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第1节
第3章　细胞的基本结构
人教版高中生物 必修1
细胞膜的结构和功能
学习目标
1.归纳并阐明细胞膜的基本功能(重点)。
2.运用结构与功能观，通过对细胞膜成分与结构的探索资料分析，说出细胞膜的主要成分，概述流动镶嵌模型的基本内容(重点)。
鸡的卵细胞是自然界中较大的细胞，卵黄膜可看作是卵细胞膜，只有卵黄膜完好时，才能维持卵细胞的正常形态。打破鸡蛋外壳，将蛋清和蛋黄倒入培养皿中，用蓝墨水染色后清洗，刺破卵黄膜发现蛋黄没有染色，说明细胞膜什么功能？有什么意义呢？
细胞膜的功能
一
对细胞膜结构的探索
二
流动镶嵌模型的基本内容
三
目录
原始地球环境
原始海洋中有机物聚集进化出原始生命
产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。
细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。
细胞膜出现
意义
将细胞与外界环境分隔开—系统的边界
1
分析细胞膜的功能
任务一
资料1　生长在水底淤泥中的莲藕“出淤泥而不染”，它能从水和淤泥中吸收所需的营养物质，并排出代谢废物，而莲藕不需要的物质却不会轻易进入莲藕细胞。
资料2　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，而活细胞不会被着色。
1.材料1莲藕“出淤泥而不染”和材料2中活细胞不能被染色，体现了细胞膜具有__________________的功能。
控制物质进出细胞
死 细 胞
活 细 胞
阅读材料，回答下列问题：
分析细胞膜的功能
任务一
资料1　生长在水底淤泥中的莲藕“出淤泥而不染”，它能从水和淤泥中吸收所需的营养物质，并排出代谢废物，而莲藕不需要的物质却不会轻易进入莲藕细胞。
资料2　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，而活细胞不会被着色。
死 细 胞
活 细 胞
阅读材料，回答下列问题：
2.活细胞不能被染色，而死细胞能被染成蓝色的原因是什么？
活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜。而死细胞的细胞膜失去了控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入死细胞。
核
CO2
细胞
产物
代谢
废物
O2
营 养
物 质
细胞膜
以上说明细胞膜有__________性，控制作用是______的
选择透过
相对
不需的，有害的物质
有些病毒病菌
控制物质进出细胞
2
资料3：施莱登和施旺在细胞学说中强调“细胞既是一个相对独立的单位，又对与其他细胞构成的整体起作用”。由此说明多细胞生物体的生命活动必须依赖于细胞之间的协调配合才能完成。这体现了细胞膜的什么功能呢？
受体
血管
细胞分泌化学物质（如激素），通过膜表面的受体传递信息
① 间接交流
接受信号的细胞
1、化学本质：糖蛋白
2、作用：接受激素等化学物质的信号
3、特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）
进行细胞间的信息交流
3
靶细胞
发出信号的细胞
与膜结合的信号分子
膜上接受信号分子的受体
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。
例如，精子和卵细胞之间的识别和结合。
演示
强调：只有同种生物的精子和卵细胞能够识别和结合。
② 直接交流
进行细胞间的信息交流
3
思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？
胞间连丝
③ 植物细胞通过 传递信息。
通道（胞间连丝）
强调：通道交流不需要细胞膜上的受体
进行细胞间的信息交流
3
跟踪训练
1.如图表示细胞膜的功能模式图。据图分析，下列说法不正确的是
A.功能①在生命起源过程中具有重要作用
B.功能②表示进入细胞的物质对细胞都是有利的
C.胰岛素调控生命活动可用图中③表示
D.相邻的植物细胞可通过功能④进行信息交流
√
跟踪训练
功能①表示细胞膜将细胞与外界环境分隔开，在生命起源过程中具有重要作用，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，A正确；
功能②表示细胞膜控制物质进出细胞，一般是吸收有利物质，但有些有害物质也能进入细胞，说明细胞膜控制物质进出细胞的功能是相对的，B错误；
功能③表示进行细胞间的信息交流，激素通过与靶细胞膜上受体的识别来调控生命活动，C正确。
跟踪训练
2.如图为细胞间信息交流的三种方式，下列有关叙述错误的是

A.这三种方式中都需要信号分子与细胞膜上的受体进行识别与结合
B.图甲可表示胰岛素经血液运输到靶细胞对其生命活动进行调节
C.图乙可表示同种动物精子和卵细胞之间的识别和结合
D.图丙可表示高等植物细胞间通过胞间连丝相互连接并进行信息交流
√
跟踪训练
图示三种方式中，丙中胞间连丝不需要信号分子与细胞膜上的受体进行识别与结合，甲种方式的受体也不一定在细胞膜上，A错误。
易错警示
对细胞间信息交流的两个认知误区
(1)三种信息交流方式是发生于细胞与细胞之间的，而不是细胞内的信息交流。
(2)细胞间信息交流并非都依赖于细胞膜上的受体蛋白，如通过细胞通道的信息交流方式；而某些通过化学物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息大都依赖于细胞膜上的受体蛋白。
细胞膜的功能
一
对细胞膜结构的探索
二
目录
流动镶嵌模型的基本内容
三
