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3.1 细胞膜的结构和功能
课标要求 1.2 细胞各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动 1.2.1 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
学习目标 1．概述细胞膜的功能，并从结构与功能相适应的角度，分析细胞膜的成分和结构。（生命观念） 2．通过学习细胞膜的结构与功能，认同细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。（生命观念、科学思维） 3．通过对细胞膜成分和结构的探索过程的分析，领悟科学探究的过程和方法，认同提出假说这一科学方法的作用，培养科学精神。（科学思维、科学探究）
重点与难点 重点：1，2 难点：2，3
问题探讨
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：
1．为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
据此推测，细胞膜作为系统的边界，应该具有什么功能？
细胞膜的功能
1．细胞膜将细胞与外界环境分隔开
（1）植物细胞的最外层是什么结构？该结构有什么功能？是否是植物细胞的边界？原因是什么？
（2）细胞膜的出现在进化过程中有什么意义？
2．控制物质进出细胞
（1）细胞膜控制物质进出细胞具体表现在哪些方面？
（2）思考：环境中某些对细胞有害的物质也有可能进入细胞中，如有些病毒、病菌也能进入细胞，使生物体患病，这说明了什么？
（3）尝试设计实验验证或寻找证据证明细胞膜具有控制物质进出的功能。
3．进行细胞间的信息交流
多细胞生物体内，各个细胞功能的协调依赖于物质和能量的交换，也有赖于信息的交流。
图例 信息交流方式 示例
[a]_________细胞分泌的[c]_________随血液到达全身各处，与[b]______细胞的细胞膜表面的[d] _________结合，将信息传递给____________。 胰岛细胞分泌胰岛素，随血液运输到肝脏细胞，与肝脏细胞膜上的胰岛素受体结合，将信息传递给肝细胞。
相邻两个细胞的细胞膜接触，信息（[g]与膜结合的____________）从[e]_______________细胞传递给[f]______细胞。 _________________之间的识别与结合。
相邻两个细胞之间形成[h]________，携带信息的物质通过[h]进入另一个细胞。 高等植物细胞之间通过___________相互连接，进行信息交流。
思考：
①进行细胞间的信息交流的三种方式中，需要依赖受体的是：__________________
②使人体内部与外界分隔的 ，是人体的边界。
③为什么说通过胞间连丝进行信息交流属于细胞膜的功能？所有植物都有胞间连丝吗？
④细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构吗？
细胞膜的成分
1．细胞膜成分的探索历程
阅读教材42页“思考·讨论：对细胞膜成分的探索”，将表格补充完整并思考下列问题：
实验过程与结果 实验结论
1895年欧文顿：多种物质对膜的通透性实验，溶于脂质的物质容易通过细胞膜，不容易脂质的物质，不容易通过细胞膜。
20世纪初，科学家利用哺乳动物的红细胞制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。
1925年，科学家将哺乳动物红细胞中脂质在空气—水界面上铺展成单分子层，测得単分子层的面积为红细胞的表面积的2倍。
1935年，科学家研究细胞膜的张力，发现细胞表面张力明显低于油—水界面的表面张力，而油脂滴表面如果吸附有蛋白质会使表面张力降低。
（1）科学家分别基于哪些事实，推测出细胞膜中含有脂质和蛋白质？
（2）确定细胞膜的成分，需通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，然后进行化学成分分析。制备细胞膜时，常选用哺乳动物的成熟红细胞作为实验材料，从细胞结构角度分析，这样选择的原因是什么？科学家用何种溶剂提取的脂质？
（3）科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的？从任意细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺展成的单分子层面积都恰好为细胞表面积的2倍吗？哪些细胞具有这样的特点？
（4）根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气-水界面上铺展成单分子层？并画出磷脂在空气-水界面上的排列方式。
（5）尝试画出水中磷脂分子是如何分布的，并解释为何细胞膜是由磷脂双分子层构成？
如果将磷脂分子置于水——苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？
（7）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？
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？
（8）思考：既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？
2．细胞膜的成分
（1）请将下表补充完整：
成分 所占比例 种类及在细胞膜构成中的作用
约50% 脂质中的______是构成细胞膜的重要成分，此外动物细胞还有少量的_________
约40% 蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用，如运输物质的载体、起识别作用的糖蛋白、接受信号的受体、体现病原体特异性的抗原等。
2~10% 糖类与蛋白质或脂质分子结合形成_________或糖脂，分布在细胞膜的____表面，糖蛋白具有保护、润滑和细胞识别的作用
（2）细胞膜成分与功能的关系：
功能越复杂的细胞膜，______________________________就越多。
细胞膜的结构
阅读教材P43~44“对细胞膜结构的探索”，完成下列内容
1．科学方法：提出假说
细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先根据__________________提出解释某一生物学问题的一种______，再用进一步的____________对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受被否定，取决于_______________________。
2．细胞膜结构的探索历程
（1）请将下表补充完整：
实验过程与结果 实验结论（或提出假说）
20世纪40年代，科学家推测细胞膜为脂双层，蛋白质分子覆盖在细胞膜两侧。1959年罗伯特森在电镜看到细胞膜暗-亮-暗三层结构。 提出假说：所有的细胞膜都由______ ____三层结构的静态模型构成。 质疑：无法解释__________________________等现象。
1970年，用不同颜色荧光染料标记分别标记人和小鼠的细胞，然后将人-鼠细胞融合，一段时间后，不同颜色的荧光染料均匀分布在融合细胞膜表面 证明__________________
1972年，辛格和尼科尔森总结前人的研究成果，提出_______________模型。
（2）结合已学过的知识，你能举出哪些体现细胞膜流动性的生物学实例？
（3）人、鼠细胞融合实验是在37℃条件下进行的，温度会影响细胞融合的速率吗？是怎样影响的？
（4）通过冰冻蚀刻实验结果（如下图所示），你可以得出什么结论？
四、流动镶嵌模型的基本内容1．结构模型
（1）图中①
（2）图中②
（3）图中③
2．细胞膜的结构特点与功能特点
结构特点——______性 功能特点——____________性
结构基础 ______分子可以侧向自由移动； _____________分子也能运动 ______分子既亲水，又疏水； 膜上具有载体蛋白
意义 对细胞完成_______________、生长、_________、运动等功能非常重要 控制物质进出细胞
表现
联系 生物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。
【判断正误】
1．细胞间的信息交流都是通过细胞膜的直接接触来完成的。（ ）
2．细胞膜上的蛋白质种类和数量多少决定了细胞膜功能的复杂程度。（ ）
3．构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇。（ ）
4．变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同。（ ）
5．生物膜具有流动性是由于磷脂分子可以运动，从而带动了膜上的蛋白质运动。（ ）
6．细胞膜上的糖类都和蛋白质结合形成了具有识别作用的糖蛋白。（ ）
7．罗伯特森提出的“三明治模型”的一大缺点就是认为膜是静止不动的。（ ）
8．科学技术的进步在生物膜的流动镶嵌模型建立过程中发挥了重要作用。（ ）

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