资源简介

第1节　
细胞膜的结构和功能
第三章　细胞的基本结构
细胞的边界：
细胞膜（质膜）
国家的边界：
边防线等
人体的边界：
皮肤和黏膜
一个系统总有它的边界
思考：植物细胞最外面是细胞壁，那么植物细胞的边界是细胞膜而不是细胞壁，这是为什么呢？
植物的细胞壁起支持和保护的作用，具有全透性，并不能控制物质进出细胞，所以不是真正的边界。
课本P40
一、细胞膜的功能（3个）
功能1：将细胞与外界环境分隔开。
课本P40
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。
意义：→保障了细胞内部环境的相对稳定
细胞
可“进”
不易“进”
可“出”
不可“出”
营养物质
对细胞有害的物质
①抗体、激素等物质，②细胞产生的废物
细胞内的核酸等重要成分
病菌、病毒等
可能侵入
→体现细胞膜的功能特点：具有选择透过性
课本P40-41
一、细胞膜的功能（3个）
注意：细胞膜的控制作用是相对的！
功能2：控制物质进出细胞
因为细胞的选择透过性是针对活细胞来说的，菠菜煮熟了，选择透过性就消失了，所以细胞中的色素就可以进入到外部。
想一想：
为什么你洗菠菜的时候水不变绿，煮熟了汤却绿了？
实验设计：1、如何检测植物种子是否存活？
2.如何检测动物细胞是否存活？
用台盼蓝染液对动物细胞染色，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会被着色。
—— 染色排除法。课本P40
一、细胞膜的功能（3个）
激素
方式①：通过化学物质传递信息
糖蛋白，专一性
受体
接受信号的细胞
课本P41
一、细胞膜的功能（3个）
距离较远的细胞
功能3：进行细胞间的信息交流
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
精子和卵细胞之间的识别和结合
相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。
受体
方式②：通过细胞膜直接接触传递信息
课本P41
一、细胞膜的功能（3个）
功能3：进行细胞间的信息交流
胞间连丝
高等植物细胞
方式③：通过细胞通道传递信息
一、细胞膜的功能（3个）
课本P41
功能3：进行细胞间的信息交流
一、细胞膜的功能（3个）
课本P40
1.将细胞与外界分隔开
→保障了细胞内部环境的相对稳定。
2.控制物质进出细胞
→体现细胞膜的功能特点：具有选择透过性
3.进行细胞间的信息交流
①物质传递（例如：激素/抗体）
②接触传递（例如：精子与卵细胞结合）
③通道传递（例如：植物通过胞间连丝）
背
活动：在球场上，当发现足球快速向你头部飞奔过来，你会迅速躲避或用胳膊阻挡。
思考：
1.哪些细胞参与完成了上述活动？它们发挥的具体作用是什么？
2.眼部组织细胞、神经元细胞核肌肉细胞之间如何实现相互沟通呢？
在多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，它们之间必须保持功能的协调，才能使生物体健康的生存；这种协调性的实现依赖于物质和能量的交换，也有赖于信息的交流。
一、细胞膜的功能
课本P41
典例研析
【例1】(2022·广东深圳)细胞膜作为系统的边界,它在生命活动中发挥着重要作用,其功能不包括 (　　)
A.控制物质进出细胞
B.将细胞与外界环境分隔开
C.进行细胞间的信息交流
D.对细胞起支持与保护作用
D
典例研析
【例2】观察下图，有关说法正确的是(　　)

