资源简介

(共38张PPT)
第2讲　细胞的基本结构
细胞膜的结构与功能
1
细胞膜的结构与功能
1
一、细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
保障细胞内部环境的相对稳定
注意：植物细胞的边界也是细胞膜，
不是细胞壁，因为细胞壁是全透性的。
普遍性
相对性
功能特点：具有选择透过性
病毒、病菌
营养物质
废物
分泌物
间接交流、直接接触、通道传递
细胞间的信息交流，一定需要受体吗？
胞间连丝不需要
细胞膜的结构与功能
1
将细胞与外界环境分隔开
控制物质进出细胞
进行细胞间的信息交流
细胞膜的功能
细胞膜还有细胞识别、保护细胞、参与细胞的运动、分泌等功能。
细胞膜的成分与结构
决定
活细胞的细胞膜可控制物质进出细胞，台盼蓝染料是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜。因此活细胞不能被染色，死细胞的细胞膜不能控制物质进出细胞，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。
【拓展应用】如何用“染色排除法”鉴别死细胞和活细胞？
细胞膜的结构与功能
1
二、细胞膜的成分——探索历程
科学家 实验方法或现象 实验结论
欧文顿 的物质，容易穿过细胞膜； 的物质， 不容易穿过细胞膜 推测细胞膜是由 组成的
－ 利用 的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜， 进行 。 组成细胞膜的脂质有
，其中
含量最多
溶于脂质
不溶于脂质
脂质
哺乳动物
化学分析
磷脂和胆固醇
磷脂
二、细胞膜的成分——探索历程
戈特和格伦德尔 用丙酮从 中提取脂质，在空气－水界面上铺展成单分子层，测得单层分子的面积为红细胞表面积的 倍。 推断细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的 。
丹尼利和戴维森 细胞的表面张力明显 油－水界面的表面张力。 推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有 。
人的红细胞
2
两层
低于
蛋白质
知识延伸—磷脂
胆碱
磷酸盐
甘油
脂肪酸
不饱和脂肪酸
疏水尾部
亲水头部
磷脂
亲水头部
疏水尾部
知识延伸—磷脂
水
空气
细胞内外均为水环境，磷脂分子应的分布
水
水
水—苯混合溶剂中，磷脂分子的分布
细胞膜的成分——探索历程
磷脂
种类和数量
细胞膜的组分并不是不可变的，正常细胞癌变后，细胞膜产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质，以此可以作为细胞是否癌变的指标。细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移。
细胞膜的成分——鉴定方法
细胞膜成分 鉴定试剂(方法) 结果
磷脂 脂溶剂处理 细胞膜被溶解
磷脂酶处理 细胞膜被破坏
脂溶性物质透过实验 脂溶性物质优先通过
蛋白质 双缩脲试剂 紫色
蛋白酶处理 细胞膜被破坏
知识延伸—红细胞
思考：哪些细胞容易制备细胞膜，进行细胞膜的研究？
哺乳动物成熟的红细胞
原因：
①没有细胞壁，能够吸水涨破；
②没有细胞核和众多的细胞器，可获得较为纯净的细胞膜。
注意：鸟类、鱼类、两栖类的红细胞是有细胞核的；原核细胞没有核膜和细胞器膜，但是有细胞壁（支原体除外）；这些细胞一般不用来制备细胞膜。
由于成熟的红细胞一般不含细胞器，没有其他脂质，在空气—水界面上铺展成的单分子层面积恰好为细胞表面积的2倍。有细胞核、细胞器的细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成的单分子层面积大于细胞表面积的2倍。
细胞膜的结构与功能
1
三、细胞膜的结构——探索
所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，
是一种静态的统一结构。
1.1959年，罗伯特森——静态的统一结构
①方法：
在电子显微镜下观察细胞膜。
②现象：
细胞膜呈现清晰的暗—亮—暗的三层结构。
③结论：
变形虫摄取草履虫
酵母菌出芽生殖
1
三、细胞膜的结构——探索
2.1970年人鼠细胞融合实验
