第3章 第1节 细胞膜的结构和功能-【创新教程】2025-2026学年高中生物必修1五维课堂同步课件PPT（人教版2019）

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生命观念：通过对细胞膜的功能、组成和结构的学习，形成结构与功能相适应的观点 科学思维：通过生物膜探索实验培养演绎推理能力 [基础梳理] 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(连线) 二、细胞膜成分和结构的探索 1．对细胞膜成分的探索 (1)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，不易穿过细胞膜。细胞膜是由　脂质　组成的。 (2)科学家利用　哺乳动物的红细胞　制备出细胞膜，得知组成细胞膜的脂质有　磷脂和胆固醇　，其中　磷脂　含量最多。 (3)1925年，荷兰科学家发现，细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的　两层　。 (4)1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力，推测细胞膜中除含有脂质分子外，可能还附有　蛋白质　。 2．细胞膜的成分 (1)细胞膜主要由　脂质和蛋白质　组成，此外，还有少量的　糖类　。在脂质中，　磷脂　最丰富，还有少量的　胆固醇　。 (2)　蛋白质　与细胞膜的功能相关，功能越复杂，蛋白质的　种类与数量　就越多。 3．对细胞膜结构的探索 (1)1959年，罗伯特森提出了细胞膜模型的假说：所有的生物膜都由　蛋白质—脂质—蛋白质　三层结构构成。把细胞膜描述为　静态　的统一结构。 (2)荧光标记细胞膜实验 (3)辛格和尼克尔森的结论 在新的观察和实验证据的基础上，提出的　流动镶嵌　模型为大多数人所接受。 三、流动镶嵌模型的基本内容 1．结构模型 图中①eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(名称：　磷脂双分子层　,作用：细胞膜的　基本支架　,特点：具有一定的　流动性　)) 图中②eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(名称：　蛋白质　,位置\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(镶在磷脂双分子层的表面,部分或全部嵌入磷脂双分子层中,贯穿整个磷脂双分子层)),特点：大多数蛋白质分子是可以　运动的　)) 图中③eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(名称：　糖蛋白　,位置：分布于细胞膜的　外表　,功能：保护、润滑和　细胞识别　等)) 2．结构特点 生物膜的结构特点是具有一定的　流动性　。 [基础诊断] (1)细胞膜上蛋白质的多少决定了其功能的复杂程度( √ ) (2)在组成细胞膜的脂质中，磷脂含量最丰富( √ ) (3)细胞膜含有蛋白质都是糖蛋白( × ) (4)生物膜的功能特性主要由膜蛋白决定( √ ) (5)蓝细菌和草履虫的细胞膜基本组成成分不同( × ) (6)人体内不同细胞的细胞膜中蛋白质的种类和数量相同( × ) 细胞膜的功能 1．细胞膜的功能 2．细胞间信息交流的三种方式 (1)一些细胞(如分泌细胞)分泌一些物质(如激素)，通过血液运送到作用部位的细胞(靶细胞)，被靶细胞细胞膜上的受体(成分为糖蛋白)识别，引起靶细胞的生理反应(图示如下)。 (2)相邻两个细胞的细胞膜直接接触，通过糖蛋白识别，将信息从一个细胞传递给另一个细胞(图示如下)。 (3)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(图示如下)。 ◆[互动探究] 1．莲藕“出淤泥而不染”体现了细胞膜的什么功能？病毒感染说明这一功能具有什么特性？ 提示：莲藕“出淤泥而不染”体现了细胞膜的控制物质进出的功能。病毒感染说明这一功能具有相对性。 2．如图是细胞间的三种信息交流方式，请据图分析回答下列问题： (1)图中①②③④代表信号分子的是什么？能接受信号的是什么？ 