一細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能

1、一 細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能 復習目標：1、細胞膜的分子結(jié)構(gòu)和主要功能 2、物質(zhì)出入細胞的三種方式 復習重點：1、細胞膜的分子結(jié)構(gòu)和主要功能 2、細胞膜內(nèi)外物質(zhì)交換的主動運輸方式 基礎知識回顧： r是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位 分類分類依據(jù)：根據(jù)細胞的特點和復雜程度的不同 J種類 嚴真核細胞：絕大多數(shù)生物的細胞 A I原核細胞：構(gòu)成細菌、藍藻、放線菌等的細胞 細胞是進行一切生命活動的基礎，因為細胞有非常精細的結(jié)構(gòu)和 I復雜的自控功能 細胞的亞顯微結(jié)構(gòu)： 是在電子顯微鏡下看到的細胞結(jié)構(gòu) 廠細胞膜的主要成分： 結(jié)構(gòu)：基本支架是 蛋白質(zhì)分子;有的 細胞膜的外表有一層，與細胞表面的有密切關系 結(jié)構(gòu)特點： 思

2、考：變形蟲能伸出偽足，這是由什么原因引起的 I功能特性： 大分子和顆粒性物質(zhì)的交換方式： 。 思考：影響自由擴散速率的因素是什么？ 。 影響主動運輸?shù)囊蛩赜?等。 總結(jié)：自由擴散和主動運輸?shù)谋容^ 運輸方向 疋否需要載體 是否消耗能量 實例 自由擴散 主動運輸 細胞壁：-位置：細胞膜的外面 2化學成分：主要由纖維素和果膠組成 -功能：對于植物細胞有支持和保護作用 重難點知識梳理： 一、細胞膜的成分及分子結(jié)構(gòu) 化學成分：利用純凈的細胞膜（如何獲得？）為材料，進行化學分析，其化 學組成主要是磷脂和蛋白質(zhì)兩大類物質(zhì)。各種膜所含的蛋白質(zhì)與脂類的比例同 膜的功能有關，機能活動較旺盛的膜，其 含量較高。 細

3、胞膜也稱生物膜或質(zhì)膜。是由類脂、蛋白質(zhì)和糖類組成。質(zhì)膜中的類脂也 稱膜脂，是質(zhì)膜的基本骨架，膜蛋白質(zhì)是膜功能的主要體現(xiàn)者。 類脂種類很多，但最主要的是磷脂，超過膜脂總量的50 。有些磷脂分子 中的兩條脂肪酸鏈， 一條鏈是飽和的， 另一條鏈是不飽和的。 不飽和的脂肪酸鏈 對于維持質(zhì)膜的流動性是非常重要的。 質(zhì)膜的流動性對細胞正常的生命活動是至 關重要的。 質(zhì)膜流動性的大小與溫度有一定的關系， 一般而言， 溫度高流動性大， 溫度低流動性小， 如果流動性下降過多， 質(zhì)膜黏度增加， 附著在其上的酶將會失 去活性， 質(zhì)膜的各種活動如主動運輸、 協(xié)助擴散等過程將難于進行。 而質(zhì)膜中的 不飽和脂肪酸對維持質(zhì)

4、膜流動性的穩(wěn)定，特別是低溫下的流動性是非常重要的。 在動物細胞細胞膜中還有膽固醇， 但在原核生物和植物細胞中沒有。 膽固醇是一 種極性分子， 在動物細胞的質(zhì)膜中占有一定的比例， 它可以穩(wěn)定膜的流動性， 使 膜的流動性不會因溫度的變化而發(fā)生較大的波動，以維持細胞正常的生理功能。 質(zhì)膜中的蛋白質(zhì)是膜功能的主要體現(xiàn)者，其中有的與物質(zhì)的運輸有關，如 載體，在主動運輸過程中，載體還兼有 ATP 水解酶的作用；有的是酶，能催化 與膜有關的生化反應； 有的是激素或其他有生物活性物質(zhì)的受體。 不同膜上的蛋 白質(zhì)的具體種類是不同的，所以其生理功能也不同，如葉綠體膜。線粒體膜、 內(nèi) 質(zhì)網(wǎng)膜等。細胞膜對物質(zhì)的運輸具

