第1节 细胞膜的结构和功能课件PPT

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解读教材章首图文培养学习志向·勇担社会责任章首页以我国科学工作者人工合成胰岛素的伟大成就为例，通过人工化学合成与胰岛细胞生物合成的比较，说明人工合成的艰难与细胞生物合成的“轻而易举”。细胞何以把一个靠人力完成非常艰难的工作变得轻而易举呢？请同学们思考：细胞是不是有合成胰岛素的特定结构？细胞中是不是有一条条“生产线”呢？实际上细胞中各细胞器是分工和协作的，细胞是一个整体。接着，教材以类比的方式说明：单纯的建筑材料不能让人居住，建筑材料必须以一定的方式搭建起房屋才能成为居所。同样地，组成细胞的分子机械地堆放在一起，它们不能进行生命活动；这些分子必须有序地组成细胞的结构，才能进行生命活动。这里包含了两层意思：一是物质必须形成特定的结构才能发挥功能，二是细胞的不同结构间需要协调配合才能有序、高效地完成生命活动。本章将带领同学们探求“细胞到底有什么样的精巧结构？它们又是如何协调配合着完成生命活动的呢？”这些问题。本章题图是细胞三维结构模式图，显示了细胞核的核仁、核孔等结构，以及线粒体、内质网和核糖体等细胞器。这么多的复杂“组件”，要在小小的细胞里有序地组合成一个系统，可见细胞是多么的“精巧”。教材章题图上压图文字借翟中和院士《细胞生物学》中的话表达了这样的含义。理清本章架构初识概念体系·具备系统思维第1节　细胞膜的结构和功能【主干知识梳理】一、细胞膜的功能1．将细胞与外界环境分隔开细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，保障了细胞 的相对稳定。2．控制物质进出细胞内部环境3．进行细胞间的信息交流(1)通过 传递信息。(2)通过 直接接触传递信息。(3)通过 传递信息。化学物质细胞膜细胞通道二、细胞膜成分和结构的探索1．对细胞膜成分的探索(1)对细胞膜成分的早期探索历程脂质磷脂磷脂胆固醇两蛋白质续表(2)细胞膜的成分①细胞膜主要由 组成，此外，还有少量的 。在组成细胞膜的脂质中， 最丰富，此外还有少量的 。② 在细胞膜行使功能方面起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的 就越多。脂质和蛋白质糖类磷脂胆固醇种类与数量蛋白质2．对细胞膜结构的探索蛋白质—脂肪—蛋白质流动镶嵌模型流动性三、流动镶嵌模型的基本内容1．结构模型 2．结构特点：具有一定的 。流动性【教材微点发掘】结合教材第42页有关磷脂分子的示意图，思考并讨论下列问题：(1)磷脂分子含有的元素组成是________________________________________。答案：C、H、O、N、P(2)水是一种极性溶剂，根据磷脂分子的结构特点在右图画出它在水—空气界面上的分布情况(用 表示磷脂分子)。答案：(3)单纯的磷脂分子在水中可以形成双层脂分子的球形脂质体(如图)，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。脂质体中，在b处嵌入脂溶性药物，在a处嵌入水溶性药物。①为什么两类药物的包裹位置各不相同？提示：构成细胞膜的磷脂双分子层，其中磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的，所以a是亲水性的物质，b是疏水性的脂溶性的物质。②脂质体到达细胞后，药物是如何进入细胞内发挥作用的？提示：细胞膜主要是由磷脂双分子层构成的，也含有脂质，利用图中脂质体可以和细胞膜融合的特点，将药物送入靶细胞内部。 教材问题提示(一)《思考·讨论》之对细胞膜成分的探索(教材第42页)1．最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析得出的。2．因为磷脂分子的“头部”亲水，“尾部”疏水，所以在水—空气的界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，“尾部”则朝向空气的一面。科学家因测得从哺乳动物成熟的红细胞中提取的脂质，铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层这一结论。3．由于磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”，在水溶液中，朝向水的是“头部”，“尾部”受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时，磷脂分子的“尾部”相对排列在内侧，“头部”则分别朝向两侧水的环境，形成磷脂双分子层。细胞的内外环境都是水溶液，所以细胞膜磷脂分子的“头部”向着膜的内外两侧，而“尾部”相对排在内侧，形成磷脂双分子层。4．如果将磷脂分子置于水—苯的混合溶剂中，磷脂的“头部”将与水接触，“尾部”与苯接触，磷脂分子分布成单层。(二)旁栏思考(教材第45页)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；二是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。