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1、第二单元 细胞的基本结构和物质的运输第1课时细胞膜的结构和功能（2）知识点01 对细胞膜结构的探索 1935年，丹尼利和戴维森他们发现细胞的表面张力明显 低于 油水界面的表面张力。因此推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有 蛋白质。此模型认为：细胞膜是由 双层脂质分子 和 蛋白质 构成的。1959年,罗伯特森在电镜下看到了细胞膜的“暗一亮一暗”的三层结构,提出了所有的细胞膜都由“蛋白质一脂质一蛋白质”三层结构构成。细胞膜静态结构模型不能解释细胞膜的 复杂功能，就连细胞的 生长，变形虫的 变形运动 都难以解释。细胞膜的基本支架是 磷脂双分子层。蛋白质分子以不同方式 镶嵌 在其中，有的镶在 磷脂双分
2、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。细胞膜不是静止不动的，而是具有 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。1.细胞膜的双分子片层模型2.细胞膜静态结构模型3.细胞膜的流动镶嵌模型知识点01 对细胞膜结构的探索 下列关于细胞膜探索历程的说法，正确的是（）A.用电镜观察细胞膜，看到的是亮-暗-亮三层，其中暗的部分是蛋白质，亮的是磷脂B.提取人的红细胞中的脂质，单分子层面积为红细胞表面积的2倍，证明细胞膜中的脂质分子为两层C.人鼠细胞融合实验中，放射性同位素标记的蛋白质发生流动，可证明细胞膜具有流动性D.磷脂是甘
3、油、脂肪酸和磷酸组成的，其中“磷酸”头是疏水的，“脂肪酸”尾是亲水的【解析】用电子显微镜观察细胞膜，看到的是“暗-亮-暗”三层，其中暗的部分是蛋白质、亮的部分是磷脂，A不正确；人的红细胞没有细胞膜和细胞器膜，因此，提取人的红细胞中的脂质，单分子层面积为红细胞表面积的2倍，证明细胞膜中的脂质分子为两层，B正确；研究细胞膜融合实验的方法是荧光标记法，而不是放射性同位素标记法，C不正确；磷脂是甘油、脂肪酸和磷酸组成的分子，其中“磷酸”头是亲水的，“脂肪酸”尾是疏水的，D不正确。B【典例1】知识点01 对细胞膜结构的探索 变式1在人类对细胞膜结构的探索历程中，罗伯特森提出的三层结构模型与流动镶嵌模型的
4、相同点是（）A两种模型都认为磷脂双分子层是构成膜的基本支架B两种模型都认为蛋白质分子镶嵌在脂质分子中C两种模型都认为组成细胞膜的主要物质是蛋白质和脂质D两种模型都认为组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动C【解析】磷脂双分子层是构成膜的基本支架是流动镶嵌模型的内容，A错误；蛋白质分子镶嵌在脂分子中是流动镶嵌模型的内容，B错误；不论是三层结构模型还是流动镶嵌模型都是建立在生物膜主要由蛋白质和脂质组成这一基础之上的，C正确；三层结构模是静态统一模型，流动镶嵌模型认为组成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动的，D错误。下图表示各种细胞膜的成分及其中物质的含量，图示不能说明的是（）知识点
5、01 对细胞膜结构的探索 课堂检测1A构成细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质B细胞膜中的脂质和蛋白质的含量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少D蛋白质在细胞间的信息交流中具有重要作用D【解析】分析柱状图中的数据可知，在题图所示几种细胞膜中，脂质和蛋白质的相对含量均较高，由此可知构成细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，A不符合题干要求；人红细胞和小鼠肝细胞都是多细胞生物的一种细胞，而变形虫是单细胞生物，故与人红细胞膜和小鼠肝细胞膜相比，变形虫细胞膜功能比较复杂，再结合图示中前两者膜中蛋白质相对含量均较变形虫细胞膜中的低。故图示可说明细胞膜的蛋白质的数量与细胞功能有关，细胞膜的功能
