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第三章 细胞的结构 第1课时 细胞膜——系统的边界

<学习目标> 1.说出细胞膜的制备方法 2.科学家对细胞膜结构的探索过程 3.简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容 4.举例说明生物膜具有流动性特点

5.举例说出细胞膜是选择透过性 6.举例说明细胞膜的功能

<课前准备> 细胞中生物大分子的组成元素: 蛋白质 ，核酸 ，糖类 ，脂质 。 <学习过程> 学习活动单一、细胞膜的制备和成分

思考一：

制备细胞膜应选用什么细胞？为什么？为什么不用植物细胞？

*相关知识 植物细胞壁：成分： 作用： 特性： 实验原理：将红细胞放入 中，水会通过 作用进入红细胞，红细胞 ，使细胞内物质流出，再经 处理，从而得到纯净的细胞膜。

实验过程：

选材：猪（或牛、羊、人）的新鲜的红细胞稀释液（用生理盐水稀释，维持红细胞的正常形态）

↓

制作装片：用滴管取一滴红细胞稀释液滴在载玻片上，盖上盖玻片

↓

观察：用显微镜观察红细胞形态（由低倍→高倍）

↓

滴清水：在盖玻片的一侧滴，在另一侧用吸水纸吸引

↓

观察：持续观察细胞的变化

↓

结果：凹陷消失，体积增大，细胞破裂，内容物流出，获得细胞膜。

思考二：(1)细胞膜的成分中有哪些物质，含量分别是多少？脂质中包括哪些成分？

(2)细胞膜的主要成分是什么？如何鉴定细胞膜中含有蛋白质？

(3)构成细胞膜的化学元素有哪些？

(4)与细胞膜的功能复杂程度有关的是什么物质？

*和生活的联系：正常细胞癌变后，细胞膜上产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质，以此可以作为细

1

胞是否癌变的指标之一。

课堂小练

一

1.动物细胞和植物叶肉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

2.下面材料显示了研究人员对细胞成分及结构的研究情况，请据材料分析： 研究人员将哺乳动物(或人)的红细胞低渗处理，造成溶血现象，使血红蛋白和无机盐等溶出细胞外，剩下“空壳”(称为血影)，并对其进行化学成分分析。通过血影研究以及其他方法，测得多种膜的化学成分，如表：

物

质

蛋白质(％) 脂类(主要是磷脂)(％) 糖类(％) 种

类

膜

的

类

别

人红细胞膜

49 43 8

小鼠肝细胞膜

44 52 4

变形虫膜

54 42 4

线粒体内膜

76 24 0

菠菜叶绿体片层膜

70 30 0

(1)从以上处理可推知血影即为纯 材料，可用于研究。

(2)依据上表数据，请分析构成细胞膜与细胞器膜的化学物质组成上的共同点是

。化学物质组成的主要区别有

。

学习活动单二、生物膜的流动镶嵌模型

例题1 据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（ ）

A 细胞膜具有一定流动性 B 细胞膜是选择透过性

C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架 D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子

例题2 一位科学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小而面积增大，这是由于细胞膜的什么特性所决定的？（ ）

A.是选择透过性膜 B.具有一定的流动性 C.具有专一性 D.具有运输物质的功能

探究一、对生物膜结构的探索历程

时间

科学家

科学实验

现象

假说

19用500多种物质对植物世纪欧文顿

细胞进行上万次的通透末

性实验，发现脂质更容

易通过细胞膜

膜是由 组成的

2

从细胞膜中提取脂质，1925两位荷兰铺成单层分子，面积是年

科学家

细胞膜的2倍

在电镜下看到细胞膜由1959罗伯特“蛋白质—脂质—蛋白年

森

质”

的三层结构构成

分别用绿色和红色荧光弗雷和

1970染料标记两种细胞的蛋埃迪登

年

白质，并将两细胞融合，

发现荧光均匀

1972 在新的观察和实验证据年

基础上

细胞膜中脂质为连续的

生物膜为三层静态统一结构

细胞膜具有

提出 探究二、生物膜流动镶嵌模型的基本内容

例题3 下图是神经细胞的细胞结构模式图，正确的是 （ ）

模型结构

②

③

④

①

(1)写出图中标号的名称

① ② ③ ④ (2)构成膜的基本支架是： (3)蛋白质分子：有的镶嵌在膜表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。蛋白质在磷脂双分子层中呈 分布。（“均匀”或“不均匀”）

