高中生物苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第二章 细胞的结构和生命活动第二节 细胞——生命活动的基本单位第1课时学案

这是一份高中生物苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第二章 细胞的结构和生命活动第二节 细胞——生命活动的基本单位第1课时学案，共9页。学案主要包含了细胞质膜的成分和结构，细胞质膜的功能，细胞壁等内容，欢迎下载使用。

一、细胞质膜的成分和结构
1．成分：细胞质膜主要由脂质和蛋白质组成。其中，脂质约占细胞质膜总重量的50%，蛋白质约占40%。在组成细胞质膜的脂质中，含量最高的是磷脂。
2．结构
(1)人、鼠细胞融合实验表明，细胞质膜具有一定的流动性。
(2)1972年，科学家提出了细胞质膜结构的流动镶嵌模型。
①磷脂双分子层构成了细胞质膜的基本支架。
②细胞质膜上的蛋白质分子，有的镶在磷脂双分子层的内侧或外侧，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿整个磷脂双分子层。
③蛋白质分子和磷脂分子具有一定的流动性。
④在细胞质膜的表面，还有一些糖分子聚合形成短的糖链，再与蛋白质或脂质分子相结合，形成糖蛋白或糖脂。这些糖链绝大多数都位于细胞质膜的外侧。
二、细胞质膜的功能
1．细胞质膜控制着细胞与周围环境的物质交换。
(1)细胞需要的营养物质通过细胞质膜从外界进入细胞。
(2)细胞内合成的激素、抗体等物质经细胞质膜运输到细胞外。
(3)细胞代谢产生的废物等，也经细胞质膜排出。
2．细胞质膜将每个细胞与周围环境分隔开，维持着细胞内部环境的相对稳定。
3．细胞之间的信息交流通常依靠细胞质膜上的蛋白质分子完成，功能越复杂的细胞，细胞质膜上蛋白质的种类和数量往往越多。
(1)发挥作用分子：细胞质膜表面的糖蛋白和糖脂。
(2)作用机理：细胞质膜上的受体大多是糖蛋白，它们能识别信号分子(能与受体结合并传递信息的分子)并与之结合，实现细胞识别和信息传递的功能。
(3)作用方式：
①相邻细胞之间的细胞质膜相互接触，信息传递可通过信号分子与受体的结合而完成。
②相距较远的细胞，信号分子的传递需借助于体液。
③在某些植物中，相邻细胞之间可通过胞间连丝传递信息。胞间连丝贯穿细胞壁沟通相邻的细胞，是细胞间物质运输与信息传递的重要通道。
三、细胞壁
1．植物细胞的细胞壁
(1)主要成分：多糖(如纤维素、果胶)
(2)功能：具有维持细胞形态、保护细胞内部结构等作用。
2．细菌细胞壁
(1)主要成分：肽聚糖、磷壁酸、脂质和蛋白质。
(2)细菌对青霉素的敏感性：
①肽聚糖为多层的细菌，对机械力抗性强，对青霉素敏感。
②肽聚糖为单层的细菌，对机械力抗性弱，对青霉素不敏感。
3．真菌细胞壁
(1)主要成分：多糖，还有少量的蛋白质和脂质。
(2)低等真菌的细胞壁成分以纤维素为主，酵母菌以葡聚糖为主，高等陆生真菌以几丁质为主。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．构成细胞质膜的脂质主要有磷脂、脂肪和胆固醇。( )
2．细胞质膜中有的蛋白质分子上连有多糖分子聚合形成的短糖链，这些糖链绝大多数分布在细胞质膜的内侧。( )
3．功能越复杂的细胞，细胞质膜上蛋白质的种类和数量相对越多。( )
4．构成细胞质膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的，所以细胞质膜具有一定的流动性。( )
5．细胞质膜上的受体大多是糖脂。( )
6．所有细胞细胞壁的主要成分都是纤维素和果胶等多糖。( )
提示：1.× 脂肪不是构成细胞质膜的成分。
2．× 糖链绝大多数分布在细胞质膜的外侧。
3．√ 4.√
5．× 细胞质膜上的受体大多是糖蛋白。
6．× 细菌细胞壁的主要成分有肽聚糖等。
细胞质膜的成分和结构
