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(共28张PPT)
第5讲 细胞膜的结构和功能
第二单元 细胞的结构和运输
序号 内容要求
1 概述：细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流
2 阐明：遗传信息主要储存在细胞核中
3 活动：尝试制作真核细胞的结构模型
【课程标准】
细胞膜功能
①将细胞与外界环境分隔开
目的
保障细胞内部环境的相对稳定
说明
被动运输、主动运输、胞吞胞吐
方式
②控制物质进出细胞
细胞膜具有选择透过性(功能特性)
③进行细胞间的信息交流
方式
体液传递、接触传递、通道传递
将细胞与外界环境分隔开
相对稳定
控制物质进出细胞
选择透过性
被动运输、主动运输、胞吞胞吐
进行细胞间的信息交流
体液
接触
通道
如激素、神经递质
控制具有相对性
如精卵、Tc-靶、APC-Th识别
如高等植物的胞间连丝
体液传递
接触传递
通道传递
细胞膜受体/糖蛋白
无细胞膜受体
细胞膜受体
信号分子
信号分子
考点一：细胞膜的功能
P22
P22-1
如激素、神经递质
如精卵、Tc-靶、APC-Th识别
如高等植物的胞间连丝
体液传递
接触传递
通道传递
细胞膜受体/糖蛋白
无细胞膜受体
细胞膜受体
信号分子
信号分子
信号分子
(1)交流条件 体液传递 接触传递 通道传递
信号分子
供体细胞
靶细胞
细胞膜受体
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√或×
√
×
兼具物质交换功能
物质交换
同时体现细胞膜交换功能
两大
靶
靶
靶
【温馨提示】细胞膜受体并非细胞间信息交流所必需结构。
【温馨提示】糖被是指细胞膜外表面与蛋白质或脂质结合的糖类分子，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。
识别
信息传递
但受体是必需的
外
糖类
糖 被
【温馨提示】多细胞生物体要健康地生存，就必须使各个细胞保持功能的协调，而该协调性的实现不仅依赖于信息的交流，也依赖于物质和能量的交换。这同时体现了细胞膜的进行细胞间信息交流和控制物质进出细胞的两大功能。
信息的交流
物质和能量的交换
进行细胞间信息交流
控制物质进出细胞
考点一：细胞膜的功能
P22
下图是细胞间的三种信息交流方式，据图回答下列问题:
(1)请写出图中物质或结构的名称：
①细胞膜上的受体；②信号分子；③胞间连丝。
(2)图中受体的化学本质是什么？受体和信号分子的结合有没有特异性？
(3)是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？请举例说明。
糖蛋白
有特异性
甲状腺激素受体位于细胞核中，
否
【反馈练习】
细胞膜上的受体
信号分子
胞间连丝
(2)细胞膜的功能特性——选择透过性。
①表现：水分子、被选择的小分子和离子可以通过；
大分子、不被选择的小分子和离子不能通过。
②原因：直接源于膜转运蛋白的种类和数量，根本源于遗传物质DNA。
③验证：细胞膜能控制物质进出细胞(或细胞膜具有选择透过性)。
正常的玉米胚
细胞不呈红色
正常
玉米种子
煮熟
玉米种子
红墨水处理
清水冲洗
红墨水处理
清水冲洗
煮熟的玉米
胚细胞呈红色
细胞膜具
控制物质
进出细胞
的功能
选择透过性
水
被选择
不被选择
大
膜转运蛋白
遗传物质DNA
不呈红色
呈红色
考点一：细胞膜的功能
P22-2
1.科研上鉴别死细胞与活细胞常用“染色排除法”。例如:用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。这项技术所利用的是细胞膜的哪种功能
A. 保护细胞内部结构的功能 B. 信息交流功能
C. 控制物质进出功能 D. 保障细胞内部环境相对稳定的功能
【反馈练习】
活细胞
死细胞
【温馨提示】探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验中，采用“台盼蓝染色”，可保证只统计活菌，避免了计数偏高的误差。
