(共40张PPT)
第3章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能
1.从系统与环境的关系这一角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。（生命观念）
2.通过对流动镶嵌模型的构建过程及其内容的分析和归纳，掌握细胞膜的结构组成及特点。（生命观念、科学思维）
3.通过学习细胞膜模型构建过程中的科学家的实验设计方案和思路，掌握“提出假说”的科学方法，认同科学理论的形成是不断修正和完善的过程。（生命观念、科学探究）
一、细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开
使细胞成为__________的系统，保障了细胞__________的相对稳定。
相对独立
内部环境
2.控制物质进出细胞
不需要
抗体
营养物质
废物
3.进行细胞间的信息交流
（1）通过__________交流。如：内分泌细胞分泌的激素作用于靶细胞的细胞膜表面的
受体。
（2）通过________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__________。
化学物质
细胞膜
胞间连丝
二、对细胞膜成分的探索
1.细胞膜成分的探索过程
时间 科学家或实验 结论
1895年 欧文顿发现溶于脂质的物质，容易穿过细 胞膜；不溶于脂质的物质，不容易穿过细 胞膜 细胞膜是由______组成的
20世纪初 以哺乳动物的红细胞等为实验材料进行实 验，通过一定的方法制备出纯净的细胞 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
1917年 科学家朗姆瓦 磷脂的一端为亲水的头，两
个脂肪酸一端为疏水的尾
脂质
时间 科学家或实验 结论
1925年 戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提 取脂质，脂质在空气—水界面上铺展成单 分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞 表面积的2倍 细胞膜中的磷脂分子必然排
列为连续的______
1935年 丹尼利和戴维森研究细胞膜的张力，发现 细胞的表面张力明显低于油—水界面的表 面张力，而人们已经发现了油脂滴表面如 果吸附有蛋白质则表面张力会降低 细胞膜除含脂质分子外，可
能还附有________
两层
蛋白质
续表
2.细胞膜的成分
注：功能越复杂的细胞膜，________的种类和数量越多。
蛋白质
磷脂
三、对细胞膜结构的探索
时间（人物） 探索历程 依据 结论（或假说）
1959年（罗伯 特森） 膜的静 态模型 罗伯特森 实验 电子显微镜下看到细 胞膜清晰的________ _______的三层结构 所有的细胞膜都由______
_________________三层
结构构成，电镜下看到的
中间的亮层是
__________，两边的暗层
是____________
暗—亮—暗
蛋白质—脂质—蛋白质
脂质分子
蛋白质分子
时间（人物） 探索历程 依据 结论（或假说）
1970年 膜的动 态模型 人—鼠细 胞融合实 验 用绿色荧光染料标记 小鼠细胞表面的蛋白 质分子，用红色荧光 染料标记人细胞表面 的蛋白质分子，并将 两个细胞进行融合 细胞膜具有________
1972年（辛格 和尼科尔森） 辛格和尼 科尔森实 验 在新的观察和实验证 据的基础上，提出模 型 提出为大多数人所接受的
______________
流动性
流动镶嵌模型
续表
四、流动镶嵌模型
1.细胞膜的化学组成：主要由______________________构成。
2.结构模型
磷脂分子和蛋白质分子
名称：______________
作用：细胞膜的__________ ,具有屏障作用
特点：具有________
磷脂双分子层
基本支架
流动性
图中的（1）
名称：______
位置：分布于细胞膜的________
作用：与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系
糖被
外表面
图中的（3）
蛋白质
运动
3.细胞膜的结构特点：具有________。
