2024届高考生物一轮复习：细胞膜的结构和功能

第1课时 细胞膜的结构和功能 课标解读与复习方向分析： 1.知识方面：概述细胞膜的功能；探索细胞膜的成分；实验探索并阐明细胞膜的结构。 2.能力养成： （1）通过资料分析与实验探究，阐明细胞膜的结构和功能。 （2）建构并使用细胞模型，阐明细胞各部分结构分工合作，形成互相协调的统一有机整体，实现细胞水平的各项生命活动。 （3）基于事实与证据养成科学探究、终身学习、准确语言表达的能力。 课本内容： 1.阐述细胞膜的功能： 2.探索细胞膜的成分： 3.探索细胞膜的结构及各部分功能，流动镶嵌模型 1.生命观念—基于流动镶嵌结构模型，利用结构与功能观，理解细胞膜的结构与三大功能之间的相互关系。 2.科学思维—基于细胞膜成分和结构的科学史资料，利用假说与演绎、归纳与概括的思维方法，理解细胞膜成分和结构的发现过程中的科学逻辑。 3.科学探究—能设计较为简单的实验，验证细胞膜能控制物质进出细胞。 4.社会责任—基于细胞膜的流动镶嵌结构模型，理解生物膜在药物使用方法和肾透析等方面的应用。 高考题展示： 主要侧重细胞膜结构的考查，体现结构与功能的相适应特点-----复习重点 知识储备一.细胞膜的功能： 课本40页 细胞膜的概述：细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。 亚显微结构（电子显微镜下能显示出其结构） 细胞核的功能： 1.将细胞与外界环境分隔开，细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定 2.控制物质进出细胞 细胞 营养物质 分泌物 废物 病菌、病毒 具有普遍性和相对性。 功能特点：细胞膜具有选择透过性 问题交流1： 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。原因？ 活细胞的细胞膜具有选择透过性。 死细胞的细胞膜失去选择透过性。 （最重要） （细胞膜上的蛋白质）主动运输，被动运输，胞吞，胞吐 课本40页 细胞核的功能： 1.将细胞与外界环境分隔开，细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞的信息交流 （1）化学物质传递 （2）接触传递 （3）通道传递 如：激素，神经递质 如：精卵结合，靶细胞与细胞毒性T细胞接触 如：植物细胞的胞间连丝，动物细胞的间隙连接 不需要受体 知识储备一.细胞膜的功能： 问题交流2： 1、哺乳动物的红细胞在成熟前与未成熟后有什么区别？还有哪些实验用到哺乳动物成熟红细胞？ 课本42页 注意: 蛙的红细胞有细胞核，可通过无丝分裂进行增殖。 鸡的红细胞有较大的细胞核，及各种细胞器（线粒体尤为丰富），可用于粗提取DNA 知识储备二.细胞膜的成分： ①哺乳动物红细胞在未成熟时存在各种细胞器以及DNA,合成必要的蛋白质。 成熟过程中,细胞核、线粒体、核糖体等细胞器逐渐消失。 完全成熟的红细胞没有细胞器和遗传物质,只有一些必要的蛋白和酶类, 参与氧气的运输,因此寿命很短。只进行产乳酸的无氧呼吸。 ②渗透吸水、失水实验 课本42页 科学家 实验方法或现象 实验结论 欧文顿 _________的物质，容易穿过细胞膜； _________ 的物质，不容易穿过细胞膜 推测细胞膜是由 组成的 － 利用 的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行_________ 组成细胞膜的脂质有_______ ，其中 含量最多 戈特和 格伦德尔 用丙酮从 中提取脂质，在空气－水界面上铺展成单分子层，测得单层分子的面积为红细胞表面积的 倍 推断细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的_____ 丹尼利和戴维森 细胞的表面张力明显 油－水界面的表面张力 推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有_______ 1.细胞膜成分的探索 溶于脂质 不溶于脂质 脂质 哺乳动物 化学分析 磷脂和胆固醇 磷脂 人的红细胞 2 两层 低于 蛋白质 知识储备二.细胞膜的成分： 问题交流2： 1、磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？ 水 空气 磷脂是一种由甘油、脂肪酸、磷酸等组成的分子， 磷脂有一个亲水的磷酸“头”部，和两个疏水的脂肪酸的“尾”部。 亲水“头部” 疏水“尾部” 课本42页 置于水环境中磷脂分子分布 置于水---苯混合溶剂中磷脂分子分布 知识储备二.细胞膜的成分： 2、膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？ ①水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙----自由扩散 ②水分子可以通过通道蛋白通过膜----协助扩散 磷脂是组成细胞的主要脂质。磷脂就像一个长这两条尾巴的小蝌蚪~它有一个亲水磷酸头部，和一个疏水的脂肪酸的尾巴。 7 7 达标练习： 8.下图所示脂质体是一种人工膜，主要由磷脂组成，下列说法不正确的是 （ ） A.