2025届高三生物一轮复习课件：细胞膜的结构与功能

将细胞中的所有物质放在 一起，他们并不能进行任 何生命活动。组成细胞的 分子必须有序的组织成细 胞的结构才能成为一个基 本的生命系统 基本结构 细胞膜（质膜） 细胞质 细胞核 细胞质基质 细胞骨架 细胞器 细胞壁 ---系统的边界 ---系统的控制中心 ---系统的代谢中心 植物细胞最外层是细胞壁，为什么“系统的边界”却是细胞膜呢？ 细胞壁并不具有生命活性，无选择透过性。细胞膜具有选择透过性 细胞的基本结构 [植物、原核生物(除支原体外)、真菌] 主要形成时期及过程： 形成于有丝分裂末期，细胞板向四周扩展形成 新的细胞壁。 细胞壁 主要成分： 合成场所： 细胞壁 植物细胞 纤维素和果胶 主要高尔基体 细菌细胞壁 肽聚糖 植物细胞壁 纤维素和果胶 真菌细胞壁 几丁质 ●植物细胞壁可用酶解法（纤维素酶、果胶酶）去除，去除后的结构是原生质体。 溶菌酶可水解肽聚糖而不能水解几丁质，所以溶菌酶能杀死细菌，却对真菌基本没作用。 去除方法： 酶解法 功能： 支持和保护 特性： 全透性，伸缩性小 第6讲 细胞膜与细胞核（第一课时） (1)概述细胞都由细胞膜包裹，细胞膜将细胞与外界环境分隔开，能控制物质进出细胞，并参与细胞间的信息交流。 (2)阐明遗传信息主要储存在细胞核中。 课 标 要 求 考情分析 考点要求 考题统计 考情分析 细胞膜的结构与功能 2022，河北，选T1, 2分 2021，山东，选T3, 3分 2021，辽宁，选T18, 3分 2021，福建，选T1, 3分 本专题知识难度较低、基础性强。考查学生对细胞整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。相关考题难度中等偏低。 细胞核的结构与功能 2022，广东，选T7, 2分 2021，福建，选T4, 2分 知识网络 细胞膜的结构与功能 细胞膜的功能 细胞膜的结构 细胞膜的成分探索 细胞膜的结构探索 流动镶嵌模型的基本内容 决定 细胞膜： 也称质膜，是细胞的边界 一 细胞膜的功能 保障了细胞内部 环境的相对稳定 被动运输 控制物质进出 方式 主动运输 胞吞胞吐 将细胞与外界 环境分隔开 【拓展应用】 如何设计实验验证细胞膜可以控制物质进出细胞的功能？ ①主要体现（普遍性） 细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞； 细胞不需要的物质不容易进入细胞； 抗体激素等物质在细胞内合成后，分泌到细胞外； 细胞产生的废物排到细胞外；细胞内有用的成分不会轻易流失到细胞外； ②细胞膜的控制作用是相对的（相对性） 环境中的一些有害物质有可能进入，有些病毒、病菌也能侵入细胞。 功能特点：具有选择透过性 一细胞膜的功能 控制物质进出 细胞膜功能的验证实验 ①染色剂进入实验 ②色素透出实验 大本 P27 质壁分离与复原实验 【拓展应用】鉴定细胞是否死亡方法 台盼蓝染色（也称染色排除法）， 蓝色的是死细胞 一 细胞膜的功能 细胞膜： 也称质膜，是细胞的边界 细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构和功能有关。 进行细胞间的信息交流 化学信号传递 接触传递 通道传递 保障了细胞内部 环境的相对稳定 被动运输 控制物质进出 方式 主动运输 胞吞胞吐 将细胞与外界 环境分隔开 旁栏边角 如图是细胞间的三种信息交流方式：   （1）图中物质或结构的名称:① _________ ;②_________;③ _________ 。 （2）以下实例分别属于上面的哪种方式? ①植物细胞间的胞间连丝、②人体内胰岛素的作用过程、③精子和卵细胞之间的识别和结合、④神经元释放神经递质作用于突出后膜、⑤细胞毒性T细胞与靶细胞密切接触使靶细胞裂解死亡、⑥T细胞分泌淋巴因子作用于其他免疫细胞 图B 信号分子 受体 胞间连丝 细胞分泌的化学物质随 运输，与 膜表面的 结合 细胞膜 。 