6、越简单，所含蛋白质的数量越少，B、C不符合题干要求；蛋白质与细胞间的信息交流有关，但从题图中无法得出此结论，D符合题干要求。答案：D知识点02 细胞的融合实验 1970年，科学家用发绿色荧光的染料和发红色荧光的染料分别标记小鼠细胞和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40min,两种颜色的荧光 均匀分布。这一实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有 流动性。知识点02 细胞的融合实验 关于细胞膜流动性的叙述，正确的是()A因为细胞膜由磷脂双分子层构成，所以细胞膜具流动性B蛋白质分子无尾，不能运动，与细
7、胞膜的流动性无关C细胞膜的流动性是指蛋白质能够运动，与磷脂分子无关D细胞膜流动性与蛋白质分子和磷脂分子都有关D【解析】细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，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。D正确。【典例2】知识点02 细胞的融合实验 变式2、荧光漂白恢复技术在细胞生物学中具有重要的应用，包括三个步骤：绿色荧光染料与膜上的蛋白质结合，细胞膜上呈现一定强度的绿色；激光照射淬灭(漂白)膜上部分绿色荧光；检测淬灭部位荧光再现速率。实验过程如图甲、乙所示。下列说法错误的是()A.该技术说明细胞膜具有一定的流动性B.应用该技术可以测定膜上单个蛋白质的流动速率C.降低实
8、验温度，漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将延长D.理论分析，漂白区域恢复足够长的时间荧光强度F2仍小于F1B【解析】由实验可知，该技术的理论基础是细胞膜具有一定的流动性；应用该技术只能测定群体蛋白质的流动速率；降低温度，膜流动性降低，恢复时间延长；由于实验时，一部分荧光消失，因此，漂白区域恢复足够长的时间荧光强度仍小于漂白前。知识点02 细胞的融合实验 3细胞膜流动性的意义和影响因素细胞膜具有一定的流动性，这是生物膜正常功能的必须条件。例如，细胞的物质运输、细胞识别、细胞免疫、细胞分化与信息转导等都与膜流动性有密切关系。温度影响分子运动，因而影响膜的流动性。一定范围内，温度升高，膜的流动性加大
9、，有利于生理功能的进行；但温度过高，膜流动性过大，会破坏膜结构，不利于生命活动的进行，甚至使细胞死亡；若温度过低，膜流动性下降，黏度增加，运输功能下降，严重的使膜结构破坏，内容物大量排出，引起细胞死亡。4.细胞膜流动性的应用动物细胞融合；植物原生质体融合；将膜脂制成微球体包裹酶、抗体、核酸等生物大分子或小分子药物，运输到患病部位，通过脂质微球体膜和细胞膜的融合，把这些物质送入细胞，从而达到治疗疾病或改变细胞代谢和遗传特性等目的。题后总结知识点02 细胞的融合实验 课堂检测2.（2009浙江卷）对某动物细胞进行荧光标记实验，如图所示，其基本过程：用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点
10、；用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)；停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。上述实验不能说明的是()A.细胞膜具有流动性B.荧光染料能与细胞膜组成成分结合C.根据荧光恢复的速率可推算出跨膜运输的速率D.根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率C【解析】本实验是细胞膜具有一定流动性的经典实验，可根据荧光恢复的速率推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率，但是不能反映物质跨膜运输的速率。停止激光束照射后，该区域中又出现斑点，说明其他区域的被标记的物质移动到该区域里来，体现了细胞膜的流动性。知识点03 细胞膜的流动镶嵌模型 1.细胞膜的结构示意图图