5、有選擇性是由其上的蛋白質(zhì)載體決定的， 載體蛋白具有專一性。 質(zhì)膜中的糖類是少量的， 主要與蛋白質(zhì)或脂類結(jié)合形成糖蛋白質(zhì)或糖脂， 是質(zhì) 膜上的標記物， 與細胞的識別有關， 如紅細胞膜上的凝集原即為糖蛋白， 還與免 疫反應、信息傳遞和血型決定等有著密切關系。 思考題： 在作特殊處理后，造成紅細胞破裂出現(xiàn)溶血現(xiàn)象，再將溶出細胞外的物質(zhì)沖洗 掉， 剩下的結(jié)構(gòu)就是比較純凈的細胞膜， 在生物學上稱為“血影” 。對“血影”的分析得知， 其化學組成如下：蛋白質(zhì) 49，脂類 43，糖類 8。有的科學家將”血影”中的脂類提 取出來，使其在空氣水界面上鋪成單分子層，所形成的薄膜面積是原來細胞整個表面 積的二倍。 (

6、1)如何處理紅細胞才能使其發(fā)生溶血現(xiàn)象? (2) 細胞溶血 后，溶出細胞外的物質(zhì)應該是 ，這種物質(zhì)的特征是 ，因而使紅細胞 具有的功能。 (3)“血 影”的化 學成分中 的脂類 主要是哪一 類 ?它是構(gòu)成細胞膜的 。 (4)脂類單分子層的面積是細胞表面 積的二倍。這說明了 (1) 放在蒸餾水中(2)血紅蛋白；容易和氧結(jié)合，又容易和氧分離；運輸氧 (3)磷脂；基本骨架 (4)細胞膜是由兩層磷脂分子組成的 包括人類在內(nèi)的各種生物都是由細胞組成的。細胞如同一個由城墻圍起來的微小城鎮(zhèn)， 有用的物質(zhì)不斷被運進來，廢物被不斷運出去。早在 100 多年前，人們就猜測細胞這一微小 城鎮(zhèn)的城墻中存在著很多“城門

7、”，它們只允許特定的分子或離子出入。 2003 年諾貝爾化學獎 表彰的就是有關這些“城門”的研究成果。 瑞典皇家科學院 8 日宣布，將 2003 年諾貝爾化 學獎授予美國科學家彼得阿格雷和羅德里克麥金農(nóng)， 分別表彰他們發(fā)現(xiàn)細胞膜水通道，以及 對離子通道結(jié)構(gòu)和機理研究作出的開創(chuàng)性貢獻。他們研究的細胞膜通道就是人們以前猜測的 “城門”。 20 世紀 50 年代中期，科學家發(fā)現(xiàn)，細胞膜中存在著某種通道只允許水分子出入，人們 稱之為水通道。因為水對于生命至關重要，可以說水通道是最重要的一種細胞膜通道。盡管 科學家發(fā)現(xiàn)存在水通道，但水通道到底是什么卻一直是個謎。 20世紀80年代中期，美國科學家彼得阿格

8、雷研究了不同的細胞膜蛋白， 經(jīng)過反復研究， 他發(fā)現(xiàn)一種被稱為水通道蛋白的細胞膜蛋白就是人們尋找已久的水通道。為了驗證自己的發(fā) 現(xiàn)，阿格雷把含有水通道蛋白的細胞和去除了這種蛋白的細胞進行了對比試驗，結(jié)果前者能 夠吸水，后者不能。為進一步驗證，他又制造了兩種人造細胞膜，一種含有水通道蛋白，一 種則不含這種蛋白。他將這兩種人造細胞膜分別做成泡狀物，然后放在水中，結(jié)果第一種泡 狀物吸收了很多水而膨脹，第二種則沒有變化。這些充分說明水通道蛋白具有吸收水分子的 功能，就是水通道。 2000 年，阿格雷與其他研究人員一起公布了世界第一張水通道蛋白的高清晰度立體照 片。照片揭示了這種蛋白的特殊結(jié)構(gòu)只允許水分子