相邻细胞形成 ，如 。 体液 靶细胞 受体 直接接触 通道 胞间连丝 图C 图A 图B 图A 图A 旁栏边角 如图是细胞间的三种信息交流方式，据图分析回答： (3)图中受体的化学本质是什么？受体和信号分子的结合有没有特异性？ 提示　受体的化学本质是糖蛋白，受体和信号分子的结合具有特异性。 (4)是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？并说明理由。 提示　不是，有些小分子如甲状腺激素和脂溶性的信号分子(如性激素)的受体在细胞内部。 (5)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构吗？并说明理由。 提示　不是，如高等植物细胞间通过胞间连丝进行信息交流时不需要细胞膜上的受体。 旁栏边角 旁栏边角 胞间连丝：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。 功能：物质交换和信息交流 胞间连丝是贯穿两个相邻细胞细胞壁的圆柱形细胞质通道。高等植物大多数相邻的细胞间能形成胞间连丝。初生胞间连丝是在形成细胞板时因内质网膜的插入而形成的；次生胞间连丝是由一些水解酶的作用使完整的细胞壁穿孔而形成的（如图） 植物细胞壁中小的开口，相邻细胞的 细胞膜伸入 孔中，彼此相连，两个细胞的滑面形内质网也彼此 相连，构成胞间连丝。 2．胞间连丝是贯穿两个相邻细胞细胞壁的圆柱形细胞质通道。高等植物大多数相邻的细胞间能形成胞间连丝。初生胞间连丝是在形成细胞板时因内质网膜的插入而形成的；次生胞间连丝是由一些水解酶的作用使完整的细胞壁穿孔而形成的（如图）。下列叙述错误的是（ ） B A．胞间连丝使相邻细胞的生物膜形成了结构上的联系 B．体细胞的初生胞间连丝构成细胞骨架并参与细胞的能量转化 C．次生胞间连丝的形成与纤维素酶、果胶酶等有关 D．相邻植物细胞间的胞间连丝是流动的 E.病毒可通过胞间连丝侵染相邻细胞 旁栏边角 【详解】A、初生胞间连丝是在形成细胞板时因内质网膜的插入而形成的，胞间连丝使相邻细胞的生物膜形成了结构上的联系，A正确； BD、胞间连丝是细胞壁、细胞膜上的通道，有利于相邻细胞间的物质交换和信息交流，不能进行能量转化，B错误，D正确； C、次生胞间连丝是由一些水解酶的作用使完整的细胞壁穿孔而形成的，水解细胞壁需要纤维素酶、果胶酶，次生胞间连丝的形成与纤维素酶、果胶酶等有关 ，C正确。 故选B。 14 生命系统信息传递的三类主体 1. 细胞内： 2. 细胞间: 3. 生态系统内: 个体与个体之间 种群与种群之间 生物与环境之间 化学物质传递 接触传递 通道传递 物理信息 化学信息 行为信息 二：细胞膜(质膜)的结构 膜脂 的发现 膜蛋白的发现 膜的其他成分 静态 结构 发现膜具有流动性 提出流动镶嵌模型 细胞膜膜的基本支架 膜蛋白镶嵌在脂双层中 膜脂和膜蛋白可以运动 对细胞膜成分的探索 对细胞膜结构的探索 流动镶嵌模型的基本内容 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 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 （一）对细胞膜成分的探索 科学家 实验方法或现象 实验结论 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_______ 人的红细胞 2 两层 低于 蛋白质 （一）对细胞膜成分的探索 成分 所占比例 在细胞膜中的作用 脂质 约50% 最丰富，此外还有少量的 ______，是动物细胞膜的重要成分 蛋白质 约40% 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的 越多 糖类 2%～10% 主要在细胞膜的 侧，与细胞膜上的 ＿结合形成_____________，称作 。 