（1）主要表现：构成膜的磷脂分子可以______________，膜中的蛋白质____________
___。
（2）意义：对于细胞完成____________________________等功能都是非常重要的。
流动性
侧向自由移动
大多也能运动
物质运输、生长、分裂、运动
任务1 分析细胞膜的功能
活动1 阅读课本P40~41，观察图片，讨论下列问题
1.苋菜的细胞液中有一些红色的物质，无论用清水怎么洗，清水中均不见红色物质，但若把苋菜放在沸水中烫一烫，水会立刻变成红色。试解释其中的原因。
提示 用清水洗苋菜，清水中不见红色物质，这是细胞膜具有控制物质进出细胞功能的体现；把苋菜放入沸水中烫一烫，高温使蛋白质变性，甚至使细胞死亡，因此细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，苋菜细胞中的红色物质进入水中，使水变红。
2.细胞膜“控制物质进出细胞”功能和“将细胞与外界环境分隔开”功能是矛盾的吗？
提示 不矛盾。“控制物质进出细胞”功能是指细胞生命活动需要的物质可以通过细胞膜，细胞不需要的物质不易通过细胞膜，使细胞不易受到外界干扰，与“将细胞与外界分隔开”功能是一致的。
3.鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色，说明细胞膜具有什么功能 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。具体体现在对营养物质的吸收及有害废物的排出，防止病菌、病毒的侵入等方面。
4.植物传粉后，同种和不同种的花粉都会落到雌蕊的柱头上，同种的花粉能萌发，异种的花粉不能萌发。雌蕊和花粉是通过什么相互识别的 这体现了该结构的什么功能
提示 通过细胞膜相互识别。体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能。
5.对于多细胞生物，细胞膜为什么要有这些功能？
提示 细胞要保持相对独立，保障内部环境的相对稳定，所以需要细胞膜将细胞与外界环境分隔开并控制物质进出细胞。多细胞生物的细胞不是孤立存在的，它们之间保持功能的协调不仅依赖于物质和能量的交换，也有赖于细胞间的信息交流。
认知生成
1.细胞间信息交流的方式
2.&1& .
3.与细胞膜功能相关的实验设计
项目 设计思路
细胞膜的识别作用 探究 将大量的同种生物和亲缘关系较远的生物的精子和卵细胞混合在
一起，观察精子和卵细胞的结合情况
细胞膜控制物质进 出细胞功能探究 可利用有颜色的植物组织，将其放入无色溶液中，然后再用高
温、强酸或强碱处理，观察处理前后溶液颜色是否发生变化
例1 下列有关细胞膜的说法，不正确的是( )。
A
A.科研上可以用台盼蓝染色法来鉴别动物细胞是否死亡，其中活细胞会被染成蓝色
B.细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，但这种控制作用是相对的
C.细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定，使细胞成为相对独立的系统
D.细胞间的信息交流大多与细胞膜的结构有关
[解析] 科研上鉴别动物细胞的死活常用台盼蓝染色法，活的动物细胞不会被染成蓝色，死的动物细胞会被染成蓝色，A不正确。
对点练1 （不定项）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，
正确的是( )。
ABD
A.细胞需要的营养物质可以进入细胞 B.细胞产生的废物要排到细胞外
C.对细胞有害的物质不能进入细胞 D.细胞不需要的物质不容易进入细胞
[解析] 细胞需要的营养物质需要通过细胞膜进入细胞，细胞产生的废物需要经细胞膜排到细胞外，这体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，A、B正确；对细胞有害的物质也可能进入细胞，如某些病毒、病菌等，C错误；细胞膜具有选择透过性，细胞不需要的物质不容易进入细胞，D正确。
任务2 探索细胞膜的成分和结构
活动2 阅读课本P42，分析对细胞膜成分的科学探索历程，概述组成细胞膜的成分（科学探究能力）
1.上图表示的是欧文顿的实验，他是如何得出“细胞膜是由脂质组成的”这一推论的？