(4)糖蛋白：又称 ：位于细胞膜的 。（判断细胞内外的方法）

（糖被的作用1.消化道和呼吸道上表皮的糖蛋白有保护和润滑作用；2.糖被与细胞表面的识别、胞间信息交流有密切关系。3.糖被与细胞的粘连性有关4.红细胞膜上糖被决定血型。）

3

思考三、生物膜结构中哪些成分是可以动的？体现了生物膜什么样的结构特点？

哪些生理活动能体现生物膜的流动性？

思考四、生物膜的功能特性是什么？

*为什么说细胞膜是选择透过性膜？水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。细胞对物质的吸收是有选择的。细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜。

课堂小练二

1.变形虫可以吞噬整个细菌，这一事实说明（ ）。

A.细胞膜具有选择透过性；

B.细胞膜具有全透性；

C.细胞膜具有一定的流动性；

D.细胞膜具有保护作用。

2.苋菜的细胞液中有一些红色的物质，无论用清水怎么洗，清水仍不见红色物质，但若把苋菜放入沸水中一烫，水立刻变成红色。这个现象是因为（ ）。

A.沸水使细胞膜失去选择透过性 B.在清水中细胞膜没有选择透过性

C.沸水中色素分解成小分子物质 D.在清水中没有物质出入

3.下列过程中,不直接依赖细胞膜的流动性就能完成的是（ ）。

． A.植物体胞杂交中原生质体融合 B.mRNA与游离核糖体的结合

C.胰岛B细胞分泌胰岛素 D.吞噬细胞对抗原的摄取

4.细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。下列相关叙述不正确的是（ )。

．．． A. 细胞膜的糖被在细胞间具有识别作用 B. 细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性

C. 细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异 D. 载体蛋白是镶在细胞膜内外表面的蛋白质

5.如右图所示为细胞膜的亚显微结构，与细胞膜功能无直接关系的是（ ）。

A.细胞经同化作用合成膜蛋白②的过程

B.完成细胞间信息传递需要①

C.选择性的物质运输并伴随着能量消耗

D.为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境

学习活动单三、细胞膜的功能

例题4 细胞膜是细胞必不可少的结构，下列关于其功能的叙述不正确的是

（ ）

A．控制细胞内外物质交换

B．代谢控制中心

C．保证细胞内进行各种生化代谢

D．信息传递

例题5 下列关于细胞膜的功能的叙述中，不正确的是（ ）

A．细胞间的信息交流大多与细胞膜的结构和功能有关

B．细胞间的信息交流使生物体作为一个整体完成生命活动

C．相邻两个细胞的信息交流全靠细胞间的接触

D．细胞膜能控制物质进出细胞，这种功能是相对的

4

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。控制细胞与外界环境的物质交换。

（1）细胞需要的营养物质进入细胞，有害的、不需要的物质不能进入。

（2）细胞产生的抗体、激素和代谢废物排到细胞外。

（3）细胞膜的控制作用是相对的。

3.进行细胞间的信息交流。（大多与细胞膜的 有关）

可归纳为三种主要方式

（1）通过体液的作用来完成的间接交流。

如内分泌细胞分泌→激素进入→体液运输→靶细胞受体（糖蛋白），即激素→靶细胞（图1）

①若内分泌细胞是下丘脑细胞，激素是促甲状腺激素释放激素或促性腺激素释放激素等,靶细 胞是垂体细胞；若激素是抗利尿激素，靶细胞是肾小管、集合管细胞；

②若内分泌细胞是甲状腺细胞，激素是甲状腺激素，靶细胞可以是各种组织细胞；

③若内分泌细胞是垂体细胞，激素可能是促甲状腺激素、促性腺激素或生长激素等，靶细胞可以是甲状腺细胞、性腺细胞或各种组织细胞，

④若内分泌细胞是胰岛A细胞，激素是胰高血糖素，靶细胞可能是肝细胞；

⑤若内分泌细胞是胰岛B细胞，激素是胰岛素，靶细胞可能是肝细胞、肌细胞、各种组织细胞等。

⑥神经细胞分泌神经递质作用于突触后神经元。

[拓展] ①若分泌细胞是浆细胞，靶细胞可能是抗原（如自身的癌细胞等），“激素”类物质是抗体；

②若分泌细胞是效应T细胞，靶细胞是被病毒或细菌感染的宿主细胞，“激素”类物质是淋巴因子等。

（2）相邻细胞直接接触，通过与细胞膜结合的信号分子影响其他细胞，即细胞←→细胞。（图2） 如精子和卵细胞之间的识别和结合，效应T细胞和靶细胞的结合。

（3）相邻细胞间形成通道使细胞相互沟通，通过携带信息的物质来交流信息。即细胞←通道→ 细胞。如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，进行细胞间的信息交流。