①方法：
②现象：
③结论：
荧光标记法
开始一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37 ℃下经过40 min后两种颜色的荧光均匀分布。
这一实验及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性。
细胞融合初期
人细胞
鼠细胞
人鼠杂交细胞
细胞融合
细胞融合
37°
培养40min
红色荧光素标记的抗体
绿色荧光素标记的抗体
荧光标记法是利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物对研究对象进行分析的方法，常用的荧光蛋白有绿色和红色两种颜色。
1
三、细胞膜的结构——探索
①方法：
②结论：
3.1972年，辛格和尼科尔森
新的观察和实验证据。
提出为大多数人所接受的流动镶嵌模型。
细胞膜的结构与功能
1
四、流动镶嵌结构模型
1.细胞膜的组成：
2.细胞膜的基本支架：
3.蛋白质分子存在形态：
4.细胞膜的结构特点：
主要由蛋白质和脂质组成
亲水性头部朝向两侧，
疏水性尾部朝向内侧
具有一定的流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）
磷脂双分子层
部分嵌入的蛋白质
贯穿的蛋白质
镶在表面的蛋白质
全部嵌入的蛋白质
体现膜结构的不对称性
四、流动镶嵌结构模型
磷脂分子
磷脂双分子层
（基本支架）
蛋白质分子
（以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中）
糖蛋白
糖脂
（识别、信息传递）
糖被
细胞膜外
细胞膜内
这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用
一层生物膜
＝一层磷脂双分子层
＝两层磷脂分子
其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，具有屏障作用。
1
四、流动镶嵌结构模型
1.既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？
①分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙。
②细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过细胞膜。
2.(必修1 P46)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
中，脂溶性的药物被包在 之间。由于脂质体是 构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生 ，也可能会以的 方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。
双分子层
两层磷脂分子
磷脂双分子层
融合
胞吞
细胞膜的结构和功能特点
流动性
磷脂双分子层
蛋白质分子
加快
1
细胞膜的结构和功能特点
选择透过性
载体的种类和数量
1
细胞膜的结构和功能特点
区别
结构特点：具有流动性
功能特点：选择透过性
联系
膜只有具有流动性，才能表现其选择透过性，如果细胞膜中部分蛋白质充当了载体，运输物质进出细胞，只有它是运动的，才能运输物质。
生物膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础
常考的膜蛋白
细胞膜上蛋白质种类很多，
如具有①运输作用的转运蛋白；②识别作用的糖蛋白；③接受信号的受体蛋白（糖蛋白）；④具有催化作用的酶：【细胞膜上可存在ATP水解酶（催化ATP水解，用于主动运输等）；又如好养细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶】
4种常考的“膜蛋白”
(1)受体蛋白：信号分子(如激素、淋巴因子、神经递质)的受体。
(2)载体蛋白：协助跨膜运输(协助扩散和主动运输)。
(3)具催化作用的酶：如好氧型细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动运输等)。