提示 根据相似相溶原理，推测细胞膜是由脂质组成的。
2.组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂的含量最多。磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，磷酸“头部”是亲水的，脂肪酸“尾部”是疏水的。根据磷脂分子的特点，分析下列问题：
（1）这些磷脂分子在空气—水界面上会如何排布？在水—苯混合溶剂中会如何排布（苯为非极性分子）？在水中会如何排布？在下图中画出排布情况。
提示
（2）细胞内外均为水环境，所以细胞膜中的磷脂分子如何排布
提示 细胞膜中的磷脂分子呈双层排列，磷脂分子的头部向着膜的内外两侧，而尾部相对排在内侧。
3.戈特和格伦德尔的实验是如何得出“细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层”的结论的？他们为什么选择人的红细胞作为实验材料？
提示 脂质单层分子的面积是膜表面积的2倍。因为人的红细胞细胞质简单，内部无其他膜结构。
4.科学家陆续测定了不同细胞的生物膜的化学组成，如下表所示。请结合细胞膜的探索历程，概述细胞膜的成分组成。
生物膜 蛋白质/% 脂质/% 糖类/%
人的 髓鞘 20 79 少
人的红细胞膜 49 43 8
大鼠的肝细胞核膜 59 35 2.9
内质网膜 67 33 少
线粒体外膜 52 48 少
线粒体内膜 76 24 少
提示 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量糖类。
活动3 阅读课本P43~45，观察图片，讨论下列问题
1.蛋白质—脂质—蛋白质静态统一模型与流动镶嵌模型中，哪种结构模型更能体现细胞膜的结构与功能相适应 列表比较两种模型的异同。
提示 流动镶嵌模型。
项目 蛋白质—脂质—蛋白质静态 统一模型 流动镶嵌模型
不同点 认为生物膜是静止结构 强调组成生物膜的分子是可
以流动的
相同点 都认为组成生物膜的主要成分是蛋白质和脂质
2.图1表示人、鼠细胞融合实验，膜蛋白经过 后均匀分布，说明什么问题 若适
当降低温度，则膜蛋白完成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。
3.图2表示流动镶嵌模型，写出 、 、 、 代表的物质。
提示 是磷脂双分子层， 是蛋白质分子， 是糖蛋白， 是磷脂分子。
4.如何判断细胞膜的外侧和内侧？
提示 糖蛋白位于细胞膜的外侧，可以根据糖蛋白的位置判断细胞膜的外侧与内侧。
5.细胞膜上的哪些分子可以运动？这体现了细胞膜具有怎样的结构特点？这一特点有什么意义？
提示 磷脂分子和大多数蛋白质分子都能够运动。流动性。完成物质运输、细胞识别、细胞融合等功能。
6.细胞膜的功能特点是什么？这一功能的实现主要依靠细胞膜上的哪一结构？
提示 选择透过性。膜上的蛋白质。
认知生成
例2 下图是细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列叙述正确的是( )。
B
A.细胞膜功能的复杂性与②的种类无关
B.在水环境中，①可形成双层结构
C.③在细胞的内外两侧均有分布，起到信息传递的作用
D.此图为电子显微镜下观察到的细胞膜亚显微结构
[解析] 题图是细胞膜的流动镶嵌模型示意图，图中①是磷脂分子，②是蛋白质，③是糖类分子与蛋白质分子结合形成的糖蛋白。由于蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要作用，因此细胞膜功能的复杂程度主要与细胞膜上的②蛋白质的种类和数量有关，A错误；由于磷脂分子的“头部”具有亲水性，“尾部”具有疏水性，因此在水环境中，①（磷脂分子）可形成双层结构，B正确；③（糖蛋白）分布在细胞的外侧，起到识别和信息传递的作用，C错误；细胞膜的流动镶嵌模型为生物膜模型，不是电镜下观察到的结构，D错误。
1.细胞膜的成分中不仅含有磷脂、蛋白质和糖类，有的还含有胆固醇（如动物细胞的细胞膜）等物质。
2.由于细胞大多生活在以水为基础的液体环境中，因此构成细胞膜支架的磷脂分子亲水的“头部”排在外侧，疏水的“尾部”排在内侧。
3.膜结构中的蛋白质大多能运动，磷脂分子可以侧向自由移动，导致膜整体具有流动性。在一定的温度范围内，随着温度的升高，膜的流动性增强。