【资料4】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，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。
细胞膜的主要组成成分中有脂质
【思考】欧文顿对细胞膜的组成成分作出怎样的推测？
细胞膜成分的探索
1
【资料5】科学家利用哺乳动物成熟红细胞作为实验材料，制备出纯净的细胞膜，并对细胞膜的成分进行分析，得出组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
【思考】为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？
①无细胞壁，细胞容易吸水涨破；
②无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。
细胞膜成分的探索
1
【资料6】1935年，英国学者丹尼利和戴维森发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力；当时人们已经知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低。
【思考】以上资料说明细胞膜中还可能含有什么物质？
推测：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。
细胞膜成分的探索
1
(1) 成分
_____（约50% ）
_______（约40% ）
糖类（2%～10%）
_____（主要 ）
胆固醇 (动物细胞膜具有)
脂质
磷脂
蛋白质
C、H、O
+N
（+P、N）
细胞膜的成分
2
【资料7】神经髓鞘的蛋白质含量不仅少，而且蛋白质种类只有3种。神经髓鞘也比较简单，主要起绝缘作用。红细胞、肝细胞、大肠杆菌的细胞膜都承担着非常复杂繁多的生理功能，它们的细胞膜中蛋白质的种类和数量均较多。
细胞膜的功能主要由 决定，功能越复杂的细胞膜， 的
和 越多。
【思考】由上述材料分析，细胞膜功能的复杂程度主要与哪种
成分相关联？
蛋白质
蛋白质
种类
数量
(2) 细胞膜成分与功能的关系：
细胞膜的成分
2
1.分析细胞膜中磷脂分子的排布特点(磷脂分子的结构如图所示)
结构图
模型
示意图
【磷脂】是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子。
磷酸“头部”是亲水的，脂肪酸“尾部”是疏水的。
细胞膜结构的探索
3
(2)若细胞内外均为水环境，细胞膜中的磷脂分子应如何分布？请画图表示。
水
水
水
水
(1)将磷脂放入盛有水的容器中，下列能正确反映其分布特点的是 。
A
2.分析细胞膜中蛋白质分子的排布特点
蛋白质—脂质—蛋白质
【资料1】关于电镜成像：电子束照射大分子物质，散射度高，呈暗带；照射小分子物质，散射度低，呈亮带。
(1)请根据资料1，分析罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构中蛋白质的分布方式。
该模型可以解释细胞的哪些功能？不能解释哪些现象？
蛋白质在细胞膜两侧可以帮助细胞进行物质运输等，但是错误的将细胞膜描述为静态统一的结构，无法解释细胞的生长和分裂、变形虫的运动、受精时细胞融合等。
(2)请根据资料2指出“蛋白质—脂质—蛋白质”模型的不足之处，并对细胞膜的结构进行合理推测。
资料2表明：“蛋白质—脂质—蛋白质”模型中蛋白质平铺在磷脂双分子层表面形成的膜厚度与真实所测不符。因此，蛋白质不会只覆盖在磷脂双分子层两侧，可能会有蛋白质嵌入磷脂双分子层。
【资料2】按照“蛋白质—脂质—蛋白质”模型，细胞膜的厚度应该是单层磷脂厚度的两倍，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20 nm。但是罗伯特森电镜下的细胞膜的厚度约为7～8 nm。
2.分析细胞膜中蛋白质分子的排布特点
【资料3】1970年，用不同颜色荧光染料分别标记人的细胞和鼠的细胞，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。
(3)通过人—鼠细胞融合的结果，可以得出什么结论？
细胞膜具有流动性
2.分析细胞膜中蛋白质分子的排布特点
2.分析细胞膜中蛋白质分子的排布特点
【资料4】20世纪60年代，冰冻蚀刻技术得到了应用。科学家将细胞进行快速低温冷冻，用冷刀将细胞标本骤然冲断开。这时，磷脂双分子层的疏水端裂开，从而显示出蛋白质颗粒在膜之中的真实分布情况。通过一定的技术处理，科学家在电子显微镜下观察到，细胞膜的外层磷脂和内层磷脂表面都有凸起的蛋白质颗粒，还有蛋白质随着另一层磷脂离开之后留下的窟窿。
(4)通过冰冻蚀刻实验结果，你可以得出什么结论？
冰冻蚀刻技术研究细胞膜结构
(4)通过冰冻蚀刻实验结果，你可以得出什么结论？
蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于磷脂双分子层。
跟踪训练
3.如图表示各种细胞膜组成成分的含量，图示能说明的是
A.构成细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质和糖类
B.细胞膜中的脂质和蛋白质含量的变化与细胞膜
的功能有关
C.细胞膜的功能越简单，所含蛋白质的数量越多
D.蛋白质在进行细胞间的信息交流中具有重要作用
√
跟踪训练
细胞膜的成分有脂质、蛋白质和糖类，但脂质和蛋白质在膜成分中占的比例很大，是细胞膜的主要成分，糖类不是主要成分，A错误；
细胞膜中脂质和蛋白质的含量变化与细胞膜的功能有关，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多，B正确，C错误；