(4)识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵细胞间的识别、免疫细胞对抗原的特异性识别等)。
生命观念
1．人成熟红细胞可应用于递送药物。将红细胞置于一定浓度的溶液（甲）中，使其膜上出现孔洞，药物通过孔洞进入细胞后再转移至等渗溶液中，膜表面孔洞闭合，将药物包载在细胞内，再运送至靶细胞。下列相关叙述错误的是（ ）A．包载入药物的方法利用了细胞膜的流动性 B．甲溶液的渗透压应略低于红细胞的细胞内液C．包载入的药物必须具有脂溶性的特点 D．在临床使用时要进行严格的血型匹配
【答案】C
【详解】A、膜上出现孔洞，到药物进去后孔洞再次闭合，该过程利用了细胞膜的流动性，A正确；B、放在甲溶液中红细胞出现孔洞说明细胞膜已经吸水膨胀，故甲溶液的浓度要低于红细胞內液，B正确；C、药物通过孔洞和溶液一起流入细胞，所以药物应具有水溶性而不是脂溶性，C错误；D、红细胞是血液中数量最多的血细胞，输入人体之前应进行血型匹配，以免发生严重的溶血反应，D正确。故选C。
例．下图所示脂质体是一种人工膜，主要由磷脂组成，下列说法不正确的是（ ）
A．脂质体表面交联抗体利于靶向治疗B．聚乙二醇利于脂质体与靶细胞膜融合C．a和b均为极性的水溶性药物D．脂质体可用于表达载体转化受体细胞
【答案】C
【详解】A、脂质体表面交联抗体，提高了对靶细胞的识别，利于靶向治疗，A正确；B、脂质体用聚乙二醇修饰，增强了脂质体的亲水性，利于脂质体与靶细胞膜融合，B正确；C、b位于磷脂双分子层的中央，与疏水的尾部结合，则b可能是脂溶性的药物，C错误；D、脂质体载药能力强，亲水性药物可集中在水性核心中，而疏水性药物主要分布于脂质双层内。因此脂质体可用于表达载体转化受体细胞，D正确。故选C。
例．“外泌体”是一种由细胞产生并释放的胞外囊泡（如图示），含有大量与来源细胞相关的核酸和特异性蛋白质，可通过外膜上的特定位点与靶细胞膜识别并融合，将内容物转运进靶细胞。下列有关“外泌体”的说法不正确的是（ ）
A．有以磷脂双分子层为基本支架的外膜结构B．由来源细胞释放到胞外的过程不消耗能量C．可参与来源细胞与靶细胞之间的信息交流D．肿瘤细胞的“外泌体”可作为肿瘤诊断标志物
【答案】B
【详解】A、所有生物膜的结构和功能相似，“外泌体”有以磷脂双分子层为基本支架的外膜结构，A正确；B、“外泌体”中含有大量与来源细胞相关的核酸和特异性蛋白质，核酸和蛋白质是大分子物质，通过胞吐的方式排出细胞，需要消耗能量，B错误；C、“外泌体”可通过外膜上的特定位点与靶细胞膜识别并融合，可参与来源细胞与靶细胞之间的信息交流，C正确；D、“外泌体”可以与其它细胞特异性结合，肿瘤细胞的“外泌体”可作为肿瘤诊断标志物，D正确。故选B。
例．细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的环境，同时在细胞的信息传递、物质运输和能量转换的过程中起着关键作用，下列有关细胞膜叙述错误的是（　　）A．细胞融合与细胞膜的流动性有关B．营养物质吸收与部分消化道上皮细胞的细胞膜有关C．器官移植时异体排异现象与细胞间信息交流有关D．主动运输使某物质的浓度在细胞膜内外趋于平衡
【答案】D
【详解】细胞融合依赖于细胞膜的流动性，A项正确；营养物质吸收与部分消化道上皮细胞的细胞膜有关，B项正确；器官移植时异体排异现象与细胞间信息交流有关，C项正确；主动运输一般是逆浓度运输，使膜内外浓度差增大，D项错误。
例．关于细胞结构和功能，下列叙述正确的是（ ）A．哺乳动物成熟的红细胞不能进行细胞代谢B．洋葱鳞片叶表皮细胞的系统边界是细胞壁C．乳酸菌DNA转录出的RNA通过核孔进入细胞质D．蓝细菌（蓝藻）遗传物质彻底水解会产生6种物质
【答案】D
【详解】A、哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核和各种细胞器，可以进行无氧呼吸等代谢活动，A错误；B、植物细胞的细胞壁是全透性的，细胞膜具有选择透过性，故植物细胞的边界是细胞膜，B错误；C、乳酸菌是原核细胞，其细胞中不含核孔，C错误；D、蓝藻的遗传物质是DNA，彻底水解得到的产物为磷酸、脱氧核糖和A、T、C、G 四中碱基，共有六种，D正确。故选D。
例．下列有关生命系统的稳定性的描述不正确的是（ ）A．生物膜系统保证细胞内生命活动的有序进行B．减数分裂和受精作用保证亲子代染色体数目恒定C．碱基互补配对原则保证遗传信息传递的准确性D．种内斗争加剧导致环境容纳量降低