课堂小练三

1.在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地将重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低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．具有免疫作用的功能

5

2.下面是人体某项生命活动调节过程的示意图。据图判断，下列说法中正确的是（

）

A．该图可以表示体液调节或神经调节的过程

B．若细胞1是垂体细胞，则细胞2可以表示甲状腺细胞

C．若细胞1是胰岛B细胞，则细胞2只能表示肝细胞

D．细胞1的分泌物，只能是蛋白质类物质

<课堂练习>

1.科学家在制备较纯净的细胞膜时，一般不选用植物细胞，其原因是（ ）

①植物细胞细胞液中的有机酸会溶解膜结构 ②光学显微镜下观察，植物细胞看不到细胞膜 ③植物细胞的细胞膜较薄

④植物细胞有细胞壁，提取细胞膜的过程比较繁琐 ⑤植物细胞内会有其他膜结构干扰

A.①④ B.②③ C.②⑤ D.④⑤ 2.下列人体细胞中，存活时间明显短于其他3种的是（ ）

A.心肌细胞 B.小肠绒毛上皮细胞

C.血液中成熟的红细胞 D.神经细胞

3.实验室中鉴别细胞死活，常用“染色排除法”。例如：用台盼蓝染色，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不着色，从而判断细胞死活。该实验所利用的细胞膜特性或功能是（ ） A.进行细胞间的信息交流 B.保护细胞内部结构

C.流动性 D.选择透过性

4.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注射到细胞中，则细胞核会着色。利用PI鉴别细胞的基本原理是 （ ）

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.活细胞的细胞膜阻止PI的进入

5.结合表中数据，指出下列叙述错误的是 （ ）

成分

蛋白质

脂类

线粒体膜

（质量分数／％）

（质量分数／％）

外膜

内膜

52 76 48 24

A.内膜含有许多与有氧呼吸有关的酶 B.内膜比外膜具有更多的功能

C.内膜、外膜的化学组成大致相同 D.内膜表面积大，导致蛋白质含量高

6.下列对细胞内各种生物膜的结构和组成的叙述中，错误的是（ ）。

A.主要由蛋白质、脂类和少量糖类组成 B.磷脂双分子层是各种生物膜的基本骨架

C.不同生物膜上的蛋白质的种类和数量不同

D.内质网膜能生成高尔基体膜，说明两者化学组成完全相同

7.（多选）下列生命活动与细胞膜有直接关系的是 ( )。

A.胰岛B细胞分泌胰岛素 B．氨基酸脱水缩合

C.神经递质在神经元之间传递信息 D.受精作用的完成

6

8.（多选）右图表示变形虫摄食、获取营养物质等生理过程。以下对该图分析正确的是

（ ）

A.细胞膜具有流动性

B.溶酶体内含有消化酶

C.细胞内的生物膜在结构和功能上具有一定的联系

D.溶酶体的形成和高尔基体无关

9.根据细胞膜的化学成分和结构特点，分析下列材料并回答有关问题：

(1)1895年Overton在研究各种未受精卵细胞的通透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有_________________。

(2)1925年Gorter Grendel用丙酮提取红细胞膜的类脂，并将它在空气一水接面上展开时，这个单层分子的面积相当于原来红细胞表面积的两倍。由此可以认为细胞膜由_________组成。

(3)科学工作者用绿色和红色荧光染料，分别标记人和鼠的细胞膜上的蛋白质，然后将两个细胞融合成一个细胞。起初，一半膜发绿色荧光，另一半膜发红色荧光。一段时间后，两种颜色的荧光点均匀分布，如下图所示：

①该实验结果说明细胞膜_________________，这是因为__________________________________。

②若在两个细胞融合成一个细胞后，将融合细胞置于0℃条件下保持40分钟，则融合细胞仍是一半膜发绿色荧光，另一半膜发红色荧光，这说明__________________________。

③细胞融合时常用的病毒促融剂是_________。

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