3.1细胞膜的结构和功能课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

第3章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能 1 学 习 目 标 1.阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能，形成结构与功能观。 2.概述流动镶嵌模型的主要内容，培养模型与建模的科学思维方式。 3.分析对细胞膜成分与结构的探索历程,认同科学理论的形成是一个科学精神、科 学思维和技术手段结合下不断修正与完善的过程。 2 基础落实·必备知识全过关 3 知识点一 细胞膜的功能 1. 将细胞与__________分隔开,保障了细胞内部环境的相对稳定。 2. 控制物质进出细胞 外界环境 4 3. 进行细胞间的信息交流 ①图甲可表示精子与卵细胞之间的识别和结合，该方式中相邻两个细胞的________接 触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。 ②图乙表示细胞之间通过______传递信息，该方式中通过细胞分泌物与靶细胞膜表面 的受体结合，把信息传递给靶细胞。 细胞膜 激素 5 ③图丙表示高等植物细胞之间通过__________相互连接，具有信息交流的作用，该方式 中相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道由一个细胞进入另一个细胞。 胞间连丝 6 知识点二 对细胞膜结构的探索 1. 科学家的探索历程 7 2. 细胞膜的成分 成分 所占比例 成分说明 主 要 脂 质 约 ①组成细胞膜的成分中脂质含量最高 ②组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇 ③组成细胞膜的脂质中磷脂含量最丰富 蛋 白 质 约 ①蛋白质在细胞膜行使功能方面起重要作用 ②功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多 少 量 糖 类 ①与蛋白质或脂质结合成糖蛋白或糖脂 ②分布在细胞膜的外表面 8 知识点三 流动镶嵌模型 1. 结构模型 （1） 名称:______________ 地位:细胞膜的__________ 功能:具有______作用 磷脂双分子层 基本支架 屏障 图中a 9 （2）&1& 10 （3） 名称:________，其中的糖类分子又叫 ______ 位置:细胞膜的________ 功能:与细胞表面的______、细胞间的__________等功能有密切关系 2. 结构特点 （1）结构特点：具有________。 （2）表现：构成膜的磷脂分子可以侧向__________，膜中的蛋白质______也能运动。 （3）意义：对于细胞完成__________、______、______、______等功能都是非常重要的。 糖蛋白 糖被 外表面 识别 信息传递 流动性 自由移动 大多 物质运输 生长 分裂 运动 图中c 11 旁栏边角 想一想 （1） ［教材P40问题探讨］鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 提示：活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，因此活细胞不能被染色。死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。 12 （2） ［教材P46拓展应用］由磷脂分子构成的脂质体，可以作为药物的运载体。在脂质体中，脂溶性药物和能在水中结晶的药物分别被包裹在哪些位置?药物如何进入细胞发挥作用？ 提示：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。由于脂质体是由磷脂分子构成的，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。 （3） ［教材P45旁栏思考］既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输? 提示：一是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙;二是因为膜上可能存在运输水分子的蛋白质，水分子可以通过这些蛋白质分子通过膜。 13 结论语句 辨一辨 （1） 动植物细胞中，系统的边界都是细胞膜。( ) √ （2） 细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。( ) √ （3） 多细胞生物体中，细胞之间功能的协调既依赖于物质和能量的交换，又依赖于 信息的交流。( ) √ （4） 细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。( ) √ （5） 构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪、胆固醇。