磷脂 胆固醇 种类和数量 糖被 蛋白质或脂质 糖蛋白或糖脂 外 （一）对细胞膜成分的探索 (1)细胞膜的化学元素组成： 等。(2)不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同：①动物细胞膜中含有一定量的 ，而植物细胞膜中没有。②线粒体内膜的蛋白质种类和数量比外膜 (填“低”或“高”)，请从结构与功能观角度分析原因：功能复杂的膜中，蛋白质的种类和数量多，而线粒体内膜中进行着有氧呼吸的第三阶段。(3)不同生理状态下细胞膜的成分和功能不同：①癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关。细胞在癌变的过程中，细胞膜的成分发生改变，有的产生甲胎蛋白、癌胚抗原等物质，可用来检测癌细胞。癌细胞的细胞膜上糖蛋白减少，细胞之间的黏着性降低，易于分散和转移。②衰老细胞的细胞膜通透性发生改变，物质运输功能下降。③死亡细胞的细胞膜没有选择透过性。 特别提醒 C、H、O、N、P 高 胆固醇 （一）对细胞膜成分的探索 小肠上皮细胞亚显微结构图 肠腔 膜蛋白 运输功能—膜转运蛋白 包括载体蛋白A和通道蛋白 催化功能—酶 如膜蛋白D 识别功能—受体蛋白 如膜蛋白C 连接功能 将相邻的两个细胞膜紧密连接在一起，以保证肠腔中的物质从微绒毛处吸收 如膜蛋白B 运动功能 如人呼吸道上皮细胞表面的纤毛 功能越复杂的细胞膜，其蛋白质的种类和数量越多。 1.为什么用哺乳动物的红细胞可以制备出纯净的细胞膜？ 考点聚焦 因为哺乳动物的红细胞没有细胞核膜和细胞器膜的干扰，因此可以获得纯净的细胞膜。 2.如何制备出纯净的细胞膜？ 原理→ 细胞吸水涨破 离心法 获得细胞膜 （即渗透作用） 注意：鸟类、鱼类、两栖类(如蛙)的红细胞是有细胞核的；原核细胞没有核膜和细胞器膜，但是有细胞壁（支原体除外）；这些细胞一般不用来制备细胞膜。 大本 26 考点聚焦 3.提取人口腔上皮细胞(表面积为S)中的脂质，在空气-水界面上铺展层单分子层，则测得脂质单分子层的面积_____2S(填大于、小于或等于)，为什么？ 答案：大于，人口腔上皮细胞中还有其他生物膜(如核膜、细胞器膜)，提取到脂质分子数多于细胞膜上的脂质分子。 4.提取细菌(表面积为S)中的脂质，在空气-水界面上铺展层单分子层，则测得脂质单分子层的面积_____2S(填大于、小于或等于)，为什么？ 答案：等于，细菌除了细胞膜之外，没有其他生物膜，提取到脂质分子都来自于细胞膜上的脂质分子。 考点聚焦 磷脂分子在空气—水界面上铺展成单分子层。磷脂头部由亲水的磷酸构成，尾部由疏水的脂肪酸构成，在空气—水界面，头部与水接触，而尾部位于空气中，如右图 在水中，朝向水的是“头部”，“尾部”疏水。当磷脂分子的内外两侧都是水环境时，磷脂分子的“尾部”相对排列在内侧，“头部”则朝向两侧水环境中，形成磷脂双分子层，如右图 将磷脂分子置于水—苯的混合溶剂中，磷脂的“头部”将与水接触，“尾部”与苯接触，如右图 5.P42“思考·讨论”拓展:如果将磷脂分子置于空气—水界面上、水中和水—苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？ 考点聚焦 25 5.磷脂分子组成及其结构 胆碱 磷酸盐 甘油 脂肪酸 不饱和脂肪酸 疏水尾部 亲水头部 (1)磷脂是一种由 ＿ 等组成的分子，磷酸“头部”是 ，两个脂肪酸一端为_______________。 (2)元素组成 。 甘油、脂肪酸 疏水的尾”部 、磷酸 C、H、O、N、P 亲水的 考点聚焦 水解产物？氧化分解产物？ 