 实验依据 结论或假说
1895年，欧文顿 对植物细胞进行通透性实验，发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜 细胞膜是由脂质组成的
20世纪初 对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多
1925年，戈特和格伦德尔 将从人的红细胞中提取的脂质铺成单分子层，其面积是红细胞表面积的倍 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层
1935年，丹尼利和戴维森 细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质
(2)各成分的比例及功能
①脂质(约占50%)
②蛋白质(约占40%)：与细胞膜的功能密切相关，蛋白质的种类和数量越多，细胞膜的功能越复杂。
③糖类(2%～10%)：与脂质或蛋白质结合。
2．对细胞膜结构的探索
(1)提出暗—亮—暗的三层结构
①科学家：罗伯特森。
②模型假说
(2)对静态结构提出质疑：20世纪60年代以后，科学家对细胞膜是静态的观点提出质疑。
3．1970年荧光标记的细胞融合实验
(1)19世纪末，欧文顿通过对红细胞的细胞膜化学成分的分析，得出细胞膜的成分是脂质和蛋白质。(×)
(2)提取鸡红细胞的脂质在空气—水界面上铺成单层，测得单层分子的面积是其红细胞表面积的两倍。(×)
(3)磷脂分子由亲水“头”部和疏水“尾”部构成，含C、H、O、N、P五种元素。(√)
(4)科学家罗伯特森用光学显微镜观察到了细胞膜暗—亮—暗的三层结构。(×)
1．(生命观念)结合磷脂分子的结构特点，试以示意图的形式分别画出多个磷脂分子在水—空气界面和在细胞膜上的排布状态，并分析其原因。
提示：因为磷脂分子的“头部”亲水，“尾部”疏水，所以在水—空气界面磷脂分子“头部”向下与水面接触，“尾部”则朝向空气一面。
2．(科学思维)人、鼠细胞膜蛋白最终均匀分布说明什么问题？若适当降低温度，膜蛋白最终均匀分布的时间会延长，由此说明什么？
提示：膜蛋白是运动的，即细胞膜具有流动性。温度能影响膜的流动性。
1．磷脂头部是亲水的，尾部是疏水的，多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层(见下图)。
2．细胞膜的电镜照片与模型图
3．荧光标记技术
用荧光染料标记某种物质，利用其荧光特性，来观察研究对象的变化，以反映研究对象的相关信息。
1．下列说法中，与生物膜发现史不一致的是( )
A．欧文顿在实验基础上提出膜是由脂质组成的
B．荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单层分子面积为红细胞表面积的2倍。他们由此推出：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层
C．罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，提出所有的生物膜都是由磷脂—蛋白质—磷脂三层结构构成的
D．科学家将不同荧光染料标记的人细胞和鼠细胞进行融合，证明了细胞膜的流动性
解析：选C 罗伯特森在电镜下看到细胞膜暗—亮—暗的三层结构，提出所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。
2．科学家用两种荧光染料分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子，将这两种标记细胞进行融合。细胞刚发生融合时，两种荧光染料在融合细胞表面对等分布(即各占半边)，最后在融合细胞表面均匀分布。这一实验现象支持的结论是( )
A．膜蛋白能自主翻转
B．细胞膜具有流动性
C．细胞膜具有选择透过性
D．膜蛋白可以作为载体蛋白
解析：选B 两种荧光染料分别标记两种细胞表面的蛋白质分子，细胞刚融合时，两种荧光染料在细胞表面对等分布，最后在细胞表面均匀分布，说明细胞膜具有流动性。不能说明膜蛋白在细胞内外翻转，也不能说明细胞膜的物质运输功能。
[特别提醒]
荧光染料≠荧光粉
(1)荧光染料是指吸收某一波长的光波后能发射出另一波长大于吸收光的波长的物质。它们大多是含有苯环或杂环并带有共轭双键的化合物。
(2)荧光粉(俗称夜光粉)是指在受到自然光、日光灯光、紫外光等照射后，把光能储存起来，在停止光照射后，再缓慢地以荧光的方式释放出来的物质。
知识点(三)流动镶嵌模型的基本内容
1．发现者：辛格和尼科尔森。
2．流动镶嵌模型的基本内容
(1)化学组成：主要是磷脂分子和蛋白质分子。
(2)两种物质组成细胞膜的方式如图：
①图中a
②图中b
③图中c
3．细胞膜的结构特点：流动性。
4．细胞膜的功能特性：选择透过性。