脂质体表面交联抗体是为利用其高度特异性 B.脂质体的形成与磷脂头的亲水性和磷脂尾的疏水性有关 C.a和b均为极性的水溶性药物 D.利用脂质体转运药物利用了膜的流动性 由磷脂分子构成的脂质体，它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。由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，也可能会以的胞吞方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。 C 课本42页 蛋白质 40% 糖类 2%-10% 脂质 50% 2.细胞膜成分组成 1、脂质 主要是磷脂，动物细胞膜还有胆固醇 > 2、蛋白质 蛋白质决定细胞膜的功能，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。 > 3、糖类 与细胞膜上部分蛋白质和脂质结合形成糖蛋白、糖脂，与细胞识别、细胞间的信息传递等功能有关。 > 注意：细胞膜的成分并不是一成不变的。 如细胞癌变过程中，细胞膜成分发生改变，产生了甲胎蛋白（AFR）、癌胚抗原（CEA）等物质。 注意：其中的糖类分子有单糖，也有多糖（一般是低聚糖，由2-10个单糖分子聚合而成。 知识储备二.细胞膜的成分： 注意：不同种类的细胞，细胞膜的成分及各成分的含量不完全相同。 如细胞癌变过程中，细胞膜成分发生改变，产生了甲胎蛋白（AFR）、癌胚抗原（CEA）等物质。 少数植物中也有胆固醇，限制膜的流动性，增加膜的稳定性 比例 脂质 蛋白质 糖类 50 40 10 1.对细胞膜结构的探索 课本43页 提出假说 细胞膜结构模型的探索过程，反映了科学方法——提出假说的作用。科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。 科学家 获取证据的方法或技术 实例（实验） 结论（假说） 戈特和 格伦德尔 提取 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，测得其面积恰是红细胞表面积的2倍 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 罗伯特森 电子显微镜下 电镜下看到细胞膜呈清晰的暗-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，且为静态的统一结构 － 荧光标记法 小鼠细胞与人细胞融合实验以及相关的其他实验证据 细胞膜具有流动性 辛格和尼科尔森 建构模型 1972年，辛格和尼科尔森不断观察和实验 提出流动镶嵌模型 知识储备三.细胞膜的结构： 1970年荧光标记的人-鼠细胞融合实验模式图 1.光脱色恢复技术是细胞学上研究膜蛋白或膜的特性的基本实验技术之一。用荧光素标记细胞膜蛋白或膜脂，然后用激光束照射细胞表面某一区域，使被照射区的荧光淬灭变暗形成一个漂白斑。一段时间后，淬灭区域的亮度逐渐增加，最后恢复到与周围的荧光强度相等。下列相关说法错误的是 （ ） A.该技术与荧光标记的人－鼠细胞融合实验都能证明细胞膜具有流动性 B.根据荧光恢复的速度可以推算出细胞膜蛋白扩散速度，且改变温度，不会影响实验结果 C.若用药物抑制细胞能量转换而对荧光恢复速度没有影响，则说明细胞膜蛋白的运动不需要细胞代谢提供能量 D.若用荧光抗体标记特异的细胞膜蛋白，则有的漂白斑可以恢复亮度，有的不能 B 达标练习： 课本44-45页 判断细胞膜内外的依据 知识储备三.细胞膜的结构： 细胞膜具有不对称性 ①膜脂的不对称性 ②膜蛋白的不对称性 ③糖类的不对称性 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多 膜蛋白的种类和功能： 属于糖蛋白 ④ ① ② ③ 达标练习： 2.膜蛋白是一类结构独特的蛋白质，它镶嵌于膜脂的特性使这一蛋白处于细胞与外界的交界部位，是细胞膜执行各种功能的物质基础。下图为细胞膜上3种膜蛋白与磷脂双分子层之间的直接相互作用模式。下列相关叙述，错误的是（ ） A.蛋白A和B的跨膜区段的氨基酸很可能具有较强的亲水性 B.如膜蛋白A具有信息传递功能，则该蛋白可能是促性腺激素的受体 C.如蛋白B具有运输功能，其运输物质的过程中可能消耗ATP D.如蛋白C具有催化功能，其活性的高低受温度、pH等因素的影响 A 课本44-45页 问题交流4： 1、怎样理解该模型的流动性？ 磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的。 结构特点：具有一定的流动性 2、如何理解镶嵌？ 蛋白质分子以覆盖、镶嵌、贯穿三种方式和磷脂双分子层联系。 功能特点：具有选择透过性 知识储备三.细胞膜的结构： 细胞膜上与细胞内骨架纤维相结合的蛋白质一般不具有流动性。 小结 细胞膜的结构 蛋白质分子 磷脂双分子层 糖被 基本支架 功能 与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系 大多数是运动的 结构特点： 具有流动性 决定 细胞膜的功能 蛋白质分子的特异性，决定了载体蛋白的特异性 功能特性：选择透过性 决定 本节重点内容提示： $$