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(共46张PPT)
第4节：蛋白质
细胞的物质基础
第1讲 细胞膜的结构和功能
专题三 细胞的基本结构和物质的运输
近三年（2021-2023）考情分析
专题 考点 命题热度 关联考点
专题三 细胞的基本结构和物质的运输 细胞膜成分的探究历程（3年1次） ★ 常结合课本内其他科学史综合考查
流动镶嵌模型（3年4次，全国卷3年0次） ★★ 常结合生物膜系统相关知识综合考查
细胞膜的结构和功能（3年7次，全国卷3年2次） ★★★ 常与细胞器相关知识综合考查细胞的结构基础
01.
细胞膜成分的探究历程
02.
03.
目录
细胞膜的成分
细胞膜的功能
01.科学家是如何发现细胞膜的组成的？
02.细胞膜结构发现过程中有哪些技术支持？
03.如何获得较纯净的细胞膜？滴加生理盐水的目的是什么？
04.那些生命活动体现了细胞膜的流动性？
05.如何理解细胞膜的结构特点？
06.为什么系统的边界不是细胞壁？
重读课本、深度思考
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
不溶于脂
质的物质
溶于脂质
的物质
细胞膜
1、膜透性实验——19世纪末，欧文顿(E. Overton)曾用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样:凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。
细胞膜是由脂质组成的
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
2、膜成分实验——20世纪初，科学家第一次将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。
怎么制备获得细胞膜？
细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
成熟的红细胞
细胞核
细胞器
吸水涨破
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
3、1917年欧文·朗缪尔（Langmuir）根据研究提出：磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，其结构既有疏水的尾部，又有亲水的头部。
将磷脂铺在水盘上会是什么样？
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
4、膜面积实验——1925年 两位荷兰科学家戈特（Gorter） 和格伦德（Grendel ），用丙酮提取红细胞中脂质，在空气——水界面铺成単分子层，测得的面积与红细胞的表面积之比为（1．8～2．2）：1，约为两倍。
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
5、膜结构实验——1959年，罗伯特森（J. D. Robertson）用电子显微镜线看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
所有的生物膜是由蛋白质—脂质—蛋白质组成的静态结构
6、膜蚀刻实验——冰冻蚀刻技术：将细胞置于-196℃液氮中，让细胞膜迅速冷冻变成固态。用冷刀骤然将标本断开，升温后冰在真空条件下迅速升华，暴露出断面结构。在电镜下观察细胞膜的结构，如图所示：
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
结论：蛋白质有的平铺在脂双层表面，有的镶嵌在脂双层中间
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
7、膜融合实验——1970年，科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。这两种细胞刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37℃下经过40 min，两种颜色的荧光均匀分布。
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
结论：细胞膜具有流动性
人细胞
小鼠细胞
荧光标记膜蛋白
诱导
融合
40min
37℃
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
细胞膜——探究历程|结构:流动镶嵌模型
举例说明细胞膜具有流动性
细胞增殖
变形虫的运动
细胞膜——探究历程|结构:流动镶嵌模型
白细胞吞噬病菌
细胞膜——探究历程|结构:流动镶嵌模型
神经递质的释放
质壁分离
贯穿蛋白
糖蛋白
磷脂双分子层
依附蛋白
胆固醇
细胞膜——结构：流动镶嵌模型
一定的流动性
磷脂双分子层
蛋白质分子
加快
选择透过性
载体的种类和数量
细胞膜——结构：流动镶嵌模型
细胞膜——结构：流动镶嵌模型
(必修1 P76“技能应用”改编)温度的高低会提高或降低水分通过半透膜的扩散速率吗？请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。
材料及用具：有如图所示相同的渗透装置三个，酒精灯(或水浴锅)、冰块及用具若干。
(1)你的假设是________________________________。
(2)实验方法步骤：
①取上述三个相同的渗透装置编号分别为甲、乙、丙。
②
________________________________________。
③经过相同一段时间后，观察______________________。
(3)预期结果：如果出现_______ _ 的现象，则你的假设是正确的。
一定温度范围内，随温度的升高水分子扩散速率加快