1．细胞质膜的成分
2.细胞质膜的结构特点与功能特性
磷脂分子、磷脂双分子层和生物膜的关系
(1)结构关系
磷脂分子eq \(――――――→,\s\up10(聚集成两层),\s\d10(头向外，尾向内))eq \a\vs4\al(磷脂双,分子层)eq \(――――――→,\s\up10(＋蛋白质等))生物膜
(2)数量关系
1层生物膜eq \(―――→,\s\up10(相当于))eq \a\vs4\al(1层磷脂,双分子层)eq \(―――→,\s\up10(相当于))2层磷脂分子
深化探究：1.怎样区分显微镜视野中的气泡和细胞？光学显微镜下能看见细胞质膜吗？
提示：气泡是光亮的，里面只有空气。细胞是一个具有细胞质膜、细胞核和细胞质的复杂结构，而且是一个立体的结构，在显微镜下，通过调节焦距可以观察到细胞的不同层面。光学显微镜下不能看见细胞质膜，但是能够观察到细胞与外界环境之间是有界限的。
2．科学家用电子显微镜清晰地观察到细胞质膜之前，已经能够确定细胞质膜的存在了。请问科学家是怎样确定细胞质膜的存在的？
提示：在电子显微镜诞生之前，科学家已经能够确定细胞质膜的存在了。依据的实验事实主要有：进入活细胞的物质要通过一道选择性的屏障，并不是所有的物质都能进入细胞；用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能很快逸出细胞；在光学显微镜下看到，用微针触碰细胞表面时，细胞表面有弹性，可以伸展；用微针插入细胞内，细胞表面有一层结构被刺破；如果细胞表面结构受损面过大，细胞就会死亡。
1．(多选)1972年，桑格和尼克森提出了关于生物膜分子结构的流动镶嵌模型，下列叙述错误的是( )
A．图中a与细胞识别有关，细胞的识别是信息传递的过程
B．图中c分子具有亲水的磷酸“头”部和疏水的脂肪酸“尾”部
C．图中b构成细胞质膜的基本支架，其上物质的分布是对称的
D．图中d的分布状态有两种：镶在表面或贯穿于整个磷脂双分子层
CD [图中a是糖蛋白，只分布在细胞质膜外侧，具有识别功能，参与细胞间的信息交流，A正确；图中c为磷脂分子，具有亲水的磷酸“头”部和疏水的脂肪酸“尾”部，B正确；图中b为磷脂双分子层，构成了细胞质膜的基本支架，其上分布的蛋白质具有不对称性，C错误；图中d为蛋白质分子，其分布状态有三种：镶在表面、部分或全部嵌入磷脂双分子层或贯穿于整个磷脂双分子层，D错误。]
2．关于细胞质膜流动性的叙述正确的是( )
A．因为磷脂分子有头和尾，磷脂分子利用尾部摆动在细胞质膜上运动，使细胞质膜具有流动性
B．因为蛋白质分子无尾，不能运动，所以它与细胞质膜的流动性无关
C．细胞质膜的流动性是指蛋白质载体的翻转运动，与磷脂分子无关
D．细胞质膜流动性与磷脂分子和蛋白质分子都有关
D [磷脂双分子层构成细胞质膜的基本支架，这个支架不是静止的，具有流动性。构成细胞质膜的蛋白质分子大多数也是可以运动的。]
细胞质膜的功能
1．细胞质膜的功能图解
2．细胞间信息交流的三种方式
(1)一些细胞如分泌细胞分泌一些物质如激素，通过血液的传递运送到作用部位的细胞(靶细胞)，被靶细胞质膜上的受体(成分为糖蛋白)识别，引起靶细胞的生理反应(图示如下)。
eq \x(内分泌细胞)eq \(――→,\s\up10(产生))eq \x(激素)eq \(――→,\s\up10(体液),\s\d10(运输))eq \x(靶细胞)
(2)
相邻两个细胞的细胞质膜直接接触，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)相邻植物细胞间传递信息主要是通过植物细胞间的胞间连丝来实现的(图示如下)。
3．细胞质膜功能的探究方法
(1)控制物质进出功能的验证
(2)识别功能的验证
4．细胞质膜结构特点和功能特性
(1)区别：流动性是细胞质膜的结构特点，此特点主要受温度影响，在一定范围内，温度越高，细胞质膜的流动性越大；而选择透过性是细胞质膜的功能特性，影响此特性的内因是细胞质膜上蛋白质的种类和数量。
