第04讲 细胞的基本结构（第1课时）

细胞的基本结构 . . (支持保护) . . (系统边界) . . (代谢中心) . . (控制中心) 植物： . 细菌： . 真菌： . . 纤维素和果胶 肽聚糖 几丁质 逻辑①：结构与功能相适应 逻辑②：系统的分工合作 细胞壁 细胞膜 细胞核 细胞质 【重要性】 细胞是最基本的生命系统，是生物学最重要的研究对象，也是命题的热点。需要通过结构和供能相适应及分工合作的逻辑深入理解。 逻辑1：结构和供能相适应；逻辑2：系统的分工合作 第04讲 细胞的基本结构① 考点一 细胞膜的结构和功能 【核心要点1】细胞膜的功能 【核心要点2】对细胞膜成分和结构的探索 【核心要点3】细胞膜的成分 【核心要点4】流动镶嵌模型 细胞膜的结构和功能【P24】 01 1.细胞膜的功能： ① ； 细胞膜是“系统边界”，保障了细胞内部环境的相对稳定。 ② ； 细胞膜的控制作用是相对的。 ③ ； a. 传递（如精卵结合、靶细胞和细胞毒性T细胞接触） b. 传递（如激素、神经递质等化学物质） c. 传递（如高等植物细胞的胞间连丝） 将细胞与外界环境分隔开 控制物质进出细胞 进行细胞间的信息交流 接触 物质 通道 注：任何细胞的边界都是细胞膜； 植物细胞壁有全透性，不能控制物质进出细胞，不能作为细胞的边界。 注：不需要受体。 【回归课本】台盼蓝染液（必修一.P40.问题探讨） 【资料】 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。 【讨论】 为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ ①活细胞的细胞膜有 的功能， 台盼蓝是细胞不需要的物质，不能进入细胞，活细胞 被染色； ②死细胞的细胞膜失去该功能， 台盼蓝可进入细胞内，死细胞 被染色。 01 控制物质进出细胞 不会 会 【科学史】对细胞膜成分和结构的探索 01 思考 细胞膜需要依靠哪些化学成分和怎么样的结构 去行使相应的功能呢？ 【科学史】对细胞膜成分和结构的探索 01 [资料1]1895年，欧文顿（E.Overton）用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不易溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。 推测：细胞膜是由 组成的。 脂质 相似相溶 【科学史】对细胞膜成分和结构的探索 01 [资料2]科学家利用哺乳动物成熟的红细胞，通过一定方法制备出纯净 细胞膜，进行化学分析。 得知：组成细胞膜的脂质有 和 ，其中 含量最多。 磷脂 胆固醇 磷脂 (仅动物) 亲水头部 疏水尾部 磷脂分子结构式 磷脂分子模型 磷脂分子示意图 胆碱 磷酸 甘油 脂肪酸 【科学史】对细胞膜成分和结构的探索 01 [资料3]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膜中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 推测：细胞膜中的磷脂分子必然排列为 。 连续的两层 在水中形成的磷脂双分子层的模式图 思考 用肝细胞作为实验材料，其面 积也是肝细胞表面积的2倍吗？ 远远超过2倍。 因为肝细胞内有多种 具膜的细胞器和细胞核。 【科学史】对细胞膜成分和结构的探索 01 [资料4]1935年，英国学者丹尼利和戴维森，研究细胞膜的张力发现，细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分，则表面张力会降低。 推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有 。 蛋白质 【科学史】对细胞膜成分和结构的探索 01 [资料5]1959年罗伯特森，在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗。 假说：所有的细胞膜都是由 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。 他把细胞膜描述为静态的统一结构。 【异议】如果“细胞膜是静态的”， 细胞膜的复杂功能将难以实现。 如：细胞的生长、变形虫的变形运动。 蛋白质-脂质-蛋白质 【科学史】对细胞膜成分和结构的探索 01 [资料6]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。