(1)细胞膜内、外侧结构具有不对称性。(√)
(2)蛋白质分子构成细胞膜的基本支架。(×)
(3)组成细胞膜的蛋白质分子是可以运动的，而磷脂分子是静止的。(×)
(4)功能越复杂的细胞膜，磷脂含量就越高。(×)
1．(生命观念)实验表明，将两种不同的海绵动物的细胞分散成单个的细胞，然后将这些细胞掺在一起混合培养，发现只有同种的细胞才能结合，在这里起识别作用的是细胞膜上的何种物质？如何判断细胞膜的外侧和内侧？
提示：糖蛋白，有糖蛋白的一侧为细胞膜的外侧。
2．(科学思维)变形虫依靠伪足进行运动，这依赖细胞膜的什么特性？简要说明其在细胞生命活动中的作用。
提示：依赖细胞膜的流动性。流动性具有重要的生理意义，与物质运输、细胞识别、细胞融合等有关。
细胞膜两大特点的比较
(1)区别
项目 结构特点——流动性 功能特性——选择透过性
基础 磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的 膜上具有转运蛋白
意义 保证细胞的物质需要、信息交流、分裂和融合等生命活动的进行 控制物质进出
表现 分泌蛋白的分泌、变形虫的变形、吞噬细胞的吞噬 有些物质可进入细胞，有些物质不能进入
(2)联系：生物膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性，细胞才能完成其各项生理功能，才能表现出选择透过性。事实上，只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性。
1．下图表示真核生物细胞膜的组成与结构，与此相关的叙述中，错误的是( )
A．图中物质甲表示蛋白质，物质乙表示多糖，物质丙表示磷脂
B．具有①的一侧可能为细胞膜的外侧，也可能为细胞膜的内侧
C．③在不同细胞的细胞膜中种类不完全相同
D．②和大多数的③是可以运动的
解析：选B 根据元素组成及细胞膜的成分可知，甲、乙、丙分别是蛋白质、多糖和磷脂，A正确；①为糖蛋白，具有糖蛋白的一侧一定是细胞膜的外侧，B错误；③为蛋白质，功能不同的细胞，其细胞膜中蛋白质的种类和数量不完全相同，C正确；磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的，D正确。
2．从细胞膜上提取了某种成分，用非酶法处理后，加入双缩脲试剂出现紫色；若加入斐林试剂并加热，出现砖红色。该成分是( )
A．糖脂 B．磷脂
C．糖蛋白 D．脂蛋白
解析：选C 酶的作用是水解细胞膜上的各种物质，用非酶法处理，表明细胞膜上的物质没有被破坏。双缩脲试剂可检测蛋白质，斐林试剂可检测可溶性还原糖，根据题意可知该成分能够分别和双缩脲试剂、斐林试剂反应，说明该成分既有蛋白质，又有糖类，即糖蛋白。
[要语必背·网络构建]
一、要语必背
1．细胞膜的结构特点——具有一定的流动性
(1)结构基础：构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。
(2)实例：质壁分离与复原、变形虫的变形运动、胞吞和胞吐、白细胞的吞噬作用等。
(3)生理意义：对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能非常重要。
(4)影响因素：膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高，膜的流动性加快；但温度高出一定范围，则会导致膜结构被破坏。
2．细胞膜的功能特点——选择透过性
(1)具体表现：水分子可以自由通过，细胞需要的离子和小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子不能通过。
(2)实例证明：植物根对矿质元素的选择性吸收、小肠对营养物质的吸收、肾小管的重吸收作用等。
(3)结构基础：细胞膜上具有专一性的蛋白质。
(4)生理意义：控制物质进出。
二、网络构建
1．细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。下列有关这一功能的理解，错误的是( )
A．细胞需要的物质可以进入细胞
B．细胞不需要或对细胞有害的物质一般不能进入细胞
C．细胞中的成分如核酸等不会流失到细胞外
D．由于细胞膜的存在，致病的病毒、细菌等都不能进入细胞
解析：选D 细胞膜控制物质进出的功能表现在细胞需要的物质可以进入细胞，不需要的或对细胞有害的物质一般不能进入细胞，细胞内的核酸等重要成分不能流失到细胞外。但细胞膜控制物质进出的功能具有相对性，有些致病的病毒、细菌等也可能进入细胞。
2．如图表示各种细胞膜组成成分的含量，图示能说明的是( )
A．构成细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质和糖类
B．细胞膜中脂质和蛋白质含量的变化与细胞膜的功能有关