提示：信号分子是①③；能接受信号的是②。 (2)相邻细胞和距离较远是细胞间信息交流分别属于上面的哪种方式？ 提示：相邻细胞属于图C或图B；距离较远的细胞属于图A。 ◆[对点训练] 1．作为系统的边界，细胞膜在细胞的生命活动中有多种功能。有关下图模型的说法，错误的是(　　) A．图示信息主要体现了细胞膜能进行细胞间信息交流的功能 B．甲细胞分泌a物质与细胞膜控制物质进出功能有关 C．乙细胞上识别a物质的受体b可以识别所有的信号分子 D．b物质的主要成分是蛋白质 解析：C　[图示所示的是细胞间进行信息交流的一种方式；甲细胞分泌物质a也是细胞膜控制物质出入细胞的一个实例；不同的信息分子具有不同的受体，所以图中的受体b不能识别所有的信息分子，C错误；b的化学本质是糖蛋白，其主要成分是蛋白质。] 2．科学家揭示出电压控制的钾通道，这些通道是负责 K＋进出细胞的看门蛋白质，它们在神经和肌肉细胞上的作用，与晶体管在计算机中的作用一样。这一成果从另一侧面证明了细胞膜具有(　　) A．免疫功能 B．识别功能 C．控制物质进出细胞的功能 D．进行细胞间信息交流的功能 解析：C　[从题干信息可知，看门蛋白质的作用是负责K＋进出细胞。] 细胞膜功能的实验验证 (1)控制物质进出功能的验证方法 (2)识别功能的验证方法 细胞膜成分和结构的探索 细胞膜 成分 鉴定试剂(方法) 结果分析 磷脂 脂溶剂处理 细胞膜被溶解，证明含有磷脂 磷脂酶处理 细胞膜被破坏，证明含有磷脂 脂溶性物质 通过实验 脂溶性物质能优先通过细胞膜，证明含有脂质 蛋白质 双缩脲试剂 呈现紫色，证明含有蛋白质 蛋白酶处理 细胞膜被破坏，证明含有蛋白质 2.生物膜的结构特点和功能特性 (1)区别：流动性是生物膜的结构特性，此特性主要受温度影响，在一定范围内，温度越高，细胞膜的流动性越大；而选择透过性是生物膜的功能特性，影响此特性的内因是细胞膜上载体的种类和数量。 (2)联系：生物膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。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。事实上，只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性。 (3)图示 3．三层结构模型与流动镶嵌模型的比较 项目 三层结构模型 流动镶嵌模型 不 同 点 认为蛋白质分子均匀分布在脂质分子的两侧 认为蛋白质分子在生物膜中的分布是不均匀的 认为生物膜是静止结构 强调组成生物膜的分子是可以运动的 相同 点 都认为组成生物膜的主要物质是蛋白质和脂质 ◆[互动探究] 1．结合磷脂分子的结构特点，试以示意图的形式画出多个磷脂分子在水－空气界面的排布状态和在细胞膜上的排布状态，并分析其原因。 提示：水—空气界面：因为磷脂分子的“头部”亲水，“尾部”疏水，所以在水—空气界面上磷脂分子“头部”向下与水面接触，“尾部”则朝向空气一面。 2．人、鼠细胞膜蛋白最终均匀分布说明什么问题？若适当降低温度，膜蛋白最终均匀分布的时间会延长，由此说明什么？。 提示：膜蛋白质是运动的，即细胞膜具有流动性。温度能影响膜的流动性。 ◆[对点训练] 1．下列说法中，与生物膜发现史不一致的是(　　) A．欧文顿在实验基础上提出膜是由脂质组成的 B．荷兰科学家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，测得单层分子面积为红细胞表面积的2倍。他们由此推出：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层 C．罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，提出所有的生物膜都是由磷脂—蛋白质—磷脂三层结构构成的 D．科学家将不同荧光染料标记的人细胞和鼠细胞进行融合，证明了细胞膜的流动性 解析：C　[罗伯特森在电镜下看到细胞膜暗—亮—暗的三层结构，提出所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。] 2．科学家用两种荧光染料分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子，将这两种标记细胞进行融合。