这两种细胞刚融合时，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。 结论： 细胞膜具有 。 流动性 【科学方法】 荧光标记法，不同于放射性同位素标记法。 强调：荧光标记的是蛋白质 【科学史】对细胞膜成分和结构的探索 01 [资料7]在新的观察和实验证据的基础上，又有学者提出了一些关于细胞膜分子的结构模型。其中，1972年，辛格（S.J.Singer）和尼科尔森（G.Nicolson）提出的 为大多数人所接受。 流动镶嵌模型 细胞膜的结构和功能【P25】 01 2.细胞膜的成分： 成分 所占比例 在细胞膜构成中的作用 约50% 主要是 ， 构成细胞膜的基本支架； 动物细胞膜还有 ； 约40% 与膜的功能有关， 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的 越多； 2%～10% 主要在细胞膜的 侧， 与细胞膜上部分蛋白质或脂质结合形成糖蛋白、糖脂，与细胞识别、信息传递等作用有关； 外 糖类 脂质 蛋白质 磷脂 胆固醇 磷脂双分子层 种类和数量 注：可调节细胞膜流动性。 蛋白质：生命活动的主要承担者 植物细胞有细胞壁，保护细胞膜。 动物细胞没有细胞壁，胆固醇的存在（硬化作用），可以帮助细胞膜维持稳定。 图中a 名称： 。 作用：膜的基本支架，具有 作用。 特点： 。 细胞膜的结构和功能【P25】 01 结构模型 磷脂双分子层 屏障 具有屏障作用的原因： 磷脂分子可以侧向自由移动 其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过。 3.流动镶嵌模型： 名称： 。 作用：在 等方面具有重要作用。 特点： ，大多数蛋白质分子是可以 的。 图中b 细胞膜的结构和功能【P25】 01 结构模型 3.流动镶嵌模型： 蛋白质分子 镶在 嵌入 蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中： ①有的 磷脂双分子层表面； ②有的部分或全部 磷脂双分子层中； ③有的 于整个磷脂双分子层； 贯穿 物质运输 运动 不对称分布 细胞膜的结构和功能【P25】 01 结构模型 3.流动镶嵌模型： 图中c 名称： （糖被）， 可和蛋白质结合形成 ，和脂质结合形成 。 作用：与细胞表面的 、细胞间的 等功能密切相关。 特点：只分布在细胞膜的 表面。 糖类分子 糖蛋白 糖脂 外 识别 信息传递 细胞膜的结构和功能【P25】 01 4.细胞膜的特点： 结构特点 内容 具有 . 原因 构成膜的 都是 可以运动的 实例 质壁分离、变形虫运动、胞吞和胞吞、白细胞的吞噬作用 影响 温度：一定范围内，温度升高，膜的流动性 . 功能特性 内容 具有 . 表现 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. 原因 遗传性 . . 选择性 流动性 磷脂分子和大多数蛋白质分子 加快 选择透过性 决定 决定 载体种类和数量 【扩展】细胞膜的制备 01 ①实验材料：从肝细胞、植物细胞、蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞中 选择，应选择： 。 ②选材原因： a. ,细胞易吸水涨破。 b. ,易制得纯净的细胞膜。 无细胞壁 哺乳动物成熟红细胞(真核细胞) 无细胞核和众多细胞器 去核 去质 成熟 红细胞 右图是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。 (1)为什么两类药物的包裹位置各不相同？ 提示：由 构成的脂质体， 两层磷脂分子之间的部分是 的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中； 脂质体的内部是 的环境，能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。 【回归课本】脂质体（必修一.P46.拓展应用） 磷脂双分子层 疏水 水溶性 01 右图是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。 (2)请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？ 提示：由于脂质体是 构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生 ，也可能会以的 方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。 