(2)联系：细胞质膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞质膜具有流动性，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：
实践应用：1.生长在水底淤泥中的莲藕“出淤泥而不染”。莲藕“出淤泥而不染”的事例说明细胞质膜具有什么功能？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有害废物的排出，防止病菌、病毒的侵入等方面。
2．植物传粉后，同种和不同种的花粉都会落到雌蕊的柱头上，同种的花粉能萌发，异种的花粉不能萌发。雌蕊和花粉是通过什么相识别的？这体现了该结构的什么功能？
提示：通过细胞质膜相识别。体现了细胞质膜进行细胞间信息交流的功能。
1．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。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PI
D．活细胞的细胞质膜能阻止PI的进入
D [活细胞的细胞质膜可选择出入细胞的物质，以维持正常的生命活动。水溶性染色剂(PI)不是细胞所需物质，因而不能通过活细胞的细胞质膜。细胞死亡后，细胞质膜及其他生物膜的选择透过性丧失，溶于水中的物质(如PI)都可以通过，从而使细胞核着色。]
2．如图为细胞间信息交流的一种方式，下列有关叙述不正确的是( )
A．图中反映了细胞质膜具有细胞间信息交流的功能
B．图中乙细胞表示靶细胞
C．图中a表示信号分子(如激素)
D．图中b表示细胞质膜上的信号分子
D [题图为细胞间进行信息交流的间接传递方式。甲细胞为发出信号的细胞，乙细胞为靶细胞，图中b表示细胞质膜上的受体，其化学本质为蛋白质。]
[课堂小结]
1．细胞质膜由脂质、蛋白质、糖类组成，下列关于其成分和功能的说法正确的是( )
A．脂质丰富的细胞质膜功能复杂
B．蛋白质种类和数量多的细胞质膜功能复杂
C．糖类的多少决定着细胞质膜功能的复杂程度
D．脂质含量达50%对细胞质膜的功能起决定性作用
B [细胞质膜主要由磷脂和蛋白质构成，其中蛋白质在细胞质膜行使其功能时起重要作用。]
2．(多选)下图所示为细胞质膜的亚显微结构模式图，下列有关叙述正确的是( )
A．①表示细胞质膜外表面有些糖分子与膜蛋白结合为糖蛋白
B．②和③大都是运动的
C．③构成细胞质膜的基本支架，与物质进出无关
D．细胞质膜为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境
ABD [细胞质膜上的糖蛋白有识别作用，它由糖类和蛋白质组成，位于细胞质膜的外表面，A正确；构成细胞质膜的磷脂分子和蛋白质分子大多是可以运动的，即细胞质膜具有一定的流动性，B正确；磷脂双分子层构成细胞质膜的基本支架，像甘油等物质容易通过细胞质膜，与脂类分子密切相关，C错误；细胞质膜使细胞与周围环境隔开，从而使细胞相对独立，维持着相对稳定的内部环境，保证了细胞内各项生命活动的顺利进行，D正确。]
3．透析型人工肾的关键材料是一种人工合成的膜材料——血液透析膜，当病人的血液流经人工肾时，血液透析膜把病人的代谢废物透析掉，然后干净的血液返回病人体内。这是模拟的细胞质膜的什么功能( )
A．将细胞与外界环境分隔开
B．控制物质进出细胞
C．免疫作用
D．进行细胞间的信息交流
B [由题意可知，透析型人工肾的作用是把病人血液中的代谢废物透析掉，其他物质保留在血液内，这模拟了细胞质膜控制物质进出细胞的功能。]
4．在哺乳动物受精过程中，精子能够与卵细胞相互识别，精子将其头部钻入卵细胞中，与卵细胞发生结合，当一个精子进入后，卵细胞质膜发生变化，不再让其他精子进入。这一现象体现出细胞质膜能够( )
A．保障细胞内部环境的相对稳定
B．控制物质进出细胞