对点练2 人、鼠细胞融合实验是用发不同颜色荧光的
染料标记两种细胞的膜蛋白，一段时间后两种膜蛋白
能在杂种细胞膜上均匀分布，形成嵌合体。下图表示
相关实验记录，下列说法错误的是( )。
B
A.当温度增加到 以上，膜的流动性发生变化
B.图中数据说明融合时间越长形成的嵌合体越多
C.温度对膜蛋白的运动有影响
D.该实验证明膜蛋白能够运动
[解析] 细胞膜具有流动性，其流动性与温度有关系，温度增加到 以上，形成嵌
合体的百分比增大，说明膜的流动性发生变化，A正确。图中横坐标是温度，也就是
说自变量是温度，所以图中数据不能说明融合时间越长形成的嵌合体越多，B错误。
在 ，形成嵌合体的百分比几乎不变；在 ，形成嵌合体的百分比增
大，说明温度对膜蛋白的运动有影响，C正确。实验过程中用荧光染料标记两种细胞
的膜蛋白，实验结果说明两种膜蛋白能在杂种细胞膜上均匀分布，形成嵌合体，进而
证明膜蛋白能够在膜表面运动，D正确。
素能提升 了解细胞膜的结构和功能在实际生活中的应用（科学解释能力）
脂质体是根据磷脂分子可在水中形成稳定的脂质双层膜的原理而制备的人工膜。单层脂分子铺展在水面上时，极性端（亲水）与非极性端（疏水）排列是不同的，搅拌后形成双层脂分子的球形脂质体（如下图）。
1.将脂质体置于清水中，一段时间后发现，脂质体的形态、体积没有变化。这一事实说明脂质体有什么特点？
提示 在结构上具有一定的稳定性。
2.细胞膜和脂质体之间有什么不同之处？
提示 细胞膜上有蛋白质分子。
3.脂质体可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。为什么两类药物的包裹位置各不相同？
提示 由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，能在水中结晶的药物可被稳定地包裹其中。
4.请推测脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？
提示 由于脂质体是由磷脂双分子层构成的，其到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，从而使药物在细胞内发挥作用。
课堂小结
课堂小测
判断正误。
（1）细胞膜的成分为脂质、蛋白质和糖类。( )
√
（2）构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇。( )
×
（3）细胞膜含有糖脂和糖蛋白。( )
√
（4）变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同。( )
×
（5）生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定。( )
√
（6）胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性。( )
√
（7）细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的。( )
√第1节 细胞膜的结构和功能
【学习目标】
1.从系统与环境的关系这一角度,阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。(生命观念)
2.通过对流动镶嵌模型的构建过程及其内容的分析和归纳,掌握细胞膜的结构组成及特点。(生命观念、科学思维)
3.通过学习细胞膜模型构建过程中的科学家的实验设计方案和思路,掌握“提出假说”的科学方法,认同科学理论的形成是不断修正和完善的过程。(生命观念、科学探究)
【自主预习】
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:内分泌细胞分泌的激素作用于靶细胞的细胞膜表面的受体。
(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 。
二、对细胞膜成分的探索
1.细胞膜成分的探索过程
时间 科学家或实验 结论
1895 年 欧文顿发现溶于脂质的物质,容易穿过细胞膜;不溶于脂质的物质,不容易穿过细胞膜 细胞膜是由 脂质 组成的