【回归课本】脂质体（必修一.P46.拓展应用） 融合 磷脂双分子层 胞吞 01 考向1 结合对细胞膜成分、结构的探索，考查生命观念【P26】 01 1.(2025·广东德顺区高三质检)下列关于细胞膜成分的探索历程中相关实验与结论之间对应关系错误的是(　　) 其中磷脂含量最多，×； 选项 实验 结论 A 脂溶性物质更容易通过细胞膜 推测细胞膜是由脂质组成的 B 对纯净的细胞膜进行化学分析 得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中胆固醇含量最多 C 人红细胞膜中脂质铺展成单分子层后，测得单分子层的面积是红细胞表面积的2倍 推断细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层 D 用蛋白酶处理细胞膜后， 其通透性改变 细胞膜中含有蛋白质 B 考向1 结合对细胞膜成分、结构的探索，考查生命观念【P26】 01 2.(2025·广东实验中学阶段考)在荧光标记的人、小鼠细胞融合实验中，当两种荧光分布均匀后继续观察，会发现荧光重新排布，聚集在细胞表面的某些部位(成斑现象)。在细胞中加入阻断细胞骨架形成的药物——细胞松弛素，膜蛋白流动性大大增加。下列叙述错误的是(　　) A.降低实验温度，红色荧光和绿色荧光混合均匀所用的时间可能会延长 B.细胞骨架对维持细胞的形态有重要作用 C.成斑现象进一步证明了膜蛋白的流动性 D.膜蛋白与细胞骨架结合导致流动性增强 D 温度降低影响蛋白质运动的速率，所以混合均匀所用时间可能会延长，√； 细胞骨架对维持细胞的形态有重要作用，√； 均匀后聚集在某些部位，能进一步证明膜蛋白的流动性，√； 阻断细胞骨架→流动性增加，说明膜蛋白与细胞骨架结合导致流动性减弱，×； 考向2 围绕细胞膜的结构与功能，考查结构与功能观【P26】 01 3.(2024·湖南卷，1)细胞膜上的脂类具有重要的生物学功能。 下列叙述错误的是(　　) A.耐极端低温细菌的膜脂富含饱和脂肪酸 B.胆固醇可以影响动物细胞膜的流动性 C.糖脂可以参与细胞表面识别 D.磷脂是构成细胞膜的重要成分 A 饱和脂肪酸的熔点较高，容易凝固，耐极端低温细菌的膜脂富含不饱和脂肪酸，×； 胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，其对于调节膜的流动性具有重要作用，√； 糖类分子+脂质→糖脂，糖脂可以参与细胞表面识别，√； 细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，√； 01 A.细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞内的相应受体 B.酶联受体是质膜上的蛋白质，具有识别、运输和催化作用 C.ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性 D.活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化 由图可以直接看出，该信号分子的受体位于细胞膜上，不在细胞内，×； 无法推出其具有运输作用，×； ATP水解释放的磷酸基团(不是磷酸分子)与应答蛋白结合，使其磷酸化，×； 活化的应答蛋白可能通过影响基因的表达从而引起细胞定向分化，√； 考向2 围绕细胞膜的结构与功能，考查结构与功能观【P26】 01 4.(2024·安徽卷，4)在多细胞生物体的发育过程中，细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的，某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是(　　) D 识别 催化 催化 【回归课本】ATP为主动运输供能示意图（必修一.P88） 01 跳出题海：五种常考的膜蛋白及其功能【P26】 01 信号分子(如激素、细胞因子、神经递质)的受体蛋白 (属于糖蛋白) 协助跨膜运输(协助扩散)， 如：水通道蛋白、神经冲动传导时的Na+、K+通道蛋白等 通过打开或关闭通道(改变蛋白质构象)控制物质进出 如好氧型细菌细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶， 此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶 用于细胞与细胞间相互识别(如精、卵细胞间的识别)的 糖蛋白 受体 蛋白 通道 蛋白 载体 蛋白 “酶” 蛋白 识别 蛋白 $$