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第1单元
细胞的分子组成和细胞的结构
第6课时　细胞膜的结构和功能
内容索引
核心体系
学习目标
活动方案
检测反馈
学 习 目 标
1. 构建细胞膜的结构模型。2. 阐明细胞膜的功能。
核 心 体 系
活 动 方 案
阅读下列有关生物膜结构探索历程的资料，回答相关问题。
资料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，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。
资料2：20世纪初，科学家们第一次将细胞膜从某种细胞中分离出来，化学分析表明，它们的主要成分是磷脂和蛋白质。
资料3：1925年，荷兰科学家用丙酮从某种细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为细胞表面积的2倍。
活动一 分析探索细胞膜结构的历程
资料4：19世纪30年代初，科学家通过实验发现细胞膜不可能是单纯磷脂分子构成，再通过实验进一步发现可能还有蛋白质，于是提出在磷脂双分子层内外两侧都有蛋白质分子覆盖的假说。
资料5：1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的“暗—亮—暗”的三层结构。按照“三明治”模型，科学家经过计算认为生物膜至少厚约15～20 nm。但电镜照片中，实际测得细胞膜的厚度约为7～10 nm。
资料6：1970年，科学家用荧光标记的小鼠细胞和人细胞等做了一系列相关融合实验。
(1) 科学家在分析资料1时，提出了什么样的假说？
【答案】 细胞膜是由脂质组成的(或细胞膜含有脂质)。
(2) 资料2、3中要获得纯净细胞膜，最好选择哺乳动物的哪一类细胞？试简述理由。
【答案】 成熟的红细胞，因为哺乳动物成熟的红细胞没有细胞器膜和核膜(或其他膜结构)。
(3) 细胞膜制备的实验原理是什么？若以植物细胞制备细胞膜，则应如何处理？
【答案】 渗透作用。若以植物细胞制备细胞膜，则应先用纤维素酶和果胶酶将植物细胞壁水解得到原生质体，再放入清水中涨破、离心即可。
(4) 从资料3的实验结果可以得出什么结论？
【答案】 膜中的脂质分子为连续的两层(或膜含有双层脂质分子)。
(5) 资料4、5中，通过比较分析生物膜的计算和实测厚度，科学家对膜结构模型提出了什么样的假说？
【答案】 细胞膜上的蛋白质应该镶嵌在磷脂双分子层中(或不是覆盖在磷脂表面)。
(6) 资料6中，科学家最早是用红色荧光染料标记人细胞的膜蛋白，用绿色荧光染料标记小鼠细胞的膜蛋白，进行融合实验。刚融合时，融合细胞一半发绿色荧光，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，这一实验现象表明了什么？
【答案】 组成细胞膜的蛋白质分子是可以流动的(或膜有流动性)。
(7) 1972年，辛格和尼科尔森综合以上实验，并在新的观察和实验证据基础上，提出了为大多数人所接受的模型，即___________________。
细胞膜流动镶嵌模型
下图为细胞膜的流动镶嵌模型，请回答有关问题。
活动二 概述流动镶嵌模型的主要内容
(1) 细胞膜的基本骨架是什么？
【答案】 磷脂双分子层。
(2) 蛋白质在基本骨架中的位置如何？
【答案】 镶在、嵌入、贯穿。
(3) 细胞膜的结构特点是什么？有哪些事实证明该特点？
【答案】 具有一定的流动性。变形虫摄食和运动时伪足的形成、白细胞吞噬细菌、人—鼠细胞的融合实验等。
(4) 癌细胞易在体内扩散和转移，与细胞膜上什么成分减少有关？
【答案】 糖蛋白。
(5) 生物膜上不同类型的蛋白质行使不同的功能，请列举膜蛋白的种类及功能。
【答案】 ①受体蛋白：信号分子(如激素、细胞因子、神经递质)的受体蛋白(属于糖蛋白)。②载体蛋白：协助跨膜运输(协助扩散和主动运输)。③酶：如好氧型细菌的细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶。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)。⑤通道蛋白：是横跨质膜的亲水性通道，允许适当大小的分子或离子顺浓度梯度通过，如水通道蛋白、神经传导时，Na＋、K＋通道蛋白等。
资料1：用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，活的动物细胞不着色，这种方法称为“染色排除法”，是科研上鉴别细胞死活的常用方法。
资料2：谷丙转氨酶主要存在于肝细胞内，其细胞内浓度高于血浆中1 000～3 000倍，血浆中含量极少，只要有1%的肝细胞坏死，就可以使指标增高一倍。因此，血浆谷丙转氨酶被世界卫生组织推荐为肝功能损害最敏感的检测指标。
活动三 说明细胞膜的功能
资料3：下图是细胞间信息传递的三种方式示意图。
A　　　　　 B　　　　 　C
(1) 资料1、2分别说明了什么？综合资料1、2，说明细胞膜具有什么功能？
【答案】 活细胞能够阻止细胞不需要的物质进入细胞，也能阻止酶等物质排出细胞。控制物质进出细胞。
(2) 资料3说明细胞膜具有什么功能？
【答案】 细胞间的信息交流。