细胞刚发生融合时，两种荧光染料在融合细胞表面对等分布(即各占半边)，最后在融合细胞表面均匀分布。这一实验现象支持的结论是(　　 ) A．膜蛋白能自主翻转 B．细胞膜具有流动性 C．细胞膜具有选择透过性 D．膜蛋白可以作为载体蛋白 解析：B　[两种荧光染料分别标记细胞表面的蛋白质分子，细胞刚融合时，两种荧光染料在细胞表面对等分布，最后在细胞表面均匀分布，说明细胞膜具有流动性。不能说明膜蛋白在细胞内外翻转，也不能说明细胞膜的物质运输功能。 构成生物膜的磷脂分子分析 (1)结构：由磷酸、甘油和脂肪酸构成，其中磷酸作为亲水性的“头部”、脂肪酸作为疏水性的“尾部”。 (2)排列方式：“尾部”相对、“头部”朝外构成磷脂双分子层(如图)，作为生物膜的支架。磷脂分子的这种排列方式符合生物膜两侧均为水环境的事实。 1．肝细胞和甲状腺细胞的功能差异较大，其主要原因是构成细胞膜的成分中(　　) A．脂质不同　　　　　 B．磷脂不同 C．蛋白质不同 D．水不同 解析：C　[决定细胞膜功能复杂程度的是蛋白质的种类和含量，不同细胞的细胞膜功能差别较大，主要是由蛋白质的种类和含量不同引起的。] 2．细胞膜上一般不含(　　 ) A．胆固醇 B．磷脂 C．血红素 D．糖蛋白 解析：C　[细胞膜主要由脂质(磷脂最丰富)、蛋白质和少量的糖类组成，胆固醇也是构成细胞膜的成分，血红素是红细胞内的重要成分。] 3．借助电子显微镜观察细胞膜，可以看到两条暗带中间夹一条明带，那么关于对这两条暗带和一条明带的化学成分的说法最准确的是(　　) A．两条暗带的成分是蛋白质，明带的成分是脂质 B．明带的成分是蛋白质，两条暗带的成分是脂质 C．两条暗带的主要成分是蛋白质，明带的主要成分是脂质 D．明带的主要成分是蛋白质，两条暗带的主要成分是脂质 解析：C　[细胞膜成分中的磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架，大量的蛋白质分子覆盖在磷脂双分子层的表面，所以在电镜下看到的两条暗带的主要成分应该是蛋白质，明带的主要成分是脂质。] 4．如图所示为将小白鼠细胞和人体细胞融合成杂交细胞的过程，图中的小球和小三角表示各自膜表面的蛋白质。下列有关叙述错误的是(　　 ) A．图中膜表面的蛋白质构成了细胞膜的基本支架，此外，细胞膜的主要成分还包括磷脂双分子层 B．细胞膜的元素组成包括C、H、O、N、P C．该实验证明了细胞膜具有一定的流动性 D．适当提高温度有利于图示细胞融合 解析：A　[构成细胞膜基本支架的是磷脂双分子层；细胞膜由蛋白质、脂质、糖类组成，蛋白质分子由C、H、O、N等元素组成，磷脂分子除C、H、O元素外，还含有N、P元素，糖类由C、H、O元素组成；图中细胞融合后，小球和小三角代表的蛋白质分子在杂交细胞膜上均匀分布，这说明蛋白质分子可以运动，即体现了细胞膜具有一定的流动性；适当提高温度能加快分子的运动，从而有利于细胞融合。] 5．如图表示细胞膜的亚显微结构模式图，请据图回答： (1)图中[③]　________　的基本组成单位是　________　。构成细胞膜基本支架的结构是[　]　________　。 (2)与细胞膜的识别功能有关的结构是[　]　________　。 (3)不同的细胞，其细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的　________　。(填写标号) (4)细胞膜的外侧是　________　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)侧，判断的依据是___________________________________________。 (5)细胞膜的这种结构模型被称为　________________　。 解析：细胞膜的亚显微结构模式图显示，细胞膜的基本支架是磷脂双分子层(图中②所示)，蛋白质分子覆盖、镶嵌或贯穿于磷脂双分子层中。糖链和蛋白质结合形成糖蛋白，与细胞识别、细胞间信息交流有关。Ⅰ侧具有糖链，可以判断Ⅰ侧为细胞膜外侧。 答案：(1)蛋白质　氨基酸　 ②　磷脂双分子层　 (2)①　糖蛋白　(3)③　(4)Ⅰ　Ⅰ侧有多糖与蛋白质结合形成的糖蛋白，糖蛋白位于细胞膜外侧　(5)流动镶嵌模型 $$