20世 纪初 以哺乳动物的红细胞等为实验材料进行实验,通过一定的方法制备出纯净的细胞膜,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
1917 年 科学家朗姆瓦 磷脂的一端为亲水的头,两个脂肪酸一端为疏水的尾
1925 年 戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质,脂质在空气—水界面上铺展成单分子层,测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的 两层
1935 年 丹尼利和戴维森研究细胞膜的张力,发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力,而人们已经发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质则表面张力会降低 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
注: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
时间 (人物) 探索历程 依据 结论(或假说)
1959年 (罗伯 特森) 膜的静 态模型 罗伯特 森实验 电子显微镜下看到细胞膜清晰的 暗—亮—暗 的三层结构 所有的细胞膜都由 蛋白质—脂质—蛋白质 三层结构构成,电镜下看到的中间的亮层是 脂质分子 ,两边的暗层是 蛋白质分子
1970年 膜的动 态模型 人—鼠细胞融合实验 用绿色荧光染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子,用红色荧光染料标记人细胞表面的蛋白质分子,并将两个细胞进行融合 细胞膜具有 流动性
1972年 (辛格和 尼科 尔森) 辛格和尼科尔森实验 在新的观察和实验证据的基础上,提出模型 提出为大多数人所接受的 流动镶嵌模型
四、流动镶嵌模型
1.细胞膜的化学组成:主要由 磷脂分子和蛋白质分子 构成。
2.结构模型
图中的(1)
图中的(2)
图中的(3)
3.细胞膜的结构特点:具有 流动性 。
(1)主要表现:构成膜的磷脂分子可以 侧向自由移动 ,膜中的蛋白质 大多也能运动 。
(2)意义:对于细胞完成 物质运输、生长、分裂、运动 等功能都是非常重要的。
【合作探究】
任务1 分析细胞膜的功能
活动1 阅读课本P40~41,观察图片,讨论下列问题
1.苋菜的细胞液中有一些红色的物质,无论用清水怎么洗,清水中均不见红色物质,但若把苋菜放在沸水中烫一烫,水会立刻变成红色。试解释其中的原因。
【提示】 用清水洗苋菜,清水中不见红色物质,这是细胞膜具有控制物质进出细胞功能的体现;把苋菜放入沸水中烫一烫,高温使蛋白质变性,甚至使细胞死亡,因此细胞膜失去控制物质进出细胞的功能,苋菜细胞中的红色物质进入水中,使水变红。
2.细胞膜“控制物质进出细胞”功能和“将细胞与外界环境分隔开”功能是矛盾的吗
【提示】 不矛盾。“控制物质进出细胞”功能是指细胞生命活动需要的物质可以通过细胞膜,细胞不需要的物质不易通过细胞膜,使细胞不易受到外界干扰,与“将细胞与外界分隔开”功能是一致的。
3.鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时,死细胞会被染成蓝色,而活细胞不会着色,说明细胞膜具有什么功能 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。具体体现在对营养物质的吸收及有害废物的排出,防止病菌、病毒的侵入等方面。
4.植物传粉后,同种和不同种的花粉都会落到雌蕊的柱头上,同种的花粉能萌发,异种的花粉不能萌发。雌蕊和花粉是通过什么相互识别的 这体现了该结构的什么功能
【提示】 通过细胞膜相互识别。体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能。
5.对于多细胞生物,细胞膜为什么要有这些功能
【提示】 细胞要保持相对独立,保障内部环境的相对稳定,所以需要细胞膜将细胞与外界环境分隔开并控制物质进出细胞。多细胞生物的细胞不是孤立存在的,它们之间保持功能的协调不仅依赖于物质和能量的交换,也有赖于细胞间的信息交流。
认知生成
1.细胞间信息交流的方式
2.