( ) × （6） 罗伯特森在高倍显微镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。( ) × （7） 罗伯特森提出的细胞膜的静态结构模型不能解释细胞的生长现象。( ) √ 14 重难探究·能力素养全提升 15 主题一 细胞膜的功能 情境探究 材料1 用红墨水分别处理正常的玉米种子和煮熟的玉米种子，一段时间后用清水冲洗，正常的玉米种子胚细胞不呈红色，而煮熟的玉米种子胚细胞呈红色。 材料2 胰岛B细胞通过分泌胰岛素促进肝细胞合成肝糖原。 16 材料3 相邻的两个细胞之间可以形成通道，信息分子可以通过通道进入另一个细胞。向某高等植物的一个细胞中注入能发出荧光的染料，染料迅速扩散到相邻的细胞内。 材料4 青蛙是雌雄异体，体外受精，精子和卵细胞在水里完成受精；鱼类也是体外受精。 请结合上述材料进行分析回答。 17 （1） 材料1说明细胞膜具有什么功能？ 提示：控制物质进出细胞的功能。 （2） 材料2、3、4说明细胞膜具备什么功能？上述材料分别是通过何种方式来完成这项功能的？试举例说明是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？ 提示：说明细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能。材料2通过细胞分泌的化学物质（如激素）间接传递信息；材料3通过相邻两个细胞之间形成通道传递信息；材料4通过相邻两个细胞的细胞膜直接接触传递信息。不是所有信号分子的受体都在细胞膜上，有些小分子物质（如性激素）的受体在细胞内部。 18 方法突破 运用图解法理解细胞膜的功能 19 视角应用 视角1 细胞膜的功能 1. [2023江苏徐州高一统考期末改编]进行细胞 间的信息交流是细胞膜的基本功能之一，下列 甲、乙、丙三幅图表示细胞间进行信息交流的 三种基本情况。下列有关叙述正确的是( ) C A.若图甲中的 是胰岛素， 、C均为靶细胞，则B、C细胞质中有识别 的受体 B.图乙中 表示 细胞上的受体，其基本组成单位是核苷酸 C.若图丙表示柿子细胞的胞间连丝，则胞间连丝可将携带信息的物质从一个细胞传递 给另一个细胞 D.细胞间的信息交流方式多种多样，全部与细胞膜的结构有关 20 [解析] 若图甲中的 是胰岛素，B、C均为靶细胞，则B、C细胞膜上有识别 的受体，A项错误；受体的化学本质是蛋白质， 表示 细胞上的受体，其基本组成单位是氨基酸，B项错误；若图丙表示柿子细胞的胞间连丝，则胞间连丝可将携带信息的物质从一个细胞传递给另一个细胞，C项正确；细胞间的信息交流方式多种多样，大多与细胞膜的结构有关，有些不需要细胞膜结构的参与，如胞间连丝，D项错误。 21 视角2 细胞膜功能的验证方法 2. 细胞学研究常用“染色排除法”鉴别细胞的生命力。例如，用台盼蓝染液处理动物细胞时，活细胞不着色，死细胞则被染成蓝色。 （1） “染色排除法”依据的原理是：___________________________________________ _________________。 活细胞的细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，死细胞失去此功能 22 （2） 某同学为验证“染色排除法”的原理，用紫色洋葱鳞片叶内表皮及台盼蓝染液等 进行相关实验。 实验操作步骤如下： 步骤一,取洋葱鳞片叶内表皮，分成两组，一组将洋葱鳞片叶内表皮细胞杀死，另一组 对洋葱鳞片叶内表皮不做处理。 步骤二,用相同浓度的台盼蓝染液染色相同时间，然后制作洋葱鳞片叶内表皮细胞的 __________。 步骤三,使用________观察____________________。 临时装片 显微镜 细胞是否被染成蓝色 23 主题二 对细胞膜结构和成分的探索 情境探究 材料1 磷脂分子的结构示意图如下。 材料2 1925年，戈特和格伦德尔的实验结果是磷脂单分子层的面积是红细胞表面积的2倍，与磷脂分子在水环境中的分布的猜测一致。 24 材料3 科学家陆续测定了不同细胞的细胞膜组成如下表所示。 种类 蛋白质/% 脂质/% 糖类/% 神经髓鞘 22 77 1 变形虫细胞膜 54 42 4 小鼠肝细胞膜 44 52 4 人红细胞膜 49 43 8 （1） 请结合材料1，概述磷脂分子的组成和特点。 提示：磷脂是一种由甘油、脂肪酸、磷酸及其他衍生物组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，两个脂肪酸一端为疏水的“尾”部。 25 （2） 通过材料2能得出什么结论？将人的肝细胞中的磷脂全部提取并铺展成单层分子，其面积是肝细胞表面积的2倍吗？为什么？ 提示：细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层。不是，大大超过2倍，肝细胞除了细胞膜外，细胞内还有其他的膜结构。 （3） 请根据材料3，概述细胞膜的组成成分及细胞膜功能的复杂程度主要与哪种成分相关联？ 提示：细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量的糖类。细胞膜功能的复杂程度主要与蛋白质有关。 