脂质体靶向制剂 _______药物 ________药物 抗体 找到靶细胞 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_____,也可能会被细胞以____的方式进入细胞,从而使药物在细胞内发挥作用。 融合 胞吞 水溶性 脂溶性 源于必修1 P46“练习与应用·拓展应用”： 是一种人工膜，根据磷脂分子在水中形成稳定脂双层原理制成 思考：脂质体表面抗体的作用是什么?可用激素替代吗? 抗体作为引导物，能特异性与靶器官结合：由于 激素也能作用于特定的靶器官或靶细胞，因此也 可以用激素代替 大本P27 细胞膜的功能 细胞膜的成分 三大功能 功能特点 细胞膜 细胞膜 细胞膜 细胞膜的结构 隔 控 信 方式 普遍性 相对性 内容 表现 原因 应用 细胞膜成分的探索 细胞膜的成分 6.验证细胞膜成分和功能的实验方法 细胞膜成分 脂质 蛋白质 糖类 检测试剂 (方法) 脂溶剂处理 磷脂酶处理 脂溶性物质透过实验 双缩脲试剂 蛋白酶处理 斐林试剂， 水浴加热 结果 细胞膜被溶解 细胞膜被破坏 脂溶性物质优先通过 发生紫色反应 细胞膜被破坏 出现砖红色沉淀 结论 细胞膜中含有脂质 细胞膜中含有蛋白质 细胞膜中含有还原糖 考点聚焦 29 (二)对细胞膜结构的探索 1.静态结构 ①推测：脂质(脂双层)_______各覆盖着蛋白质。 两边 ②实验验证 实验 罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的__________的三层结构 结合其他科学家的工作 所有的细胞膜都是由______________________三层结构构成的。 暗-亮-暗 结论 中间的亮层是脂质分子(脂双层)，两边的暗层是蛋白质分子。 蛋白质-脂质-蛋白质 结合其他科学家的工作 证据1：电镜观察的亮带是3.5nm,刚好符合___________ ________________之间的距离。 (其他证据) 层亲水头部 磷脂双分子 结合其他科学家的工作 证据2： (其他证据) 蛋白质对电子的阻挡作用大 亮带 电子透过样品较多 脂双层对电子的阻挡作用小 电子透过样品较少 暗带 蛋白质对电子的阻挡作用大 电子透过样品较少 暗带 细胞膜的静态结构与细胞膜复杂的功能不适应。 2.发现膜具有流动性 —— 人-鼠细胞融合实验 实验 绿色荧光染料标记的膜蛋白 红色荧光染料标记的膜蛋白 两种颜色的荧光__________分布 结论 细胞膜具有流动性 相关其他实验 均匀 标记 标记 相关其他实验 —— 荧光漂白恢复 未标记的细胞膜表面 荧光染料标记细胞膜上的磷脂或蛋白质 激光漂白细胞膜表面某区域 荧光标记分子进入到漂白区 漂白区恢复到与周围荧光强度相同 激光 实验 结论 证明细胞膜具有流动性 还可根据_____________的速度， 可推算出膜脂或膜蛋白的流动速度。 荧光恢复 时间 激光 荧光密度 大本P27 漂白部位激光照射前后荧光强度的变化 分子运动的整体表现 3.提出流动镶嵌模型 质壁分离现象 变形虫的运动 胞吞、胞吐等 间接说明细胞膜具有流动性 冰冻蚀刻实验 细胞膜断裂面上有许多镶嵌在膜上、深浅不一的蛋白质颗粒 人鼠细胞融合实验 荧光漂白恢复实验 流动 镶嵌 直接说明细胞膜具有流动性 1972年， 辛格和尼克尔森提出流动镶嵌模型 1.结构模型(流动镶嵌模型) 磷脂双分子 层 由辛格和尼科尔森提出 一层生物膜 ＝ 一层磷脂双分子层 ＝ 两层磷脂分子 细胞膜外 细胞膜内 (三).流动镶嵌模型的基本内容 2.基本内容 侧向 屏障作用 表面 部分或全部 贯穿 物质运输 细胞表面的识别、细胞间的信息传递 (三).