3.与细胞膜功能相关的实验设计
项目 设计思路
细胞膜的识别作用探究 将大量的同种生物和亲缘关系较远的生物的精子和卵细胞混合在一起,观察精子和卵细胞的结合情况
细胞膜控制物质进出细胞功能探究 可利用有颜色的植物组织,将其放入无色溶液中,然后再用高温、强酸或强碱处理,观察处理前后溶液颜色是否发生变化
例1 下列有关细胞膜的说法,不正确的是( )。
A.科研上可以用台盼蓝染色法来鉴别动物细胞是否死亡,其中活细胞会被染成蓝色
B.细胞膜具有控制物质进出细胞的功能,但这种控制作用是相对的
C.细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定,使细胞成为相对独立的系统
D.细胞间的信息交流大多与细胞膜的结构有关
【答案】 A
【解析】 科研上鉴别动物细胞的死活常用台盼蓝染色法,活的动物细胞不会被染成蓝色,死的动物细胞会被染成蓝色,A不正确。
对点练1 (不定项)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,正确的是( )。
A.细胞需要的营养物质可以进入细胞
B.细胞产生的废物要排到细胞外
C.对细胞有害的物质不能进入细胞
D.细胞不需要的物质不容易进入细胞
【答案】 ABD
【解析】 细胞需要的营养物质需要通过细胞膜进入细胞,细胞产生的废物需要经细胞膜排到细胞外,这体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能,A、B正确;对细胞有害的物质也可能进入细胞,如某些病毒、病菌等,C错误;细胞膜具有选择透过性,细胞不需要的物质不容易进入细胞,D正确。
任务2 探索细胞膜的成分和结构
活动2 阅读课本P42,分析对细胞膜成分的科学探索历程,概述组成细胞膜的成分(科学探究能力)
1.上图表示的是欧文顿的实验,他是如何得出“细胞膜是由脂质组成的”这一推论的
【提示】 根据相似相溶原理,推测细胞膜是由脂质组成的。
2.组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇,其中磷脂的含量最多。磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子,磷酸“头部”是亲水的,脂肪酸“尾部”是疏水的。根据磷脂分子的特点,分析下列问题:
(1)这些磷脂分子在空气—水界面上会如何排布 在水—苯混合溶剂中会如何排布(苯为非极性分子) 在水中会如何排布 在下图中画出排布情况。
(2)细胞内外均为水环境,所以细胞膜中的磷脂分子如何排布
【提示】 (1)
(2)细胞膜中的磷脂分子呈双层排列,磷脂分子的头部向着膜的内外两侧,而尾部相对排在内侧。
3.戈特和格伦德尔的实验是如何得出“细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层”的结论的 他们为什么选择人的红细胞作为实验材料
【提示】 脂质单层分子的面积是膜表面积的2倍。因为人的红细胞细胞质简单,内部无其他膜结构。
4.科学家陆续测定了不同细胞的生物膜的化学组成,如下表所示。请结合细胞膜的探索历程,概述细胞膜的成分组成。
生物膜 蛋白质/% 脂质/% 糖类/%
人的CNS髓鞘 20 79 少
人的红细胞膜 49 43 8
大鼠的肝细胞核膜 59 35 2.9
内质网膜 67 33 少
线粒体外膜 52 48 少
线粒体内膜 76 24 少
【提示】 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成,此外,还有少量糖类。
活动3 阅读课本P43~45,观察图片,讨论下列问题
1.蛋白质—脂质—蛋白质静态统一模型与流动镶嵌模型中,哪种结构模型更能体现细胞膜的结构与功能相适应 列表比较两种模型的异同。
【提示】 流动镶嵌模型。
项目 蛋白质—脂质—蛋白质静态统一模型 流动镶嵌模型
不同点 认为生物膜是静止结构 强调组成生物膜的分子是可以流动的
相同点 都认为组成生物膜的主要成分是蛋白质和脂质
2.图1表示人、鼠细胞融合实验,膜蛋白经过40 min后均匀分布,说明什么问题 若适当降低温度,则膜蛋白完成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。
3.图2表示流动镶嵌模型,写出a、b、c、d代表的物质。
【提示】 a是磷脂双分子层,b是蛋白质分子,c是糖蛋白,d是磷脂分子。
4.如何判断细胞膜的外侧和内侧
【提示】 糖蛋白位于细胞膜的外侧,可以根据糖蛋白的位置判断细胞膜的外侧与内侧。
5.细胞膜上的哪些分子可以运动 这体现了细胞膜具有怎样的结构特点 这一特点有什么意义
【提示】 磷脂分子和大多数蛋白质分子都能够运动。流动性。完成物质运输、细胞识别、细胞融合等功能。
6.细胞膜的功能特点是什么 这一功能的实现主要依靠细胞膜上的哪一结构