新知探究(一)　细胞膜的功能【拓展·深化】1．细胞膜的功能图解2．细胞间信息交流的三种方式(1)一些细胞，如内分泌细胞分泌的一些物质(如激素)，通过血液的传递运送到作用部位的细胞(靶细胞)，被靶细胞的细胞膜上的受体(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)。【典题·例析】[典例1]　在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属离子对水的污染。这是试图模拟细胞膜的 (　　)A．将细胞与外界环境分隔开的功能B．控制物质进出细胞的功能C．进行细胞间信息交流的功能D．具有免疫的功能[解析]　由题干信息“有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧”体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能。故选B。[答案]　B[延伸思考]生长在水底淤泥中的莲藕“出淤泥而不染”，它能从水和淤泥中吸收所需的营养物质，并排出代谢废物，而莲藕不需要的物质却不会轻易进入莲藕细胞。莲藕“出淤泥而不染”的事例说明细胞膜具有什么功能？这种功能的具体体现是什么？提示：控制物质进出细胞的功能。主要体现在对营养物质的吸收及对有害废物的排出，以及防止病菌、病毒的侵入等方面。[典例2]　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]　图示所示的是细胞间进行信息交流的一种方式，A正确；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，B正确；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，D正确。[答案]　C易错提醒细胞间信息交流的两个提醒(1)三种信息交流方式是发生于细胞与细胞之间的，而不是细胞内的信息交流。(2)通过化学物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息都依赖于细胞膜上的受体蛋白，但是通过细胞通道的信息交流不需要受体。【应用·体验】1．最新研究发现，内皮素在皮肤中分布不均是造成色斑的主要原因。内皮素拮抗剂可以进入皮肤和细胞膜上的黑色素受体结合，使内皮素失去作用。下列有关叙述错误的是 (　　)A．该研究说明细胞膜具有信息交流的功能B．内皮素拮抗剂与内皮素结构相似C．当内皮素拮抗剂与黑色素受体结合以后，内皮素就不能再与其膜受体结合了D．该研究说明细胞膜具有控制物质进出细胞的功能解析：细胞膜上的受体识别相应的信号分子并与之结合来完成信息传递的过程，属于细胞膜的信息交流功能，A正确，D错误；根据题干信息分析可知，内皮素拮抗剂与内皮素结构相似，B正确；根据题干信息“内皮素拮抗剂可以进入皮肤和细胞膜上的黑色素受体结合，使内皮素失去作用”可知，当内皮素拮抗剂与黑色素受体结合以后，内皮素就不能再与其膜受体结合了，C正确。答案：D2．据图分析细胞膜的功能及特点。提示：据图可知，细胞膜能控制物质进出细胞，细胞需要的物质才能进入细胞，但是对细胞有害的病菌和病毒有时候也能进入细胞，说明这种控制作用是相对的。新知探究(二)　细胞膜的成分和结构【探究·深化】[问题驱动]　 1．许多有关细胞膜化学组成的资料，都来自细胞膜(尤其是红细胞膜)的研究。下表是猪的几种细胞的细胞膜组成成分，回答问题：(1)不同细胞的细胞膜各种成分的含量完全相同吗？提示：不完全相同。(2)上述几种细胞膜的脂质成分中哪种含量最丰富？提示：磷脂含量最丰富。(3)小肠绒毛上皮细胞膜蛋白质含量最高，功能也最复杂，这说明什么？提示：说明蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用。2．科学家用荧光分子标记细胞的膜蛋白，然后用高能激光束照射质膜的某一区域，使该区域内的荧光分子发生不可逆的破坏，这一区域称为光漂白区。继续观察，可以发现光漂白区逐渐重新出现荧光(如图)。光漂白区重新出现荧光的原因是什么？质膜是静态的还是具有一定流动性的？提示：是由于质膜上其他区域的蛋白质流动到光漂白区呈现的荧光。质膜是具有一定的流动性的。[重难点拨]　 1．生物膜的流动镶嵌模型(1)细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇。(2)糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。(3)脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的，而是呈不对称性分布。2．细胞膜的结构特点——流动性(1)结构基础：磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。(2)生理意义：保证了细胞的物质运输、信息交流、分裂和融合等正常生命活动的进行。