流动镶嵌模型的基本内容 源于必修1 P45“旁栏思考”：虽然细胞膜内部分是疏水的，水分子仍能跨膜运输的原因：一是_____________________________ _____________________；二是_______________________________ ___________________________。 水分子极小，可以通过由于磷脂 分子运动而产生的间隙 细胞膜上存在水通道蛋白，水分子 可以通过通道蛋白通过细胞膜 教材隐性知识 38 3.细胞膜的结构和功能特点 项目 生物膜的结构特点 生物膜的功能特点 内容 原因 构成生物膜的磷脂分子可以 移动、膜中的 分子大多也是可以运动的。 　遗传特性 　　↓决定 转运蛋白种类、数量或空间结构的变化 　　↓决定 　选择透过性 影响因素 主要受 影响，在适当的温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性 ，但温度超出一定范围，会导致膜的结构被破坏。 ①内因：膜上蛋白质的种类和数量不同。 ②外因：温度、pH、O2浓度等影响呼吸作用的因素。 一定的流动性 选择透过性 侧向自由 蛋白质 温度 增强 (三).流动镶嵌模型的基本内容 3.细胞膜的结构和功能特点 项目 生物膜的结构特点 生物膜的功能特点 实例 变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐、质壁分离等 植物对离子的选择性吸收、神经细胞对K+的吸收和对Na+的排出 意义 对于细胞完成物质运输，生长、分裂、运动等功能具有重要意义。 控制物质的进出（水分子、被选择的离子和小分子可以通过，大分子、不被选择的离子和小分子不能通过。） 联系 生物膜的流动性是选择透过性的基础，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。相反，细胞膜失去了选择透过性，也就意味着细胞已经死亡。 (三).流动镶嵌模型的基本内容 专题：影响膜流动性的因素 1.温度 膜蛋白和膜脂的运动是一种热运动， 温度越高其流动性越大， 温度越低流动性越小。 存在某个临界温度，低于该温度时， 膜就变成固态状而失去了流动性。 临界温度 温度 固相 液相 专题：影响膜流动性的因素 2.膜脂对流动性的影响 ①膜脂的脂肪酸链长度 膜脂的脂肪酸链_____，流动性_____， 膜脂的脂肪酸链_____，流动性_____。 尾部相互作用 使流动性下降 ②膜脂的脂肪酸不饱和度 膜脂的脂肪酸不饱和度_____，流动性越强， 膜脂的脂肪酸不饱和度_____，流动性越弱。 不饱和度低 不饱和度高 越短 越强 越长 越弱 越高 越低 饱和脂肪酸的熔点高，容易凝固，流动性越弱 教材P26 2.膜脂对流动性的影响 ③胆固醇 在临界温度以上： 胆固醇限制膜的流动性， 具有稳定膜结构的作用。 (增加膜脂的有序性) 在临界温度以下： 胆固醇增加脂肪酸链的运动， 增强膜的流动性。 胆固醇对膜的流动性具有调节作用 脂筏模型 糖脂 脂筏 脂筏 糖蛋白 1997年德国生物学家西蒙斯等研究发现，细胞膜的磷脂双分子层并不是完全均匀的结构，内部存在富含胆固醇、鞘磷脂和特定种类膜蛋白的微小区域。由于鞘磷脂具有较长的饱和脂肪酸链，分子间的作用力较强，所以这些区域结构致密，如同漂浮在磷脂双分子层上的“筏”,称为脂筏。 脂筏模型 糖脂 脂筏 脂筏 糖蛋白 脂筏载着具有生物功能的膜蛋白，就像一个蛋白质停泊的平台，与膜的信号传递、物质的跨膜运输及病原体侵染细胞和蛋白质分选等均有密切的关系。脂筏最初可能在内质网上形成，转运到细胞膜上后，有些脂筏可在不同程度上与膜下细胞骨架蛋自交联。据推测，个直径100nm大小的脂筏可能载有600个蛋白质分子。 对影响细胞膜流动性的因素,描述正确的是( )。 A.脂肪酸链的饱和程度高，流动性大 B.脂肪酸链短，流动性小 C.相变温度以上，胆固醇限制膜的流动性 D.膜蛋白越多，流动性越大 E.卵磷脂/鞘磷脂的比例小，流动性大 C 知识网络 $$