【提示】 选择透过性。膜上的蛋白质。
认知生成
例2 下图是细胞膜的流动镶嵌模型示意图,下列叙述正确的是( )。
A.细胞膜功能的复杂性与②的种类无关
B.在水环境中,①可形成双层结构
C.③在细胞的内外两侧均有分布,起到信息传递的作用
D.此图为电子显微镜下观察到的细胞膜亚显微结构
【答案】 B
【解析】 题图是细胞膜的流动镶嵌模型示意图,图中①是磷脂分子,②是蛋白质,③是糖类分子与蛋白质分子结合形成的糖蛋白。由于蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要作用,因此细胞膜功能的复杂程度主要与细胞膜上的②蛋白质的种类和数量有关,A错误;由于磷脂分子的“头部”具有亲水性,“尾部”具有疏水性,因此在水环境中,①(磷脂分子)可形成双层结构,B正确;③(糖蛋白)分布在细胞的外侧,起到识别和信息传递的作用,C错误;细胞膜的流动镶嵌模型为生物膜模型,不是电镜下观察到的结构,D错误。
【易错辨析】
1.细胞膜的成分中不仅含有磷脂、蛋白质和糖类,有的还含有胆固醇(如动物细胞的细胞膜)等物质。
2.由于细胞大多生活在以水为基础的液体环境中,因此构成细胞膜支架的磷脂分子亲水的“头部”排在外侧,疏水的“尾部”排在内侧。
3.膜结构中的蛋白质大多能运动,磷脂分子可以侧向自由移动,导致膜整体具有流动性。在一定的温度范围内,随着温度的升高,膜的流动性增强。
对点练2 人、鼠细胞融合实验是用发不同颜色荧光的染料标记两种细胞的膜蛋白,一段时间后两种膜蛋白能在杂种细胞膜上均匀分布,形成嵌合体。下图表示相关实验记录,下列说法错误的是( )。
A.当温度增加到15 ℃以上,膜的流动性发生变化
B.图中数据说明融合时间越长形成的嵌合体越多
C.温度对膜蛋白的运动有影响
D.该实验证明膜蛋白能够运动
【答案】 B
【解析】 细胞膜具有流动性,其流动性与温度有关系,温度增加到15 ℃以上,形成嵌合体的百分比增大,说明膜的流动性发生变化,A正确。图中横坐标是温度,也就是说自变量是温度,所以图中数据不能说明融合时间越长形成的嵌合体越多,B错误。在0~15 ℃,形成嵌合体的百分比几乎不变;在15~35 ℃,形成嵌合体的百分比增大,说明温度对膜蛋白的运动有影响,C正确。实验过程中用荧光染料标记两种细胞的膜蛋白,实验结果说明两种膜蛋白能在杂种细胞膜上均匀分布,形成嵌合体,进而证明膜蛋白能够在膜表面运动,D正确。
素能提升 了解细胞膜的结构和功能在实际生活中的应用(科学解释能力)
脂质体是根据磷脂分子可在水中形成稳定的脂质双层膜的原理而制备的人工膜。单层脂分子铺展在水面上时,极性端(亲水)与非极性端(疏水)排列是不同的,搅拌后形成双层脂分子的球形脂质体(如下图)。
1.将脂质体置于清水中,一段时间后发现,脂质体的形态、体积没有变化。这一事实说明脂质体有什么特点
【提示】 在结构上具有一定的稳定性。
2.细胞膜和脂质体之间有什么不同之处
【提示】 细胞膜上有蛋白质分子。
3.脂质体可以作为药物的运载体,将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中,能在水中结晶的药物被包在双分子层中,脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。为什么两类药物的包裹位置各不相同
【提示】 由双层磷脂分子构成的脂质体,两层磷脂分子之间的部分是疏水的,脂溶性药物能被稳定地包裹在其中;脂质体的内部是水溶液的环境,能在水中结晶的药物可被稳定地包裹其中。
4.请推测脂质体到达细胞后,药物将如何进入细胞内发挥作用
【提示】 由于脂质体是由磷脂双分子层构成的,其到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合,从而使药物在细胞内发挥作用。
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
判断正误。 (1)细胞膜的成分为脂质、蛋白质和糖类。 (√) (2)构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇。 (×) (3)细胞膜含有糖脂和糖蛋白。 (√) (4)变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同。 (×) (5)生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定。 (√) (6)胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性。 (√) (7)细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的。 (√)
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