9、通過。水通道的發(fā)現(xiàn)開辟了一個新的研究 領域。目前，科學家發(fā)現(xiàn)水通道蛋白廣泛存在于動物、植物和微生物中，它的種類很多，僅 人體內(nèi)就有 11 種。它具有十分重要的功能，比如在人的腎臟中就起著關鍵的過濾作用。通常 一個成年人每天要產(chǎn)生 170 升的原尿，這些原尿經(jīng)腎臟腎小球中的水通道蛋白的過濾，其中 大部分水分被人體循環(huán)利用，最終只有約1升的尿液排出人體。 早在1890年，威廉奧斯特瓦爾德（1909年諾貝爾化學獎獲得者）就推測離子進出細胞 會傳遞信息。 20 世紀 20 年代，科學家證實存在一些供離子出入的細胞膜通道。50 年代初， 阿蘭霍奇金和安德魯哈克斯利發(fā)現(xiàn)，離子從一個神經(jīng)細胞中出來進入另一個

10、神經(jīng)細胞可以傳 遞信息。為此，他們獲得了 1963 年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。不過，那時科學家并不知道離子 通道的結(jié)構(gòu)和工作原理。 1988年，羅德里克麥金農(nóng)利用X射線晶體成像技術獲得了世界第一張離子通道的高清晰 度照片，并第一次從原子層次揭示了離子通道的工作原理。這張照片上的離子通道取自青鏈 霉菌，也是一種蛋白。麥金農(nóng)的方法是革命性的，它可以讓科學家觀測離子在進入離子通道 前的狀態(tài)，在通道中的狀態(tài)，以及穿過通道后的狀態(tài)。對水通道和離子通道的研究意義重大。 很多疾病，比如一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病和心血管疾病就是由于細胞膜通道功能紊亂造成的，對細 胞膜通道的研究可以幫助科學家尋找具體的病因，并研制相應藥物

11、。另外，利用不同的細胞 膜通道，可以調(diào)節(jié)細胞的功能，從而達到治療疾病的目的。中藥的一個重要功能是調(diào)節(jié)人體 體液的成分和不同成分的濃度，這些成分可以通過不同細胞膜通道調(diào)節(jié)細胞的功能。有專家 認為，對細胞膜通道的研究可以為揭示中醫(yī)藥的科學原理提供重要的途徑。 二、細胞膜的結(jié)構(gòu)特點 實驗驗證： 用紅色熒光染料來給人的細胞膜上的蛋白質(zhì)染色，用綠色熒光 染料給老鼠 的細胞膜的蛋白質(zhì)染色，把人和鼠的細胞進行融合，融合后的細胞一半（ 人的 細胞）呈紅色，另一半（老鼠的細胞 ）呈綠色，然后放入 37度的環(huán)境中培養(yǎng) 40 分鐘， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種顏色均勻地分布在細胞的表面，請分析回答以下問題：（1）細胞 融合的實驗

12、表明了組成細胞膜的 分子是可以運動的，由此也證明了細胞膜 具有的特點。（2）在細胞融合實驗中.一種抗體只能與相應的 抗原結(jié)合，說明了這類物質(zhì)在分子結(jié)構(gòu)上具有 性。 （3）細胞融 合實驗若在20度條件下進行，則兩種表面抗原平均分布的時間大大延長，這說 明。（1）蛋白質(zhì) 一定的流動性（2）特異性（3）溫度影響膜的流動性 思考題：白細胞能吞噬綠膿桿菌，變形蟲的任何部位都可以伸出偽足，與這 一現(xiàn)象有關的是。 三、細胞膜的功能及特性 物質(zhì)出入細胞的方式A :通過細胞膜出入細胞的兩種方式及比較 出入方式 濃度走向 載體蛋白質(zhì) 耗能 實例 自由擴散 主動運輸 說明：a由于自由擴散不需要消耗能量 ，所以和主動

13、運輸相對地稱為 被動運輸； b自由擴散的原理有兩種， 一種是溶于膜上的磷脂分子中而通過，如一些 脂溶性物質(zhì)，所以脂類物質(zhì)優(yōu)先通過細胞膜，由于磷脂分子的兩極是一極是親水 性的，另一極是疏水性的，所以疏水性物質(zhì)也較易通過。 c主動運輸對活細胞完成各項生命活動的特殊意義： d主動運輸方向也可由高濃度一側(cè)運至低濃度一側(cè)。膜上載體在主動運輸 中有特異性。 e兩種方式可說明：細胞膜是 ，這種膜可以讓自由通 過，細胞要也可以通過，而其它的 不能通過。 思考題： 食醋中的醋酸分子是活細胞不需要的小分子物質(zhì)，蔗糖是活細胞需要 的大分子物質(zhì)，用糖和醋來腌制糖醋蒜，其原因是：醋酸能殺死細胞，使其失去 了選擇透過性，