C．使卵细胞摄入所需要的精子
D．进行细胞间的信息交流
D [细胞质膜具有多种重要功能，精卵之间的相互识别与结合，靠的是细胞质膜上对应的糖蛋白与信息分子，是一种信息交流过程。]
5．下图表示细胞质膜的亚显微结构，请据图回答下列问题：
(1)细胞质膜的基本支架是[ ]____________。
(2)该结构的基本功能是__________________，与此相关的对生命活动至关重要的特性是____________。
(3)细胞识别、物质的跨膜运输等与图中__________(填图中字母)有关。
(4)叶绿体和线粒体等细胞结构中均有此结构，但执行的具体功能有很大区别，具体原因是图中____________(填图中字母)不同。
(5)有人发现，在一定温度条件下，细胞质膜中的脂质分子均垂直排列于细胞质膜表面。当温度上升到一定程度时，细胞质膜的脂质分子有75%排列不整齐。细胞质膜厚度变小，而细胞质膜表面积扩大。对于细胞质膜的上述变化，合理的解释是______________________________________。
[答案] [解析] 磷脂双分子层构成了细胞质膜的基本支架；细胞质膜的结构特点是具有一定的流动性，有利于细胞生命活动的正常进行；细胞质膜除了具有保护细胞内部结构的功能以外，还有控制物质出入细胞的功能，即其生理特性是具有选择透过性；细胞质膜的选择透过性对于细胞的生命活动至关重要，不同的膜结构其蛋白质不同，它们执行的具体功能就有很大的区别；构成细胞质膜的脂质分子和蛋白质分子大都可以运动，影响脂质运动的因素有多种，温度是其中的重要因素，在一定范围内升高温度，能增强脂质的流动性。
[答案] (1)B 磷脂双分子层
(2)保护和运输(控制物质的出入)功能 选择透过性
(3)A (4)A (5)细胞质膜具有流动性
课标内容要求
核心素养对接
1．概述细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流。
2．阐明质膜具有选择透过性。
1．生命观念——说出细胞质膜的成分、结构与功能之间的关系。
2．科学思维——说明细胞质膜的流动镶嵌模型，尝试制作细胞质膜的结构模型。
3．科学探究——尝试提出质膜的结构特点假说，并进一步设计实验验证。
成分
所占比例
在细胞质膜构成中的作用
脂质
约50%
其中磷脂是构成细胞质膜的重要成分，另外还有少量糖脂、胆固醇
蛋白质
约40%
细胞质膜的功能主要由其上的蛋白质来行使，功能越复杂的膜，其蛋白质的种类和数量越多
糖类
约2%～10%
与膜蛋白或膜脂结合成糖蛋白或糖脂，分布在细胞质膜的外表面，与细胞的信息交流有关
项目
内容
原因
实例
影响因素
结构特点
一定的流动性
构成细胞质膜的磷脂分子和蛋白质分子不是静止的，而是可以运动的
变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐
温度(在一定范围内，温度越高，细胞质膜的流动性越大)
功能特性
选择透过性
遗传特性
↓决定
载体种类、数量
↓决定
选择透过性
植物对离子的选择性吸收、神经细胞对K＋的吸收和Na＋的排出
(1)内因：细胞质膜上蛋白质的种类和数量；
(2)外因：温度、pH、O2等影响呼吸作用的因素
二者关系
知识网络构建
核心语句背诵
1.细胞质膜主要由脂质和蛋白质组成。
2.功能越复杂的细胞质膜，蛋白质的种类和数量越多。
3.磷脂双分子层构成细胞质膜的基本支架。
4.构成细胞质膜的磷脂和大多数蛋白质分子是可以运动的。
5.糖蛋白、糖脂绝大多数分布于细胞质膜的外表面，与细胞识别作用有关。
6.细胞质膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特性是具有选择透过性。
7.细胞质膜的功能：(1)控制着细胞与周围环境的物质交换；(2)细胞之间的信息交流通常依靠细胞质膜上的蛋白质完成；(3)将每个细胞与周围环境分隔开，维持着细胞内部环境的相对稳定。