C．细胞膜的功能越简单，所含蛋白质的数量越多
D．蛋白质在进行细胞间的信息交流中具有重要作用
解析：选B 构成细胞膜的成分有脂质、蛋白质和糖类，但脂质和蛋白质在膜成分中占的比例很大，是细胞膜的主要成分，A不符合题意；膜中脂质和蛋白质的含量不同与膜的功能有关，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多，B符合题意，C不符合题意；该图不能体现蛋白质在进行细胞间的信息交流中的作用，D不符合题意。
3．下列关于细胞膜结构的探索历程的说法，错误的是( )
A．最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的
B．三层结构模型认为细胞膜为静态的结构
C．流动镶嵌模型认为构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动
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：选D 脂溶性物质更易通过细胞膜，由此推测细胞膜是由脂质组成的，A正确；罗伯特森认为生物膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构组成，而且是静态的结构，B正确；流动镶嵌模型认为构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动，说明细胞膜具有一定的流动性，C正确；三层结构模型认为蛋白质在膜中的分布是均匀的、固定的，而流动镶嵌模型认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的，D错误。
4．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，仅有死亡细胞的细胞核会被染色，活细胞则不着色，但将PI注射到活细胞后，该细胞核会着色，利用PI鉴别细胞的基本原理是( )
A．死细胞与活细胞的核酸结构不同
B．死细胞的核酸含量改变
C．活细胞的细胞膜阻止PI的进入
D．活细胞能分解染色剂PI
解析：选C 死细胞与活细胞的核酸结构是相同的，A不符合题意；死细胞核酸含量不变，B不符合题意；活细胞的细胞膜可以阻止对细胞有害的染色剂PI进入细胞，C符合题意；染色剂PI对活细胞来说是有害物质，细胞不会吸收，D不符合题意。
5．科学家发现了电压控制的钾通道，这些通道是负责K＋进出细胞的“看门”蛋白质，这一成果从另一侧面证明了细胞膜具有( )
A．免疫功能
B．识别功能
C．控制物质进出细胞的功能
D．进行细胞间的信息交流的功能
解析：选C 分析题意可知，K＋进出细胞需要借助蛋白质构成的专门通道，说明细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，C正确。
6．下图表示细胞膜的亚显微结构模式图，请据图回答：
(1)图中[B]________的基本组成单位是________。构成细胞膜基本支架的结构是[ ]________。
(2)与细胞膜的识别功能有关的结构是[ ]________。
(3)吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有______性。这是因为_________________
________________________________________________________________________。
(4)不同细胞细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的哪些结构的不同？________(填写标号)。
(5)细胞膜的外侧是________(填“M”或“N”)侧，判断的依据是_______________________
________________________________________________________________________。
(6)细胞膜的这种结构模型被称为______________________________________________。
解析：观察细胞膜的亚显微结构模式图，先辨认各部分结构名称。A为糖被，B为蛋白质，C为磷脂分子，D为磷脂双分子层，M侧有糖被与蛋白质形成的E(糖蛋白)，为膜的外侧，N为膜的内侧。
答案：(1)蛋白质 氨基酸 D 磷脂双分子层 (2)E 糖蛋白 (3)流动 组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都是可以运动的 (4)B (5)M M侧糖类分子与蛋白质结合形成糖蛋白，糖蛋白位于细胞膜外侧 (6)流动镶嵌模型
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