【答案】D
【详解】A、各种生物膜把细胞分隔成一个个小区室，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，不会相互干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行，A正确；B、减数分裂和受精作用保证亲子代染色体数目恒定，B正确；C、碱基互补配对原则保证遗传信息传递的准确性，C正确；D、种内斗争不会改变环境容纳量，D错误。故选D。
例．冠状病毒是一种包膜的 RNA 病毒，依赖包膜上 S 蛋白与宿主细胞膜 ACE2 受体 的结合，介导病毒包膜与细胞膜的融合，侵入宿主细胞。下列有关描述正确的是（ ）A．病毒利用宿主细胞的原料、能量和酶合成自身的 RNA 和蛋白质B．可针对 ACE2 受体利用基因工程技术生产疫苗C．包膜上 S 蛋白与宿主细胞膜受体结合实现细胞间的信息交流D．可在标记尿嘧啶脱氧核苷酸的培养基上培养病毒确定其遗传物质
【答案】A
【详解】A、该病毒没有细胞结构，不含核糖体，其利用宿主细胞提供的原料、能量等在宿主细胞的核糖体上合成蛋白质和RNA，A正确；B、ACE2是冠状病毒感染细胞的受体，利用基因工程生产的疫苗的主要成分是冠状病毒的表面抗原蛋白，B错误；C、S蛋白与细胞表面的受体结合具有特异性，但是病毒不是细胞结构的生物，没有体现细胞间的信息交流，C错误；D、病毒营寄生生活，在标记尿嘧啶脱氧核苷酸的培养基上无法独立生活，不能确定其遗传物质，D错误。故选A。
例．下图为细胞膜的结构模式图，说法正确的是（ ）
A．磷脂双分子层是细胞膜的基本支架，③为疏水端，④为亲水端B．细胞癌变时，细胞表面发生变化，①减少使细胞的黏着性降低C．同种生物不同细胞的细胞膜上①、②、⑤的种类和数量完全相同D．性激素、甘油等小分子物质从A侧运输到B侧需要有②或⑤参与
【答案】B
【详解】A、磷脂由亲水的③头部和疏水的④尾部构成，A错误；B、癌细胞的表现发生了变化，由于细胞膜上的①糖蛋白等物质减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性低，容易在体内分散和转移，B正确；C、膜的功能主要由蛋白质承担，故不同功能的细胞，其细胞膜上蛋白质的种类和数量不完全相同，C错误；D、性激素、甘油从A侧运输到B侧（进入细胞）的方式为自由扩散，不需要②或⑤的参与，D错误。故选B。
例、下列关于细胞膜的叙述中，正确的是A．动物细胞膜和植物细胞膜所含脂质的种类相同
B．细胞膜和其他生物膜一样，都是以蛋白质贯穿磷脂双分子层形成基本骨架
C．不同细胞膜的功能复杂程度不同，是因为所含蛋白质种类和数量不同D．精子和卵细胞之所以能进行融合受精，依赖于细胞膜的选择透过性
【答案】C【解析】动物细胞膜含有的脂质有磷脂和胆固醇，而植物细胞膜含有的脂质是磷脂，A错误；所有生物膜的基本骨架都是磷脂双分子层，不包括蛋白质，B错误；细胞膜上蛋白质的种类和数量越多，细胞膜的功能就越复杂，C正确；精子和卵细胞之所以能进行融合受精，依赖于细胞膜的流动性，D错误。
例、2013年诺贝尔生理学或医学奖颁给了研究囊泡运输的调控机制的三位美国科学家，研究显示：囊泡是由单层膜所包裹的膜性结构，主要司职细胞内不同膜性细胞器之间的物质运输，称之为囊泡运输，一般包括出芽、锚定和融合等过程（如下图所示），需要货物分子、运输复合体、动力蛋白和微管等的参与以及多种分子的调节。下列有关说法正确的是（　　）
A．囊泡运输需要载体蛋白和ATP
B．囊泡运输的受体膜一定是细胞膜
C．囊泡运输会导致某些生物膜成分更新
D．“出芽”和“融合”体现了细胞膜的功能特性具有流动性
【详解】A、囊泡运输不需要载体蛋白，但是需要消耗能量，A错误；
B、囊泡运输的受体膜不一定是细胞膜，在分泌蛋白形成和运输的过程中，由内质网形成的囊泡包裹着蛋白质运输到高尔基体，这时受体膜就是高尔基体膜，B错误；
C、囊泡运输过程中会发生膜的融合，因此会导致某些生物膜成分更新，C正确；
D、“出芽”和“融合”体现了细胞膜的结构特性即具有一定的流动性，功能特点是选择透过性，D错误。
故选C。
例、下列关于细胞膜成分、结构和功能的叙述，正确的是(　　)
A．细胞癌变后细胞膜上的糖蛋白、甲胎蛋白等含量减少