11、中是 糖蛋白，是 磷脂双分子层，是 磷脂分子，是 蛋白质分子。2.细胞膜的流动镶嵌模型细胞膜的基本支架是 磷脂双分子层。蛋白质分子以不同方式 镶嵌 在其中，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。组成细胞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，因此细胞膜具有流动性。【特别提醒】细胞膜的外表面还有 糖类 分子，它和蛋白质分子结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫作 糖被。糖被与细胞表面的 识别、细胞间的信息传递 等功能有密切关系。五种常考的“膜蛋白”受体蛋白与 激 素、细 胞因 子、神 经 递质 等 信 号
12、分 子特异性结合识别蛋白如 精 卵 细 胞 间 的 识 别、免 疫 细 胞 对 抗 原 的 特 异性识别 等 用于细胞与细胞间相互 识别的糖蛋白通道蛋白通 过 开 闭 通 道 控 制 物 质顺 浓 度 梯 度 通 过，属 于协 助 扩 散，包 括 水 通 道蛋白、离子通道蛋白等载体蛋白协 助 小 分 子 物 质 跨 膜 运 输，方式包括协助 扩散和 主动运输酶蛋白催 化 作 用：如 呼吸 酶，A TP 水 解 酶(催 化 A TP 水 解，用于主动运输等)知识拓展知识点03 细胞膜的流动镶嵌模型 1972年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型普遍为人们所接受，它能很好地解释生物膜的动态功能，如图是细
13、胞膜的模式图，以下有关说法正确的是()【典例3】A.功能越复杂的细胞膜，构成的分子含量越多B.生物膜上的不能运动，构成了生物膜的基本支架C.生物膜上的可以具有识别、保护和润滑等作用D.利用废旧物品制作的生物膜流动镶嵌模型属于概念模型C【解析】是糖蛋白，是蛋白质分子，是磷脂双分子层。功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多，磷脂的含量就越少，A不正确；磷脂双分子层构成了生物膜的基本支架，具有流动性，生物膜上的大多数蛋白质也是可以运动的，B不正确；生物膜上的糖蛋白可以具有识别、保护和润滑等作用，C正确；利用废旧物品制作的生物膜流动镶嵌模型是物理模型不是概念模型，D不正确。结构和功能相统一：由于
14、组成细胞膜的磷脂分子可以运动、绝大多数蛋白质是运动的，因此细胞膜具有流动性；由于糖被具有识别细胞和生物大分子的功能，所以细胞膜具有识别和信息交流功能；由于细胞膜上蛋白质具有多样性，决定了细胞膜在功能上具有多样性，如物质运输、能量转换和免疫识别等。题后总结知识点03 细胞膜的流动镶嵌模型 变式2、如图表示细胞膜的亚显微结构模式图，请据图回答：（1）图中B_的基本组成单位是_。构成细胞膜基本支架的结构是_。（2）与细胞膜的识别功能有关的结构是_。（3）吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有_性。这是因为_。（4）不同细胞细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的什么结构？_(填写标号)。（5）细胞
15、膜的外侧是_(选填“M”或“N”)侧，判断的依据是_。（6）细胞膜的这种结构模型被称为_。E 糖蛋白组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都不是静止不动的，而是可以运动的BM侧有多糖与蛋白质结合形成的糖蛋白，糖蛋白位于细胞膜外侧流动镶嵌模型蛋白质氨基酸D 磷脂双分子层流动M知识点04 细胞膜的组成及功能的实验探究 1.细胞膜成分的鉴定细胞膜成分 鉴定试剂(方法)结果磷脂 脂溶剂处理 细胞膜被溶解 磷脂酶处理 细胞膜被破坏 脂溶性物质透过实验 脂溶性物质优先透过蛋白质 双缩脲试剂 呈现紫色 蛋白酶处理 细胞膜被破坏2.细胞膜结构特点验证方法：荧光标记法现象：采用荧光标记法分别标记小鼠细胞与人细胞进行人
