
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.生命觀念——通過分析細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn),體會(huì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。
2.科學(xué)思維——結(jié)合細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型,掌握流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。
3.科學(xué)探究——通過分析細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索歷程,掌握科學(xué)探究的一般方法。
目標(biāo)一 細(xì)胞膜的功能
1.細(xì)胞膜的主要功能
(1)將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開
使細(xì)胞成為 相對(duì)獨(dú)立 的系統(tǒng),保障細(xì)胞 內(nèi)部環(huán)境 的相對(duì)穩(wěn)定。
(2)控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞
小提醒:臺(tái)盼藍(lán)染色法常用于鑒別動(dòng)物細(xì)胞活性。用它染色時(shí),死細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色,而活細(xì)胞不著色。
(3)進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流
探討 借助實(shí)例,分析細(xì)胞膜的功能
1.閱讀材料,回答問題:
材料1 生長(zhǎng)在水底淤泥中的蓮藕“出淤泥而不染”,它能從水和淤泥中吸收所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),并排出代謝廢物,而蓮藕不需要的物質(zhì)卻不會(huì)輕易進(jìn)入蓮藕細(xì)胞。
材料2
將正常玉米種子橫切后滴一小滴紅墨水,2 min 后用清水沖洗后,觀察發(fā)現(xiàn)種子胚的部分呈白色而胚乳部分呈紅色;若以煮熟的玉米種子進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),則發(fā)現(xiàn)胚和胚乳都被染成紅色。
(1)材料1蓮藕“出淤泥而不染”和材料2中新鮮玉米胚細(xì)胞不能被染色,體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有 的功能。
(2)材料2中,紅墨水中的顆粒物質(zhì)不能通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),胚乳和煮熟的玉米胚能夠被染色,原因是 。
2.結(jié)合教材“細(xì)胞間信息交流的方式舉例”回答下列問題:
(1)圖中①②③④所表示的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)的名稱分別是 。
(2)高等植物細(xì)胞間的胞間連絲、人體內(nèi)胰島素的作用過程、精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別和結(jié)合分別屬于上面的圖 (填圖編號(hào))。
【習(xí)題鞏固】
1.如圖表示細(xì)胞膜的功能模式圖。據(jù)圖分析,下列說法不正確的是( )
A.功能①在生命起源過程中具有重要作用
B.功能②表示進(jìn)入細(xì)胞的物質(zhì)對(duì)細(xì)胞都是有利的
C.胰島素調(diào)控生命活動(dòng)可用圖中③表示
D.相鄰的植物細(xì)胞可通過功能④進(jìn)行信息交流
2.(2023·河北張家口高一期中)如圖為細(xì)胞間信息交流的三種方式,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )
A.這三種方式中都需要信號(hào)分子與細(xì)胞膜上的受體進(jìn)行識(shí)別與結(jié)合
B.圖甲可表示胰島素經(jīng)血液運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞對(duì)其生命活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)
C.圖乙可表示同種動(dòng)物精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別和結(jié)合
D.圖丙可表示高等植物細(xì)胞間通過胞間連絲相互連接并進(jìn)行信息交流
目標(biāo)二、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索
1.對(duì)細(xì)胞膜成分的探索
2.細(xì)胞膜的成分
小提醒:細(xì)胞膜成分與功能的關(guān)系:功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜,蛋白質(zhì)的種類與數(shù)量就越多。
3.對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索
小提醒:(1)哺乳動(dòng)物的成熟紅細(xì)胞中沒有細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器,可獲得較為純凈的細(xì)胞膜。
(2)細(xì)胞膜的組成成分并不是不可變的。
(3)人細(xì)胞和小鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)只能證明細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)能夠運(yùn)動(dòng),還要結(jié)合其他實(shí)驗(yàn)才能證明細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。
探索細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)
1.分析細(xì)胞膜中磷脂分子的排布特點(diǎn)(磷脂分子的結(jié)構(gòu)如圖所示)
(1)將磷脂放入盛有水的容器中,下列能正確反映其分布特點(diǎn)的是_____。
(2)若細(xì)胞內(nèi)外均為水環(huán)境,細(xì)胞膜中的磷脂分子應(yīng)如何分布?請(qǐng)畫圖表示。
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2.分析細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)分子的排布特點(diǎn)
資料1 關(guān)于電鏡成像:電子束照射大分子物質(zhì),散射度高,呈暗帶;照射小分子物質(zhì),散射度低,呈亮帶。
(1)請(qǐng)根據(jù)資料1,分析羅伯特森在電鏡下看到細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)中蛋白質(zhì)的分布方式。
提示 蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)。
資料2 按照“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”模型,細(xì)胞膜的厚度應(yīng)該是單層磷脂厚度的兩倍,加上兩側(cè)的蛋白質(zhì),膜的總厚度應(yīng)當(dāng)超過20 nm。但是羅伯特森電鏡下的細(xì)胞膜的厚度約為7~8 nm。
(2)請(qǐng)根據(jù)資料2指出“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”模型的不足之處,并對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理推測(cè)。
提示 資料2表明:“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”模型中蛋白質(zhì)平鋪在磷脂雙分子層表面形成的膜厚度與真實(shí)所測(cè)不符。因此,蛋白質(zhì)不會(huì)只覆蓋在磷脂雙分子層兩側(cè),可能會(huì)有蛋白質(zhì)嵌入磷脂雙分子層。
資料3 20世紀(jì)60年代,冰凍蝕刻技術(shù)得到了應(yīng)用??茖W(xué)家將細(xì)胞進(jìn)行快速低溫冷凍,用冷刀將細(xì)胞標(biāo)本驟然沖斷開。這時(shí),磷脂雙分子層的疏水端裂開,從而顯示出蛋白質(zhì)顆粒在膜之中的真實(shí)分布情況。通過一定的技術(shù)處理,科學(xué)家在電子顯微鏡下觀察到,細(xì)胞膜的外層磷脂和內(nèi)層磷脂表面都有凸起的蛋白質(zhì)顆粒,
(3)通過冰凍蝕刻實(shí)驗(yàn)結(jié)果,你可以得出什么結(jié)論?