B．人体心肌细胞和神经细胞膜上的蛋白质不完全相同
C．激素、神经递质、抗体等物质发挥功能体现了细胞膜有信息交流的作用
D．细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，磷脂分子的“尾”部排列在外侧
【B】解析：本题考查细胞膜的成分、结构和功能。与正常细胞相比，癌细胞细胞膜上的糖蛋白含量减少，但甲胎蛋白等物质含量明显增多，A错误；人体心肌细胞和神经细胞的功能不完全相同，所以膜上所含的蛋白质也不完全相同，B正确；抗体不是信息分子，不能完成细胞之间的信息交流，C错误；磷脂分子的“尾”部由非极性基团组成，具有疏水性，排列在磷脂双分子层的内侧，外侧是极性的“头”部，D错误。
例、下列有关细胞膜结构或功能的分析，正确的是(　　)
A．膜中多糖水解产物能与斐林试剂生成砖红色沉淀，说明膜中多糖的单体是葡萄糖
B．在生物体的不同细胞中，细胞膜功能的多样性决定了细胞膜结构的多样性
C．由于细胞膜对Na＋具有选择透过性，所以细胞膜上帮助Na＋跨膜的蛋白质只有一种
D．膜的选择透过性既与其中磷脂分子对水的亲疏有关，又与蛋白质的种类和结构有关
【D】解析：本题考查细胞膜的结构和功能。膜中多糖水解产物能与斐林试剂生成砖红色沉淀，说明多糖水解的产物是还原糖，A错误；在生物体的不同细胞中，细胞膜上蛋白质的种类和数目的多样性决定了细胞膜功能的多样性，B错误；细胞膜上帮助Na＋跨膜的蛋白质可能是载体蛋白，也可能是通道蛋白，C错误；膜的选择透过性与磷脂分子和蛋白质分子均有关，D正确。
例．研究发现新型肺炎冠状病毒(COVID－19)外有包膜，这层包膜主要来源于宿主细胞膜。包膜还含有病毒自身的糖蛋白，其中糖蛋白S可与人体细胞表面的受体蛋白ACE2结合，从而使病毒识别并侵入其宿主细胞。下列相关说法不正确的是(　　)
A．COVID－19的糖蛋白S存在于细胞膜上
B．人体细胞表面的受体蛋白ACE2可能是糖蛋白
C．糖蛋白S与受体蛋白ACE2结合过程不能体现细胞膜可以进行细胞间的信息交流
D．高温使COVID－19的蛋白质变性，变性后的蛋白质能与双缩脲试剂发生颜色反应
【A】解析：病毒没有细胞结构，没有细胞膜，A错误；体细胞细胞膜上的糖蛋白可起识别作用，人体细胞表面的受体蛋白ACE2可能是糖蛋白，B正确；病毒没有细胞结构，糖蛋白S与受体蛋白ACE2结合过程不能体现细胞膜可以进行细胞间的信息交流，C正确；蛋白质变性后，肽键未被破坏，变性后的蛋白质能与双缩脲试剂发生颜色反应，D正确。故选A。
例．细胞膜破损时，细胞外高浓度的钙离子迅速通过细胞膜上破损的孔洞进入细胞质中，触发溶酶体的胞吐作用，携带溶酶体膜的囊泡通过与破损的细胞膜融合，堵塞细胞膜表面破损的孔洞，从而恢复细胞膜的完整性。下列相关叙述正确的是（ ）A．细胞功能的复杂程度由细胞膜上蛋白质的种类和数量决定B．细胞内钙离子浓度升高有助于形成的囊泡参与修复破损细胞膜C．溶酶体中的酶能水解受损的细胞器，其降解产物均被运出细胞D．携带溶酶体膜的囊泡与破损细胞膜的融合依赖于生物膜的功能特性
【B】 A、细胞膜功能的复杂程度与细胞膜上蛋白质的种类和数量有关，而细胞功能的复杂程度与各种细胞器功能密不可分，A错误；B、细胞内钙离子浓度升高有助于囊泡的形成和破损细胞膜的修复，B正确；C、溶酶体通过降解作用清除受损细胞器，降解产物有些被回收利用，有些被运出细胞，C错误；D、溶酶体膜与细胞膜相融合的基础是膜的流动性，属于结构特性，D错误。
例．如图是磷脂分子构成的脂质体，因其诸多优点，脂质体在临床上可作为药物载体用于药物传递。下列有关叙述错误的是（ ）
A．脂质体可以和细胞膜融合，将药物送入细胞内部B．亲水性药物和疏水性药物在脂质体内的“储存”位置相同C．脂质体用于运送药物需克服胃肠道多重生理屏障D．在脂质体表面连接相关识别蛋白，可提高脂质体给药的靶向性
【B】 A、观察题图可知，脂质体的基本结构与细胞膜类似，可以与细胞膜相互融合，将药物送入细胞内部，A正确；B、分析脂质体的结构特点可推测，亲水性药物和疏水性药物在脂质体内的“储存”位置不同，亲水性药物应“储存”在内层磷脂分子层包围的空间内，疏水性药物应“储存”在两层磷脂分子之间，B错误；C、由于消化酶等因素的存在，脂质体用于运送药物需克服胃肠道多重生理屏障，C正确；D、在脂质体表面连接相关识别蛋白，可提高脂质体给药的靶向性，D正确。

展开更多......

收起↑