(3) 分别各举一例，简述资料3的三种方式。
【答案】 图A表示通过内分泌细胞分泌的激素，随①血液到达全身各处，与靶细胞表面的②受体结合，将信息传递给靶细胞，例如胰岛素。
图B表示通过相邻两细胞的细胞膜接触，使信息从一个细胞传递给另一个细胞，图中③表示与膜结合的信号分子，例如精子和卵细胞之间的识别和结合。
图C表示相邻两植物细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞，图中④表示胞间连丝。
检 测 反 馈
2
4
5
1
3
7
6
1 生物体的结构对其功能起着决定性的作用。下列有关叙述错误的是(　　)
A. 细胞膜上的糖脂与细胞的识别功能无关
B. 细胞膜的流动性与物质运输有关
C. 细胞骨架与维持细胞的形态有关
D. 蛋白质合成旺盛的细胞，核仁较大
2
4
5
1
3
7
6
【答案】 A
【解析】 细胞膜表面的糖脂和糖蛋白具有识别的功能，A错误；细胞膜的流动性与物质运输有关，如通过胞吞、胞吐进出细胞的物质，依赖细胞膜流动性，B正确；细胞骨架维持着细胞的形态，锚定并支撑着许多的细胞器，与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化和信息传递等生命活动密切相关，C正确；核仁与rRNA的合成有关，与核糖体的形成有关，蛋白质合成旺盛的细胞，核仁较大，D正确。
2
4
5
1
3
7
6
2 科研人员从蚯蚓中提取出能治疗脑血栓的蚓激酶，实验表明这种蛋白质大分子能够通过小鼠肠上皮细胞进入血液。下列说法正确的是(　　)
A. 小鼠肠上皮细胞的膜上分布着运输蚓激酶的载体蛋白
B. 细胞呼吸抑制剂处理能提升肠道细胞吸收蚓激酶的速率
C. 小鼠内环境的理化性质会影响蚓激酶治疗脑血栓的效果
D. 蚓激酶进入小鼠肠上皮细胞的过程彰显了细胞膜的功能特点
【答案】 C
2
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6
3 下列关于烟草细胞、乳酸细菌、变形虫的叙述，正确的是(　　)
A. 三者均有线粒体
B. 遗传物质的载体都是染色体
C. 能合成与细胞呼吸有关的酶
D. 无氧呼吸的产物与人相同
【答案】 C
1
2
4
5
3
7
6
4 下图是生物膜的流动镶嵌模型，①～④表示构成生物膜的物质。下列叙述正确的是(　　)
1
A. 这是在电镜下观察到的生物膜流动镶嵌的结构
B. ②的尾部和③一起存在于脂双层的内部
C. 细胞膜中都存在③，③的存在使得细胞膜保持稳定性
D. 细胞膜具有选择透过性是由④体现出来的
【答案】 B
2
4
5
3
7
6
5 (多选)下列有关细胞膜的结构与功能的叙述，正确的有(　　)
A. 细胞膜的流动性与磷脂分子和大多蛋白质分子能运动有关
B. 细胞膜具有选择透过性，但细胞不需要的物质也可能进入
C. 细胞膜中的磷脂具有疏水的尾部，水分子只能通过水通道蛋白进出细胞
D. 细胞膜中的糖蛋白绝大多数分布在外侧，与细胞间信息传递功能密切相关
1
【解析】 水分子也可以通过自由扩散进入细胞，C错误。
【答案】 ABD
2
4
5
3
7
6
6 (多选)通过冷冻技术，细胞膜通常从某个部位断裂分开，结构如下图所示。据图分析，可以推出的结论有(　　)
1
A. 图中b侧含细胞质基质
B. 磷脂双分子层疏水端断裂
C. 细胞膜具有一定的流动性
D. 膜蛋白的分布存在不对称性
【答案】 ABD
2
4
5
3
7
6
7 哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和具膜的细胞器，是研究膜结构功能的常用材料。当成熟红细胞破裂时，仍然保持原本的基本形状和大小，这种结构称为红细胞影，其部分结构如下图所示。研究人员用不同的试剂分别处理红细胞影，结果如下表(“＋”表示有，“－”表示无)。
1
2
4
5
3
7
6
1
实验 处理 蛋白质种类 处理后红细胞影的形状
A B C D E F 试剂甲处理后 ＋ ＋ ＋ ＋ － － 变得不规则
试剂乙处理后 － － ＋ ＋ ＋ ＋ 还能保持
(1) 构成红细胞膜的基本支架是__________________。膜上有多种蛋白质，其中B蛋白与多糖结合，主要与细胞膜的__________功能有关。
(2) A和G蛋白均与跨膜运输有关，通过__________方式排出Na＋吸收 K＋，从而维持红细胞内高K＋低Na＋的离子浓度梯度。
磷脂双分子层
信息交流
主动运输
2
4
5
3
7
6
(3) 在制备细胞膜时，将红细胞置于_____________________中，使细胞膜破裂释放出内容物。由表中结果推测，对维持红细胞影的形状起重要作用的蛋白质是________。
(4) 研究发现，红细胞膜上胆固醇含量与动脉粥样硬化(As)斑块的形成密切相关。成熟红细胞不具有合成脂质的________ (填细胞器)，其细胞膜上的脂类物质可来自血浆。当血浆中胆固醇浓度升高时，会导致更多的胆固醇插入到红细胞膜上，细胞膜________性降低，变得刚硬易破，红细胞破裂导致胆固醇沉积，加速了As斑块的生长。
1
蒸馏水(或低渗溶液)
E、F
内质网
流动
谢谢观看
Thank you for watching

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