26 方法突破 细胞膜主要成分的鉴定方法 成分 鉴定试剂（方法） 结果 磷脂 脂溶剂处理 细胞膜被溶解 磷脂酶处理 细胞膜被破坏 脂溶性物质透过实验 脂溶性物质优先通过 蛋白质 双缩脲试剂 呈现紫色 蛋白酶处理 细胞膜被破坏 27 视角应用 1. 对细胞膜成分和结构的探索经历了漫长的过程，下列结论或假说对应错误的是 ( ) C A.根据脂溶性物质更易通过细胞膜推测细胞膜是由脂质组成的 B.根据提取的哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层面积是该红细胞表面积的2倍，推测细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层 C.根据电镜下细胞膜呈现清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯特森认为所有的细胞膜都由脂质—蛋白质—脂质三层结构构成 D.小鼠细胞和人细胞融合实验可证明细胞膜具有流动性 [解析] 根据电镜下细胞膜呈现清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯特森认为所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，C项错误。 28 2. 下列关于证明脂质是细胞膜组成成分的实验，不正确的是( ) D A.用磷脂酶处理细胞膜，细胞膜被破坏 B.用脂溶剂处理细胞膜，细胞膜被溶解 C.比较细胞膜对脂溶性物质与非脂溶性物质的通透性 D.欧文顿提取了细胞膜并证明了膜是由脂质组成的 [解析] 磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架，用磷脂酶处理细胞膜，细胞膜被破坏，A项正确；磷脂属于脂质，用脂溶剂处理细胞膜，细胞膜被溶解，B项正确；根据相似相溶的原理，脂溶性物质比非脂溶性物质更容易透过细胞膜，C项正确；欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不同，提出细胞膜是由脂质组成的，但并未将细胞膜从细胞中分离出来，D项错误。 29 主题三 流动镶嵌模型的基本内容 情境探究 下图表示细胞膜的亚显微结构模式图。 （1） 细胞膜的外侧是____（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）侧，判断的依据是___________________ _________________________________ Ⅰ 图中①为糖被，糖被具有识别作用，分布在细胞膜外侧。 30 （2） 在一定温度下，细胞中的脂质分子均垂直排列于膜表面；当温度升高到一定程 度时，细胞膜中的脂质分子有 排列不整齐，细胞膜的厚度变小、表面积扩大，对 离子和分子的通透性提高，根据相关内容解释上述现象。 提示：细胞膜具有流动性，温度可影响膜的流动性。 （3） 如何理解细胞膜的结构特点与功能特性的关系？ 提示：细胞膜的结构特点是具有流动性，功能特性是具有选择透过性。流动性是选择透过性的基础，细胞膜具有了流动性，才能表现出选择透过性。 31 方法突破 细胞膜的结构特点和功能特性 32 视角应用 视角1 细胞膜的流动镶嵌模型 1. 如图为细胞膜的结构模型示意图，A、B表示细 胞膜的两侧。下列有关说法错误的是( ) A A.细胞膜因具有图中1表示的基本支架而具有对称性 B.动物细胞吸水时，图中1的厚度会变小 C.图中A侧具有糖蛋白，是细胞膜的外侧 D.细胞膜具有流动性与图中1、3都有关 33 [解析] 细胞膜两侧的分布不具有对称性，A项错误；动物细胞吸水时细胞膨胀，1磷脂双分子层的厚度会变小，B项正确；图中A侧具有糖蛋白，是细胞膜的外侧，与细胞的识别功能有关，C项正确；细胞膜具有流动性依赖于1磷脂双分子层能够自由移动和大多数3蛋白质可以运动，D项正确。 34 【题后归纳】 细胞膜呈不对称性的特点，因为膜两侧的分子性质和结构不相同，如 糖蛋白只分布在细胞膜外侧。 35 视角2 细胞膜的结构特点和功能特性 2. 下列关于细胞膜结构特点和功能特性的叙述，错误的是( ) D A.脂溶性物质更易进入细胞，说明细胞膜中含有脂质 B.白细胞能吞噬某些细菌，说明细胞膜具有流动性 C.植物细胞发生质壁分离，说明细胞膜具有选择透过性 D.胞间连丝能传递信息，说明细胞膜具有识别功能 36 [解析] 根据相似相溶原则，脂溶性物质更容易进入细胞，说明细胞膜中含有脂质，A项正确；白细胞通过胞吞的方式吞噬某些细菌，体现了细胞膜的结构特点，即具有流动性，B项正确；植物细胞发生质壁分离时，细胞失水，水分子进出细胞而其他分子不会进出细胞，体现了细胞膜的功能特性，即具有选择透过性，C项正确；植物细胞间的识别主要是通过植物细胞间的胞间连丝来实现的，通过胞间连丝来传递信息，说明细胞膜具有传递信息的功能，D项错误。 37 网络构建 经典图示 _______________________________________________________________________________________________ 糖被 糖蛋白 磷脂双分子层 蛋白质分子 流动镶嵌模型 38 $$