第3章 细胞的基本结构-2023-2024学年高一生物单元必备核心考点助学清单（人教版2019必修1）

第3章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能 一、细胞膜的功能 （一）将细胞与外界环境分隔开： 意义：1．膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，使细胞成为一个相对独立的系统。 2．保障了细胞内部环境的相对稳定。 （二）控制物质进出细胞： 1．内容： （1）进细胞的物质：①营养物质的进入；②细胞不需要的物质不容易进入； （2）出细胞的物质：①细胞分泌物（如抗体、激素等）的分泌；②代谢废物的排出；③有用的成分不会流失。 2．特点－相对性： （1）环境中的有害物质可能进入； （2）病毒、病菌的侵入，使生物体患病。 （三）进行细胞间的信息交流： 1．意义：在多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，它们之间必须保持功能的协调，这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于信息的交流。 2．方式： 方式 内　　容 举　　例 物质传递 细胞分泌物与靶细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。 内分泌细胞分泌的激素与靶细胞表面的受体结合。 接触传递 相邻两个细胞膜的接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。 精子与卵细胞间的识别和结合 通道传递 相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。 高等植物细胞间的胞间连丝。 【知识解析】细胞膜表面的受体都是蛋白质，具有特异性。 二、细胞膜的成分 （一）膜成分的探索： 1．脂质的推测： （1）方法：1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次的实验。 （2）现象：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。 （3）结论：推测细胞膜是由脂质组成的。 【知识拓展】溶解脂质物质的溶剂会溶解细胞膜，该事实也可以证明细胞膜中含有脂质。 2．脂质成分类型的确定： （1）方法：科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。 （2）结论：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 3．磷脂双分子层的推断： （1）方法：1925年，两位荷兰科学家戈特和格伦德尔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。 （2）现象：测得单层分子的面积为红细胞表面积的2倍。 （3）结论：推断细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 【知识拓展】1917年，Irving Langmuir完成了一项重要实验，他将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发掉以后，磷脂依然保持着一种薄膜状态，而且其磷酸基团的极性头部浸入在水中。通过此实验可得出磷脂的头部具有亲水性，两个脂肪酸组成的尾部具有疏水性。细胞内外都有水，多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层，即：两层磷脂分子的头部朝向两侧，尾部相对，如右图。细胞外(水) 亲水头 疏水尾 亲水头 细胞内(水) 磷脂分子的排布 4．蛋白质的推测： （1）方法：1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。 （2）现象：发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。（人们已发现油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低） （3）结论：推测细胞膜可能还附有蛋白质。 （二）组成：主要由脂质和蛋白质组成。此外，还有少量的糖类。 （三）含量： 1．脂质：占细胞膜总量50％，其中磷脂最丰富。 2．蛋白质：约占40％。 3．糖类：约占2％～10％。 【知识拓展】动物细胞的细胞膜中还含有胆固醇，能增加细胞膜的坚韧性。 （四）特点：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。 三、结构： （一）膜结构的探索： 1．静态模型的建立： （1）蛋白质分布方式的推测：20世纪40年代，曾经有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。 （2）蛋白质分布方式的证明： ①方法：1959年，罗伯特森电镜观察。 ②现象：看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 ③结论：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。 2．动态模型的建立： （1）质疑：20世纪60年代以后，不少科学家对于细胞膜是静态的观点提出质疑：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都难以解释。 （2）细胞膜流动性的发现： ①方法：1970年，科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。 ②现象：细胞刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37℃下经过40min，两种颜色的荧光均匀分布。 ③结论：细胞膜具有流动性。 【知识拓展】蛋白质镶嵌在脂质双分子层中的发现： 随着新的技术手段不断运用于细胞膜的研究，如冰冻蚀刻扫描电镜技术的应用，科学家发现膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面，