甲装置烧杯外用酒精灯或水浴锅加热升温，乙装置的烧杯外加适量的冰块降温，丙装置不作处理作为对照
长颈漏斗中液面上升的高度
液面高度大小
关系为：甲>丙>乙
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
[深挖教材·长句溯源]
(必修1 P65)将人的肝细胞中的磷脂全部提取并铺成单层分子，其面积是肝细胞表面积的2倍吗？为什么？
细胞膜——探究历程|成分|结构|功能
(源于必修1 P43“拓展题”)鉴别死细胞和活细胞通常用“染色排除法”，如台盼蓝可使死的动物细胞染色，而活的动物细胞不着色。 “染色排除法”的原理是 。
活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞
提示　大大超过2倍，肝细胞具有多种具膜的细胞器。
教材中的隐性知识　(1)源于必修1 P41“与生活的联系”：细胞在癌变的过程中，细胞膜的成分发生改变，有的产生 、 等物质，可用来检测癌细胞。
(2)源于必修1 P66：磷脂是一种由 等组成的分子，
是亲水的， 是疏水的。
甲胎蛋白
癌胚抗原
磷酸“头”部
脂肪酸“尾”部
甘油、脂肪酸和磷酸
细胞膜——探究历程|结构|功能
（3）源于必修1 P68最后一段：在细胞膜的 ，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的 ，叫做 ，糖被与___ _
有密切关系。
外表
糖蛋白
糖被
细胞表面的识别
细胞膜——结构：流动镶嵌模型
C
1.细胞的膜蛋白具有物质运输、信息传递、免疫识别等重要生理功能。下列图中，可正确示意不同细胞的膜蛋白及其相应功能的是(　　)
D
细胞膜——探究历程|结构|功能
2.人鼠细胞融合实验是用带有不同荧光染料的抗体标记两种细胞的膜蛋白，一段时间后两种膜蛋白能在杂种细胞膜上均匀分布形成嵌合体。如图是相关实验记录，据此不能得到的结论是(　　)
A.当温度增加到15 ℃以上时，膜的流动性发生变化
B.该实验证明膜蛋白能够在膜表面运动
C.温度对膜蛋白的扩散有影响
D.图中数据说明融合时间越长形成的嵌合体越多
D
细胞膜——探究历程|结构|功能
3.科学家对哺乳动物红细胞膜上不同种类的磷脂(SM、PC、PS、PE、PI、Cl)进行了研究，发现PC、SM主要分布在外侧，该图是科学家分析获得的某细胞膜上不同种类的磷脂图解，下列相关叙述错误的是（ ）
C
A.组成细胞膜的磷脂分子在磷脂双分子层中的分布是不对称的
B.若该细胞是哺乳动物的红细胞,则①侧的液体是血浆
C.若该细胞是动物的神经细胞,则乙酰胆碱的分泌是消耗能量的主动运输
D.若该细胞是动物细胞,在细胞膜上除了磷脂还有蛋白质、糖类和胆固醇等
细胞膜——探究历程|结构|功能
细胞膜——探究历程|结构|功能
功能二:控制物质进出细胞
营养物质
代谢废物
分泌物
病毒、病菌、有害物质
细胞膜——探究历程|结构|功能
细胞膜——探究历程|结构|功能
(1)是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？试举例说明：____________
_________________________________________________。
(2)线粒体内膜的蛋白质种类和数量比外膜 (填“低”或“高”)，请从结构与功能观角度分析原因：____________________________________
___________________________________________。
(3)(源于必修1 P65)将人的肝细胞中的磷脂全部提取并铺成单层分子，其面积是肝细胞表面积的2倍吗？为什么？____________________________
_______________。
阐述基本原理，突破长句表达
分子物质(如脂溶性的信号分子性激素)的受体在细胞内
不是，有些小
功能复杂的膜中，蛋白质的种类和数量
高
多，而线粒体内膜中进行着有氧呼吸的第三阶段
大大超过2倍，肝细胞具有核膜
和多种细胞器膜
细胞膜——探究历程|结构|功能
细胞膜——探究历程|结构|功能
细胞膜——探究历程|结构|功能
细胞膜——探究历程|结构|功能
细胞膜——探究历程|结构|功能
功能三:进行细胞间信息交流
思考：
1.细胞膜有哪几种功能？
2.细胞间信息交流的方式有几种？
3.细胞间信息交流都需要受体蛋白参与吗？
4.受体蛋白与信号分子间结合有什么特点？
5. 所有物质都能通过细胞膜吗？
6. 这体现细胞膜什么功能？使其具有了什么功能特性？
7.功能特性根本原因是什么？
保护、信息交流、控制物质进出
体液、直接接触、通道
胞间连丝没有
特异性
细胞选择的小分子和离子
控制物质进出；选择透过性
遗传物质DNA(基因)
细胞膜——探究历程|结构|功能
精卵
将细胞与外界环境分隔开
胞吞、胞吐
激素
胞间连丝
结合
细胞膜——探究历程|结构|功能
细胞壁
组成植物细胞壁的是纤维素和基质多糖（半纤维和果胶），其中纤维素是由细胞膜合成的，基质多糖是由高尔基体合成的。详情看下图。分泌小泡合成的是基质多糖，细胞膜上的“纤维素合酶复合体”合成的是纤维素。
植物细胞壁的合成：
典例分析
典例分析
(2018·天津，3)生物膜上不同类型的蛋白质行使不同的功能。下表中依据膜蛋白功能，对其类型判断错误的是
选项 膜蛋白的位置、功能 膜蛋白的类型
A 位于突触后膜，识别并结合神经递质 受体
B 位于靶细胞膜，识别并结合激素 载体
C 位于类囊体薄膜，催化ATP合成 酶
D 位于癌细胞膜，引起特异性免疫 抗原
B
重温高考
5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：如与有氧呼吸相关的酶，ATP水解酶等
(4)识别蛋白：
(5)通道蛋白：
图1-3表示3种生物膜结构及其所发生的部分生理过程。请回答下列问题：
典例分析

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