好氧细菌细胞膜
(有氧呼吸第三阶段)
(钠钾泵=2种载体中心+酶活性中心)
(3)细胞膜的其他功能。
附着酶 + 能量转化
附着酶
能量转化
酶
1
载
1
载
2
酶
酶
2
考点一：细胞膜的功能
P22
1.下列有关细胞信息传递的叙述，正确的有
A. 细胞产生的激素与靶细胞膜上相应受体的结合可实现细胞间的信息传递
B. 抗原刺激引发记忆细胞增殖分化、蔗糖溶液使洋葱表皮细胞发生质壁分离均体现了生物膜的信息传递功能
C. 动、植物细胞实现细胞间的信息交流都必须依赖于细胞膜表面的受体
D. 多细胞生物体内细胞间功能协调性的实现完全依赖于信息交流
【反馈练习】
2.下列对于生物膜功能特点的叙述错误的是
A. 癌细胞转移与细胞膜上糖蛋白减少有关
B. 生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定
C. 血液透析膜模拟了生物膜的功能特点
D. 细胞内的各种生物膜对物质的选择性是相同的
考点二：细胞膜的组成和结构P24
1.细胞膜的成分
(1)探索实验(连线):
科学家用哺乳动物卵细胞、红细胞、神经细胞制备出纯净细胞膜进行化学分析
细胞膜是由脂质组成的
欧文顿对植物细胞的上万次通透性实验，发现溶于脂质的物质容易穿过细胞膜
组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多
经典实验/实例
结论/假说
英国学者丹尼利和戴维森研究发现细胞膜的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。如果在油-水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低到接近细胞膜的表面张力
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质
最初对细胞膜成分的认识是通过对现象的推理分析得出的
脂溶性物质
水溶性物质
表面张力
油
表面张力
加蛋白质
＜
=
P24-1
考点二：细胞膜的组成和结构P24
1.细胞膜的成分
(2)探索成果:
主要是磷脂，动物细胞还有胆固醇
承担膜的主要功能(转运蛋白、识别蛋白、酶等)
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多
分布在细胞膜外表面，称为糖被(参与识别、信息传递)
分别与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂
癌细胞的糖蛋白数量减少、种类增多
细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。此外，还有少量的糖类。
蛋白质
脂质
糖类
胆固醇
磷脂
主要功能
种类和数量
外表面
糖被
糖蛋白
糖脂
判断细胞内外
细胞膜成分
脂质(50%)
蛋白质(40%)
糖类(2-10%)
①不同细胞膜的成分：种类____、含量____。
②不同生物膜的成分：种类____、含量____。如：细胞膜含________，而细胞器膜、核膜通常都不含糖类(内质网、高尔基体例外)。
③细胞膜的成分可变：如细胞分化、细胞癌变等过程中。
相同
不同
少量糖类
相似
不同
膜成分 脂质% 蛋白质% 糖类%
变形虫细胞膜 42 54 4
小鼠肝细胞膜 52 44 4
人红细胞膜 43 49 8
神经鞘细胞膜 79 18 3
高尔基体膜 26 64 10
内质网摸 28 62 10
线粒体内膜 22 78 少
菠菜叶绿体 类囊体膜 30 70 0
P24-1-（2）
考点二：细胞膜的组成和结构P24
1.细胞膜的成分
(3)常考：细胞膜蛋白。
类别 实例 功能
膜转运蛋白 载体蛋白 参与主动运输(如钠钾泵、钙泵)
参与协助扩散(如葡萄糖载体)
通道蛋白 参与协助扩散(如钾、钠、钙、水等多种通道)
膜识别蛋白 (糖蛋白) 膜受体蛋白 识别大部分信号分子(如激素蛋白、细胞因子、神经递质等)
相互识别蛋白 精卵间、APC与Th间、Tc与靶细胞间相互识别
膜附着的酶 ATP水解酶 催化ATP水解,用于主动运输、胞吞胞吐等