A.精子与卵细胞的识别方式如图丙所示
B.进行细胞间的信息交流是细胞膜的功能之一
C.高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接的方式如图乙所示
D.图中靶细胞都是通过细胞膜上的受体接收信号分子的
B
图乙
物质传递
接触传递
通道传递
图丙
图丙：胞间连丝，不通过受体
那就让我们穿过时空隧道，跟随科学家的脚步来探索细胞膜成分和结构。
Year
1895年
细胞膜
非脂溶性物质
脂溶性物质
我是欧文顿，经过上万次
实验我发现……
二细胞膜成分的探索 P42思考讨论
提出假说：膜是由脂质组成的
相似相溶原理
得知：
资料2
目的：确定细胞膜中脂质成分的类型
实验：科学家利用哺乳动物的成熟红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。
组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，
其中磷脂含量最多。
选材原因：
没有细胞核、
细胞壁和细胞器
___水头部(磷酸)
___水尾部(脂肪酸)
亲
疏
磷脂是一种由 所组成的分子。
甘油、脂肪酸和磷酸
二细胞膜成分的探索 P42思考讨论
细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
水
水
A
水
水
B
水
水
C
亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水
在水中形成的磷脂双分子层模式图
水
水
理论需要实验的支持！
Year
1925年
1895年
实验：
用丙酮从人的红细胞中提取出脂质，在空气--水界面铺成单分子层。
（荷兰）戈特和格伦德尔
空气
水
二细胞膜成分的探索 P42思考讨论
实验现象：S单层磷脂 = 2S红
实验结论：细胞膜中的脂质分子必然
排列为 连续的两层！
讨论：4. 如果将磷脂分子置于水-苯混合溶剂中，磷脂分子将如何分布？ P42思考讨论
如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂的“头部”将与水接触，“尾部”与苯接触，磷脂分子分布成单层。
苯
水
Year
1925年
1895年
1935年
(英国)丹尼利和戴维森
结论或假说：
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
研究细胞膜的张力，他们发现细胞的表面张力明显低于油水界面的表面张力。
已知油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分，
表面张力会降低
＋
二细胞膜成分的探索 P42思考讨论
______（约50%）:
______（约40%）：
______（约2%—10%）
细胞膜的成分
磷脂
脂质
蛋白质
糖类
胆固醇
功能
功能越复杂的细胞膜，_______的种类和数量越多。
蛋白质
成分与功能的关系：
课本P43
________最丰富，还有少量________
与细胞膜的_______密切相关
（动物细胞膜）
背
二细胞膜成分的探索 P43
1.最能代表细胞膜基本化学成分的一组化学元素是(　　)
A. C、H、O、N B. C、H、O、N、P
C. C、H、O、S、P D. C、H、O、Mg、Fe
B
4.细胞膜功能的复杂程度，主要取决于细胞膜上(　　)
A. 磷脂含量 B. 蛋白质的种类和数量
C. 糖的种类 D. 水含量
B
脂质(磷脂)：C、H、O、N、P
蛋白质：C、H、O、N
糖类：C、H、O

典例研析
【例3】下列有关细胞膜的叙述，错误的是(　　)
A.细胞膜主要由脂质和蛋白质组成
B.功能不同的细胞，细胞膜蛋白质的种类和数量相同
C.组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富
D.蛋白质种类和数量多的细胞膜功能复杂
B
不同
脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？

阅读课本P43 文本及图3-3
三、对细胞膜结构的探索
资料1 时间： 1959年 人物：罗伯特森(J.D.Robertsen)
实验：电镜下看到细胞膜“暗-亮-暗”三层结构
提出假说：
所有的细胞膜都由“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构构成的静态统一结构。
细胞生长
变形虫摄食纤毛虫
细胞分裂
三、对细胞膜结构的探索
细胞膜的静态模型难以解释以下现象：
因此，细胞膜不可能是静态的。

阅读课本P43 文本及图3-4
资料2 时间： 1970年 实验：将人和鼠的细胞膜表面的蛋白质用不同荧光标记后，让两种细胞融合。
绿色荧光染料标记膜蛋白
红色荧光染料标记膜蛋白
小鼠细胞
人细胞
细胞
融合
正在融合的细胞
融合细胞
37℃
40min
①融合细胞的两种荧光最终均匀分布的原因是什么?
②该实验表明什么？
方法：荧光标记技术
细胞膜上的蛋白质是可以运动的。
细胞膜具有流动性
（受温度影响）
结构特点：

阅读课本P44 文本及图3-5
资料3 时间： 1972年
人物：辛格(S.J.Singer)和尼科尔森(G.Nicolson)
提出：流动镶嵌模型
【例5】下列有关细胞膜成分与结构的探索历程的叙述，正确的是(　　)
A. 欧文顿结合大量的物质通透性实验，提出了“细胞膜是由磷脂组成的”
B. 罗伯特森结合电子显微镜的观察结果，提出了所有细胞膜都是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的
C. 人细胞和小鼠细胞融合实验的结果表明，细胞膜具有选择透过性
D. 流动镶嵌模型表明，组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子都不可以运动
典例研析
B
提出：细胞膜由脂质组成
细胞膜具有流动性
磷脂分子和大多数蛋白质都可以运动
列表总结：科学家对细胞膜成分和结构的探索历程
时间、人物
历史事件
历史结论
1895，
欧文顿
脂溶性物质易穿过，非脂溶性物质不易穿过细胞膜
细胞膜由脂质组成
20世纪初
科学家
制备细胞膜进行化学分析
组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多
1925，戈特、
格伦德尔
提取脂质,铺展实验
细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层
1935，丹尼利、戴维森
细胞膜的张力研究
细胞膜除含有脂质分子外,可能还附有蛋白质
1959，
罗伯特森
电镜下看到细胞膜呈“暗—亮—暗”三层结构
细胞膜由“蛋白质-脂质-蛋白质”三层构成静态结构
1970，科学家
人鼠细胞融合实验
细胞膜具有流动性
1972，辛格、尼科尔森
新的观察和实验证据基础
上，提出分子结构模型
提出流动镶嵌模型
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。
(1)科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。
(2)一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。
P44
①
②
③
科学无止境
2003年度诺贝尔化学奖授予两名1988年研究膜蛋白的美国科学家，这是自1991年来诺贝尔奖第三次颁发给与细胞膜蛋白质有关的研究成果。
彼得·阿格雷
与水通道蛋白
罗德里克·麦金农
Na+离子通道
2011年10月3日，诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家布鲁斯·博伊特勒、法国籍科学家朱尔斯·霍夫曼，以表彰他们发现了细胞膜上参与免疫的关键“受体蛋白质”。
四、流动镶嵌模型的基本内容
阅读教材P44—P45关于流动镶嵌模型的基本内容，回答下列问题：
1. 细胞膜的基本支架是什么？
2. 蛋白质在细胞膜上如何分布？
3. 什么是糖被？有什么功能？
4.细胞膜具有流动性的原因是什么？
①有的镶嵌在磷脂双分子层表面；
②有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中
③有的贯穿于整个磷脂双分子层。