提示 蛋白質(zhì)分子鑲嵌、部分或全部嵌入、貫穿于磷脂雙分子層。
拓展延伸 哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞在發(fā)育成熟的過程中,細(xì)胞核逐漸退化,為攜帶氧的血紅蛋白騰出空間。成熟的紅細(xì)胞一般不含細(xì)胞器且取材方便,因此,哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞是獲得純凈細(xì)胞膜的好材料。
【習(xí)題鞏固】
3.如圖表示各種細(xì)胞膜組成成分的含量,圖示能說明的是( )
A.構(gòu)成細(xì)胞膜的主要成分是蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和糖類
B.細(xì)胞膜中的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)含量的變化與細(xì)胞膜的功能有關(guān)
C.細(xì)胞膜的功能越簡(jiǎn)單,所含蛋白質(zhì)的數(shù)量越多
D.蛋白質(zhì)在進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流中具有重要作用
4.(2023·云南德宏高一統(tǒng)考)人類對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷程,下列結(jié)論(假說)錯(cuò)誤的是( )
A.脂溶性物質(zhì)更易通過細(xì)胞膜,由此推測(cè)細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的
B.熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合,說明細(xì)胞膜具有流動(dòng)性
C.電鏡下細(xì)胞膜呈暗—亮—暗結(jié)構(gòu),羅伯特森認(rèn)為生物膜由脂質(zhì)—蛋白質(zhì)—脂質(zhì)構(gòu)成
D.提取人成熟紅細(xì)胞的脂質(zhì)鋪展成的單分子層,其面積是紅細(xì)胞表面積的2倍,由此推測(cè)細(xì)胞膜中的磷脂分子排列為連續(xù)的兩層
目標(biāo)三、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容
1.結(jié)構(gòu)模型
小提醒:糖被是糖蛋白或糖脂中的糖類分子,與細(xì)胞識(shí)別和信息傳遞有關(guān)。
2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
探討 分析細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型,提高模型構(gòu)建能力
目前,細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型已被大多數(shù)人所接受,下圖就是流動(dòng)鑲嵌模型的示意圖。
(1)圖中[①] 蛋白質(zhì) 的基本組成單位是 氨基酸 。構(gòu)成細(xì)胞膜基本支架的是[④] 磷脂雙分子層 。
(2)與細(xì)胞膜的識(shí)別功能有關(guān)的結(jié)構(gòu)是[③] 糖蛋白 。
(3)位于細(xì)胞膜外側(cè)的是 A (填“A”或“B”),判斷的依據(jù)是 A側(cè)有糖蛋白 。
(4)根據(jù)細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型,分析膜上的蛋白質(zhì)分子是如何排布的?這種排布是對(duì)稱的嗎?
(5)細(xì)胞中的其他生物膜均有與此相似的結(jié)構(gòu),但執(zhí)行的具體功能卻有很大區(qū)別,其主要原因是什么?
1.細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型
(1)細(xì)胞膜中的脂質(zhì)除磷脂外,還有一些糖脂和膽固醇。
(2)糖脂和糖蛋白都分布于細(xì)胞膜的外表面。
(3)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)分子并不是均勻分布的,而是呈不對(duì)稱性分布。
2.細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能特性
(1)區(qū)別
(2)聯(lián)系
細(xì)胞膜的流動(dòng)性是其表現(xiàn)選擇透過性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。只有細(xì)胞膜具有流動(dòng)性,細(xì)胞才能完成各項(xiàng)生理功能,才能表現(xiàn)出選擇透過性。事實(shí)上,只有活細(xì)胞才具有膜的流動(dòng)性和選擇透過性。
【習(xí)題鞏固】
5.如圖為細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型示意圖,a、b表示細(xì)胞膜的兩側(cè)。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是( )
A.細(xì)胞膜因具有圖中①表示的基本支架而具有對(duì)稱性
B.動(dòng)物細(xì)胞吸水時(shí),圖中①的厚度會(huì)變小
C.圖中a側(cè)具有糖蛋白,是細(xì)胞膜的外側(cè)
D.細(xì)胞膜具有流動(dòng)性與圖中①③都有關(guān)
6.磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體可以作為藥物的運(yùn)載體。在脂質(zhì)體中鑲嵌抗體,通過抗體與特定細(xì)胞結(jié)合可實(shí)現(xiàn)定向給藥。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )
A.藥物1是水溶性的,藥物2是脂溶性的
B.脂質(zhì)體定向給藥時(shí)需要和細(xì)胞膜上的特異性受體結(jié)合
C.脂質(zhì)體具有兩層磷脂分子層
D.脂質(zhì)體的成分與細(xì)胞膜相同,都含有磷脂和蛋白質(zhì)
項(xiàng)目
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——流動(dòng)性
功能特性——
選擇透過性
基礎(chǔ)
磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子都是運(yùn)動(dòng)的
膜上含有轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白
意義
保證細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸、信息交流、分裂和融合等生命活動(dòng)的進(jìn)行
控制物質(zhì)進(jìn)出
表現(xiàn)
分泌蛋白的分泌、變形蟲的運(yùn)動(dòng)、吞噬細(xì)胞的吞噬
有些物質(zhì)可進(jìn)入細(xì)胞,有些物質(zhì)不能進(jìn)入
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