呼Ⅲ酶 用于好氧细菌的有氧呼吸第三阶段
主动运输
协助扩散
协助扩散
主动运输
好氧细菌
信号蛋白
考点二：细胞膜的组成和结构P24
2.细胞膜的结构
(1)探索实验(连线):
实验/实例
结论/假说
荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮从哺成红细胞中提取脂质，在空气-水界面铺展成单分子层，测得其面积恰好为红细胞表面积的2倍
细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层
罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的“暗-亮-暗”三层结构
所有细胞膜都由蛋白质(暗层)-脂质(亮层)-蛋白质(暗层)三层结构构成的静态统一结构
费雷和埃迪登的人鼠细胞荧光标记融合实验以及相关的其他实验实验证据
1972年，辛格和尼科尔森不断进行新观察和实验
提出多数人接受的流动镶嵌模型
细胞膜具有流动性
无法解释：细胞生长、质壁分离、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞吞噬等
口腔上皮细胞 S
酵母菌 S
大肠杆菌 S
【拓展提升】
细胞类型 细胞表面积 磷脂单分子层面积 现代原因分析
哺成红细胞 S
2S
2S
＞2S
＞2S
只有细胞膜一种生物膜
只有细胞膜一种生物膜
有多种生物膜
有多种生物膜
【拓展提升】
据磷脂的分子特性推测在水中的分布情况
脂质体
脂质单分子层
微团
= 单抗 + 药物
生物导弹
水溶性药物
脂溶性药物
水溶性药物
脂溶性药物
(定位)
(杀灭)
考点二：细胞膜的组成和结构P24
2.细胞膜的结构
(2)细胞膜的流动镶嵌模型。
磷脂
形成磷脂双分子层
作为细胞膜的基本支架
具有屏障作用(阻止水溶性分子和离子通过)
维持蛋白质的结构
蛋白质
镶嵌在磷脂双分子层中
镶在表面
镶在表面
全部嵌入
贯穿其中
部分嵌入
运输蛋白：载体、通道
催化蛋白：酶,降低活化能
识别蛋白：识别和信息传递
结构蛋白：连接细胞骨架
分类
作用
作用
【温馨提示】膜蛋白与磷脂分子一样，有水溶性部分和脂溶性部分。
疏水区是细胞膜第一个功能的物质基础
疏水区
【思考】水为何还能被动运输跨膜呢？
第一，特小，借磷脂缝隙(自由扩散)
第二，借水通道蛋白(协助扩散)
自由
协助
考点二：细胞膜的组成和结构P24
2.细胞膜的结构
位于细胞膜的外表面，与蛋白质或脂质相连形成糖蛋白或糖脂
糖被
糖蛋白
糖脂
①生理作用：与细胞________、细胞间________等有关。
②合成场所：糖类是在______和________合成并加到脂质和蛋白质上去形成糖脂和糖蛋白的。
表面识别
信息传递
内质网
高尔基体
糖类
外表面
糖蛋白
糖脂
(2)细胞膜的流动镶嵌模型。
考点二：细胞膜的组成和结构P24
2.细胞膜的结构
(3)细胞膜的结构特点——流动镶。
流动性
少数(结构)蛋白)因与________相连而不能运动
细胞骨架
①原因：________分子可以____________，__________分子也能运动。
全部磷脂
侧向自由移动
大多蛋白质
②温度影响：随一定范围内温度的____，膜流动性____。
细胞骨架
升高
增大
侧向自由移动
③作用实例：对于细胞完成________、____、____、____等功能都非常重要。
考点二：细胞膜的组成和结构P24
2.细胞膜的结构
(3)细胞膜的结构特点——流动镶。
流动性
①原因：________分子可以____________，__________分子也能运动。
全部磷脂
侧向自由移动
大多蛋白质
物质运输
生长
分裂
运动
物质运输
细胞分裂
变形运动→吞噬
细胞融合
②温度影响：随一定范围内温度的____，膜流动性____。
升高
增大
质壁分离
质壁分离复原
③作用实例：对于细胞完成________、____、____、____等功能都非常重要。
考点二：细胞膜的组成和结构P24
2.细胞膜的结构
(3)细胞膜的结构特点——流动镶。
流动性
①原因：________分子可以____________，__________分子也能运动。