-----磷脂双分子层是膜的基本支架
①磷脂
②蛋白质分子
成分
（细胞识别、细胞间信息交流）
③糖类（少量）
糖蛋白
糖脂
糖被（分布在细胞膜外侧）
流动镶嵌模型的基本内容
P44-45
②
①
③
蛋白质分子
磷脂分子
磷脂双分子层
(2层磷脂分子)
判断细胞膜内外侧的依据：
外侧：糖蛋白存在的一侧
内侧：没有糖蛋白的一侧
【例7】(2020·广东广州)如图表示细胞膜的结构示意图,其中乙侧有某种信号分子。下列有关分析错误的是 (　　)

A.图中乙侧是细胞膜的外侧,甲侧是细胞膜的内侧
B.该图体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能
C.细胞膜功能的复杂程度与膜上蛋白质的种类和数量有关
D.该图说明细胞膜上的受体蛋白能与信号分子结合
B
四、流动镶嵌模型的基本内容
既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？
①水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；
②膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。
P45 右上角
4. 细胞膜的结构特点：具有 。
流动性
①原因：构成细胞膜的_________可以侧向自由移动，
膜中的____________ 也能运动。
②意义：对细胞完成___________________________等
功能都是非常重要的。
③实例： 。
④影响因素：在一定温度范围内， 。
磷脂分子
蛋白质大多
随温度升高，流动性加快
变形虫的变形运动、人鼠细胞融合、精卵结合
物质运输、生长、分裂、运动
P45
【例8】科学家从细胞膜成分入手探索细胞膜结构，提出细胞膜的流动镶嵌模型。下列关于该模型的叙述错误的是 (　　)
A.磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架
B.糖蛋白在细胞膜内外表面都有分布
C.构成细胞膜的磷脂分子可以运动
D.构成细胞膜的大多数蛋白质分子可以运动
典例研析
B
只分布在细胞膜外表面
2.右下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？
由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。
由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。
P46
课堂总结
细胞膜的成分、结构与功能的关系
磷脂分子+蛋白质分子+糖类
组成
磷脂双分子层
镶在、
嵌入、贯穿
糖被
分 布
部 分
流动性
可运动
导致
结构
组成
功能
决定
信息交流
(细胞识别)
边界作用
控制物质
进出
物质基础
(结构特点)
选择透过性
保证
体现
跨膜运输正常进行
(功能特点)
同学们下节课见！
一、概念检测
1. 基于对细胞膜结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。
(1)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的。（ ）
(2)细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入，而对细胞有害的物质则不能进入。（ ）
(3)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞。
（ ）
练习与应用
×
×
×
2.细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是（ ）
A. 细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜
B. 由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜
C. 细胞膜的蛋白质分子有物质运输功能
D. 细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型
B
二、拓展应用
1.在解释不容易理解的陌生事物时，人们常用类比的方法，将陌生的事物与熟悉的事物作比较。有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行类比：窗纱能把昆虫挡在外面，同时窗纱的小洞又能让空气进出。你认为这种类比有什么合理之处，有没有不妥当的地方？
提示：把细胞膜与窗纱进行类比，合理之处是说明细胞膜与窗纱一样可以允许一些物质出入，阻挡其他物质出入。这样的类比也有不妥之处。例如，细胞膜是活细胞的重要组成部分，活细胞的生命活动是一个主动的过程，而窗纱是没有生命的，它只能是被动地在起作用。
课外制作
利用废旧物品制作生物膜模型

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