分析题图可知，该图没有涉及细胞间的信息交流功能与蛋白质的关系，D错误。
跟踪训练
4.人类对生物膜结构的探索经历了漫长的历程，下列结论(假说)错误的是
A.脂溶性物质更易通过细胞膜，由此推测细胞膜的主要组成成分中有脂质
B.荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合，说明细胞膜具有流动性
C.电镜下细胞膜呈暗—亮—暗结构，罗伯特森认为生物膜由脂质—蛋白
质—脂质构成
D.提取人成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层，其面积是红细胞表面积
的2倍，由此推测细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层
√
电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯特森认为所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，C错误。
细胞膜的功能
一
对细胞膜结构的探索
二
目录
流动镶嵌模型的基本内容
三
1972年辛格（S. J. Singer）和尼克尔森（G. Nicolson）总结前人的研究成果，并且在新的观察和实验证据的基础上，提出了新的生物膜模型———流动镶嵌模型，为多数人所接受。
(1) 图中A
名称：_________________
作用：膜的_____________
特点：_________________
磷脂双分子层
可侧向自由移动
基本支架
A
B
C
流动镶嵌模型
1
(2) 图中B
名称：___________
三种位置
镶在磷脂双分子层表面
部分或全部______磷脂双分子层中
______于整个磷脂双分子层
特点：大多数蛋白质分子是可以______的
蛋白质分子
嵌入
贯穿
运动
A
B
C
流动镶嵌模型
1
(3) 图中C
名称：糖类分子(糖被)，能和蛋白质结合(糖蛋白)或与脂质结合(糖脂)
位置：细胞膜的____表面
作用：与细胞表面的_____、细胞间的__________等功能有密切关系
外
识别
信息传递
A
B
C
流动镶嵌模型
1
流动性
磷脂分子
蛋白质
结构特点
2
跟踪训练
5.如图为细胞膜的结构模型示意图，a、b表示细胞膜的两侧。下列有关说法错误的是
A.细胞膜因具有图中①表示的基本支架而具有
对称性
B.动物细胞吸水时，图中①的厚度会变小
C.图中a侧具有糖蛋白，是细胞膜的外侧
D.细胞膜具有流动性与图中①③都有关
√
细胞膜两侧的分布不具有对称性，A错误。
跟踪训练
6.磷脂分子构成的脂质体可以作为药物的运载体。在脂质体中镶嵌抗体，通过抗体与特定细胞结合可实现定向给药。下列有关叙述错误的是
A.药物1是水溶性的，药物2是脂溶性的
B.脂质体定向给药时需要和细胞膜上的特异性受体结合
C.脂质体具有两层磷脂分子层
D.脂质体的成分与细胞膜相同，都含有磷脂和蛋白质
√
脂质体的成分是磷脂分子，细胞膜主要含有磷脂分子和蛋白质分子，两者的成分不完全相同，D错误。
2.控制物质相对进出
3.信息交流
1.将细胞与外界分隔
脂 质
蛋白质
糖 类
磷脂双分子层——基本支架
镶、嵌、贯穿
糖蛋白
功能特点
结构特点
（选择透过性）
（流动性）
功 能
成分与结 构
细 胞 膜
夯基础查落实
1.细胞膜的功能：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。
2.多细胞生物体内各个细胞的协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也有赖于信息的交流。
3.脂溶性物质优先通过细胞膜，说明细胞膜中含有脂质。
4.细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外还有少量糖类；功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
5.磷脂双分子层是膜的基本支架。蛋白质有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。
要语必背
6.细胞膜的结构特点是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。细胞膜的功能特点是具有选择透过性。
7.细胞膜的外表面与蛋白质或脂质结合的糖类分子叫作糖被，其与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。
1.台盼蓝染液不能将活细胞染色，而可以使死细胞染色的原因：______
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
2.以哺乳动物成熟的红细胞为材料能够提取纯净细胞膜的原因是______
。
3.小肠绒毛上皮细胞与肌细胞相比，前者细胞膜含有的蛋白质更多，功能也更复杂，这说明 。
长句表达
活细胞
的细胞膜对物质进入细胞具有控制作用，细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，因此活细胞不被染色；死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝染液能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色
哺乳
动物成熟的红细胞不具有细胞核和各种复杂的细胞器
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多

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