全部磷脂
侧向自由移动
大多蛋白质
物质运输
生长
分裂
运动
②温度影响：随一定范围内温度的____，膜流动性____。
升高
增大
考点二：细胞膜的组成和结构P24
2.细胞膜的结构
调节膜的流动性保持膜的稳定性
蛋白质
蛋白质
糖被
【拓展】细胞膜的不对称性
①原因：细胞膜的三大成分都呈不对称分布。
②作用：使膜两侧功能不同，以确保生命有序
三大成分
功能
生命有序
鞘磷脂
磷脂酰肌醇(分解成两种第二信使，参与信号传递)
蛋白质
低温增加流动性
高温限制流动性
胆固醇
脑磷脂
(磷脂酰乙醇胺)
卵磷脂
(磷脂酰胆碱)
【思维提升】
细胞膜的成分→结构→功能
胆固醇
磷脂
蛋白质
糖类
脂质
(最丰富)
(调流动性)
糖被
磷脂双
分子层
(镶、部分嵌、全部嵌、贯穿)
承担细胞膜的主要功能
(转运蛋白、识别蛋白)(第2、3个功能)
②控制物质进出、③进行信息交流
功能越复杂的细胞膜，
蛋白质的种类与数量越多
(第1个功能)
(疏水区分隔/屏障)
膜基本支架
①将C与外分隔开
③进行信息交流
(判断内外/第3个功能)
识别、信息传递
整合构建
1.运用网络图构建细胞膜的成分、结构与功能之间的联系
(1)不同细胞膜的成分种类基本相同,但各组分的含量不同,这与细胞的功能有关,功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类与数量越多。
(2)细胞膜的组分并不是不变的,如细胞癌变过程中,细胞膜组分发生变化,糖蛋白含量下降,产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。
(3)与蛋白质或脂质结合形成糖蛋白或糖脂的糖类分子叫作糖被。糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等有关。
(4)细胞膜结构图示中糖蛋白或糖脂的多糖侧链的位置是判断细胞膜内、外侧的依据,多糖侧链所在的一侧为细胞膜外侧,另一侧则为细胞膜内侧。
2.运用表格比较细胞膜的结构特点与功能特性
3.细胞膜的成分与功能之间的联系
典题训练
1.(2022河北卷改编)下列关于细胞膜的叙述,错误的是(　　)
A.细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流
B.细胞膜上多种载体蛋白协助离子跨膜运输
C.细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中
D.细胞膜上的糖被参与细胞间的信息传递
C
在分泌蛋白的合成和分泌过程中,高尔基体膜形成的囊泡融合到细胞膜中,此过程细胞膜与高尔基体膜之间存在脂质、蛋白质的交流,A项正确。载体蛋白具有专一性,所以细胞膜上多种载体蛋白协助不同的离子跨膜运输,B项正确。膜蛋白在磷脂双分子层的分布是不对称、不均匀的,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,C项错误。糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切联系,D项正确。
2.下列关于细胞膜的流动性和选择透过性的叙述,正确的是(　　)
A.流动性的基础是组成细胞膜的磷脂分子可以侧向自由移动,而蛋白质分子是不运动的
B.选择透过性的基础是细胞膜上的转运蛋白和磷脂分子具有特异性
C.内分泌腺细胞分泌激素体现了细胞膜的选择透过性
D.钾离子通过主动运输的方式进入细胞体现了细胞膜的选择透过性
D
组成细胞膜的磷脂分子可以侧向自由移动,蛋白质分子大多也能运动,这是细胞膜具有流动性的基础,A项错误。细胞膜上的转运蛋白具有特异性,磷脂分子没有特异性,B项错误。激素中大分子物质的分泌方式是胞吐,体现了细胞膜的流动性,激素中的小分子物质,如性激素的跨膜运输方式是自由扩散,体现了细胞膜的选择透过性,C项错误。钾离子以主动运输的方式进入细胞,该方式需要载体蛋白的协助,体现了细胞膜的选择透过性,D项正确。

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