16、鼠细胞融合实验，依据 两种荧光染料混杂状况，确认膜上分子并非静止的而是流动的。知识点04 细胞膜的组成及功能的实验探究 3.控制物质进出功能的验证染色剂进入实验色素透出实验知识点04 细胞膜的组成及功能的实验探究 在洋葱鳞片叶的表皮细胞内，液泡中含有紫色的花青素。将鳞片叶的表皮撕成若干小方块放入清水中，水的颜色无明显变化。若进行加温，随着水温的升高，观察到水的颜色会逐渐变为紫色。其主要原因是()A.细胞壁在加温中受到破坏B.水温升高，花青素的溶解度加大C.加温使细胞膜和液泡膜失去了控制物质进出的作用D.加温使水中的化学物质发生了反应C【解析】由题意知加温后水的颜色变为紫色，说明液泡中的色素由液
17、泡流出后经细胞膜进入水中，即由于水温升高，导致细胞膜和液泡膜失去了控制物质进出的作用。【典例4】变式.下图表示细胞某一部分的亚显微结构这个简图表示_ 的亚显微结构。该结构的主要特点是_。若将细胞膜的磷脂提取后放入盛水的容器中，磷脂分子稳定的分布方式为图中的()决定细胞识别作用的成分是图中的_（写编号）一植物绿色细胞中的叶绿体中的O2进入同一细胞的线粒体内利用，共穿越_ 层磷脂层。细胞膜具有一定的流动性A48知识点04 细胞膜的组成及功能的实验探究 知识点04 细胞膜的组成及功能的实验探究 为验证温度对膜透性的影响，取质量和形态相同的两块马铃薯进行对照实验，所得到的结果如下：课堂检测3时间/h马
18、铃薯块在蒸馏水中质量改变百分比/%温度/0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.020 0 5 7 9 12 14 1640 0 0.02 0 2 3 3.5 4在40 时，随着时间增加，马铃薯质量下降的主要原因是膜的通透性增大，细胞内容物外渗造成的。请完成下列实验设计方案并回答问题：实验原理：随膜的通透性增大，细胞内容物外渗，会使外部溶液的电导度增大。溶液电导度的大小可以用电导仪进行检测。电导仪非常灵敏，空气中的CO2，温度会影响测量结果。实验仪器与药品：电导仪、恒温水浴锅、烧杯、量筒、洗瓶滤纸、蒸馏水。实验步骤：第一步：取4只相同的烧杯，分别加入10 mL蒸馏水，编号为A、B、C、
19、D；第二步：取2块质量为10 g且形态相同的马铃薯用蒸馏水反复冲洗三次，用滤纸将水吸干，再分别放入A、B两烧杯中，C、D两烧杯作为对照；第三步：_；第四步：1.5 h后取出烧杯中的马铃薯，使烧杯中的溶液保持或恢复至20；第五步：_。结果预测：_。讨论：实验步骤中设计C、D组作为对照的目的是_A和C烧杯置于20 下；B和D烧杯置于40 的恒温水浴中用电导仪分别测量溶液的电导度，并记录结果B烧杯中溶液电导度减去D烧杯中溶液电导度的值大于A烧杯中溶液电导度减去C烧杯中溶液电导度的值排除空气中的CO2等因素对实验结果的干扰解析：(1)确定实验目的：证明40 时，马铃薯质量下降的主要原因是膜通透性增大导
20、致细胞内容物外渗造成的。(2)明确实验原理：膜通透性增大细胞内容物外渗外部溶液的电导度增大。电导度大小与外部溶液浓度成正相关，外部溶液浓度与膜通透性成正相关。因此电导度大小可表示膜通透性大小。(3)结果预测：验证性实验的结果与实验目的一致。由于空气中CO2也会影响电导度大小，因此实验结果预测时，应排除空气中CO2的影响。结构特点：流动性选择透过性（磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动）1 1、生 生物 物膜 膜的 的特 特点 点：生理意义：对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动，细胞融合等功能实验验证：影响因素：膜上具有转运蛋白控制物质进出功能特性：变形虫的运动、白细胞吞噬细菌、胞吞和胞吐现象流动镶嵌模型的基本内容温度等课堂小结结构基础：生理意义：生物膜的探索历程小结19世纪末，欧文顿根据脂溶性物质更容易通过细胞膜，提出膜是由_组成的。20世纪初，化学分析表明，膜的主要成分是_。1925年，荷兰科学家得出细胞膜中的脂质分子排列为连续的_。20世纪40年代，科学家推测脂质两边各覆盖着_。1959年，罗伯特森认为生物膜由_ 三层结构构成。1970年，人鼠细胞杂交实验表明，细胞膜具有_。1972年，桑格和尼克森提出的生物膜的_模型为大多数人所接受。脂脂质质脂质和蛋白质两层蛋白质蛋白质脂质蛋白质流流动动性性流动镶嵌课堂小结