(3)表现：分泌蛋白的分泌、细胞膜厚度的改变、动物细胞吸水膨胀和失水皱缩、变形虫的运动等，都体现了细胞膜的流动性。【典题·例析】[典例1]　如图表示各种细胞膜组成成分的含量，图示能说明的是 (　　)A．构成细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质和糖类B．细胞膜中的脂质和蛋白质含量的变化与细胞膜的功能有关C．细胞膜的功能越简单，所含蛋白质的数量越多D．蛋白质在进行细胞间的信息交流中具有重要作用[解析]　由题图中数据可知，细胞膜的组成成分有蛋白质、脂质和糖类，但主要成分是蛋白质和脂质，A错误；细胞膜的功能越复杂，其蛋白质的种类和数量越多，C错误；蛋白质在细胞间的信息交流中有重要作用，但由图中信息不能得出该结论，D错误。[答案]　B[典例2]　如图为生物膜流动镶嵌模型的模式图。下列有关叙述正确的是 (　　)A．若该生物膜表示动物细胞膜，则其脂质成分就是图中的a(磷脂)B．若该生物膜表示细胞膜，则在结构上其存在双层膜C．若该生物膜表示某细胞器膜，则a种类的多样性决定了膜功能的多样性D．若该生物膜表示人体消化道上皮细胞的细胞膜，则b与细胞的表面识别和信息交流有关[解析]　图中a表示磷脂分子，b表示糖蛋白，c表示蛋白质。若该生物膜表示动物细胞膜，则其脂质成分除磷脂外，还应该有胆固醇等，A错误；若该生物膜表示细胞膜，则其在结构上具有磷脂双分子层，而不是具有双层膜，B错误；若该生物膜表示某细胞器膜，则膜上蛋白质(c)种类的多样性决定了膜功能的多样性，C错误；此外，糖蛋白的种类差异也会导致膜功能的不同，而a为磷脂。细胞膜外表面的糖蛋白与细胞识别和信息交流有关，D正确。[答案]　D【应用·体验】1．(2021年1月新高考8省联考·重庆卷)生物膜的流动镶嵌模型并不完美，以下现象不能用细胞膜的流动镶嵌模型解释的是 (　　)A．小鼠细胞和人细胞的融合B．胆固醇容易经细胞膜进入细胞C．神经细胞的细胞膜对离子的选择通透性D．生物膜中不同位置的脂质和蛋白质的种类不同解析：小鼠细胞和人细胞的融合实验体现了细胞膜的流动性，胆固醇为脂溶性物质容易通过细胞膜需借助于膜的流动性，神经细胞的细胞膜对离子的选择通透性，是以细胞膜的流动性为基础的，均可以用细胞膜的流动镶嵌模型解释，A、B、C错误；生物膜中不同位置的脂质和蛋白质的种类不同，只能说明生物膜由蛋白质和脂质分子组成，不能用生物膜的流动镶嵌模型解释，D正确。答案：D2．植物的花粉四处飞扬，却只有落在同种植物的柱头上才会萌发，落到其他植物的柱头上不会萌发。经研究发现，以上事实是由于细胞之间存在着识别作用，这种识别作用与细胞膜的哪种成分有关 (　　)A．糖蛋白　　　　　 B．磷脂C．糖脂 D．胆固醇解析：糖蛋白与细胞膜的识别作用有关。故选A。答案：A3．如图为细胞膜的亚显微结构示意图，图中“ ”表示 物质a，下列相关叙述错误的是 (　　)A．①是糖蛋白，与细胞表面的识别有密切关系B．②是磷脂双分子层，构成细胞膜的基本支架C．③是蛋白质，在不同的细胞膜中其含量不同D．图中所示的物质a是从膜外进入到膜内解析：糖蛋白位于细胞膜外，因此图中所示的物质a是从膜内出去到膜外。故选D。答案：D科学探究——细胞膜成分和功能的实验探究1．细胞膜成分的鉴定2．细胞膜功能的实验验证(1)控制物质进出功能的验证(2)识别功能的验证【素养评价】1．取细胞膜上糖蛋白成分相同的两种海绵动物，将其细胞都分散成单个后混合培养，发现两种细胞能够结合在一起；但将细胞膜上糖蛋白成分不相同的两种海绵动物的细胞分散后混合培养，发现两种细胞不能结合在一起。这一实验现象说明细胞膜上的糖蛋白与 (　　)A．细胞间的相互识别有关 B．细胞的分泌作用有关C．细胞间的免疫作用有关 D．细胞的物质交换有关解析：细胞膜上糖蛋白的成分相同，两种细胞就能够结合在一起；细胞膜上糖蛋白的成分不相同，两种细胞就不能结合在一起，这说明糖蛋白与细胞之间的相互识别有关。故选A。答案：A2．水溶性染色剂(PI)能与核酸结合而使细胞核着色，可将其应用于细胞死活的鉴别。将细胞浸泡于一定浓度的PI中，仅有死亡细胞的核会被染色，活细胞则不着色，但将PI注射到活细胞中，则细胞核会着色。利用PI鉴别细胞死活的基本原理是 (　　) A．死细胞与活细胞的核酸结构不同B．死细胞与活细胞的核酸含量不同C．活细胞能分解染色剂PID．活细胞的细胞膜能阻止PI的进入解析：死细胞的细胞膜对物质进出细胞失去了控制作用；活细胞的细胞膜具有选择透过性，能控制物质进出细胞。故选D。答案：D　3．科学工作者用不同颜色的荧光染料分别标记人和鼠细胞的膜蛋白后，进行细胞融合实验(如图所示)。该实验说明 (　　)A．膜蛋白是可以移动的B．两种细胞的膜蛋白种类相同C．膜蛋白可以起生物催化作用D．膜蛋白能控制某些物质出入细胞解析：用发红色荧光的染料标记人细胞的膜蛋白，用发绿色荧光的染料标记鼠细胞的膜蛋白，然后诱导二者融合。开始时融合细胞的一半发红色荧光，一半发绿色荧光，一段时间后，两种颜色的荧光均匀分布。这说明膜蛋白是可以运动的。故选A。答案：A“课时跟踪检测”见“课时跟踪检测（九）” (单击进入电子文档)