14、從而蔗糖分子進入了細胞內(nèi) B:大分子和顆粒物質(zhì)出入細胞的方式 方式： ，原理： ，物質(zhì)通過過程： , 實例：女口：單細胞生物草履蟲、變形蟲等可以吞噬細菌等其它食物顆粒；人體白 細胞可以吞噬細菌、細胞碎片和衰老的紅細胞；單細胞的原生動物把食物殘渣排 出體外； 人體內(nèi)細胞自身合成的一些大分子物質(zhì)如酶原，也是通過外排作用而 排出的。是否消耗細胞內(nèi)的能量 。 例1對法囊藻（一種海藻）細胞液中各種離于濃度的分析 表明，細胞液的成分與海水的成分很不相同（如右下圖所示） （1）K +和C在細胞內(nèi)積累，而 Na j Ca2+等在細胞液 中的含量低于海水中的含量。這表明 。 Na*K （2） K+和C進入細胞的

15、轉(zhuǎn)運方向是，這種吸 收方式叫做，這種吸收方式需要的兩個基本條件是 和。 （3 ） Na +和Ca2 +進入細胞的轉(zhuǎn)運方向是它們的吸收方式屬于 （4）法囊藻細胞液中的各種高于濃度與海水中各種離子濃度不成比例，其 結(jié)構(gòu)基礎是。 （1）法囊藻對礦物質(zhì)元素的吸收具有選擇性（2）從低濃度到高濃度主動運輸 ATP 載體（3）從高濃度到低濃度主動運輸（4 ）細胞膜上不同離子的載體數(shù)量 例2右圖表示細胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)，請據(jù)圖回答: （1）該結(jié)構(gòu)對細胞的生命活動至關重要的特性 （2）有些有機溶劑如苯酚，可溶解B造成膜的 損傷，B的完整化學名稱是 （3）正在研制中的預防艾滋病的疫苗，能夠使人 體淋巴細胞產(chǎn)生特異性

16、的A，這種A叫做 （4）細胞識別、物質(zhì)的跨膜運動等與圖中 （填字母）有關? （5）葉綠體和線粒體等細胞器中均具有此結(jié)構(gòu)，但執(zhí)行的具體功能卻有很大 的區(qū)別，其原因是由于圖中 （填字母）不同所致。 （6）圖示A的性質(zhì)最終是由 決定的。 （7）下列有關對圖示結(jié)構(gòu)的敘述，錯誤的一項是 。 A、適當提高溫度，能使 A和B的相對運動加快、透性增加，有利于生 命活動的進行 B、在動物細胞中 B的不飽和程度比植物要高 C、 該結(jié)構(gòu)的選擇透過性與A的載體轉(zhuǎn)運作用有關 D、 甘油分子能迅速通過該結(jié)構(gòu)，是由于甘油能溶于B層結(jié)構(gòu)中 （1）具有一定的流動性（2）磷脂雙分子層（3）抗體 （4） A （5） A（ 6）遺傳

17、物質(zhì)（7） B 檢測題 一、選擇題： 1、 若用呼吸酶抑制劑處理小腸絨毛上皮，則會明顯影響其細胞吸收的物質(zhì)是c A、氧氣、甘油B、脂肪酸、水 C、K+、氨基酸D、葡萄糖、水 2、組成細胞膜的磷脂和蛋白質(zhì)分子的排布有下述特點，其中描述細胞膜基本支 架特征的是 （b ） A、膜兩側(cè)的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不盡相同B、磷脂分子排布成雙分子層 C、蛋白質(zhì)分子附著和鑲嵌于脂質(zhì)分子層中 D、蛋白質(zhì)分子和磷脂分子具有相對側(cè)向流動性 3、側(cè)芽生長素的濃度總是高于頂芽，但頂芽產(chǎn)生的生長素仍大量往側(cè)芽部位積 累。生長素的這種運輸方式必須具備哪些基本條件(多選題)-(ab ) A、載體蛋白質(zhì)B、ATP供能C、從高濃度到低濃

18、度 D、從低濃度到高濃度 4、 氧氣進入細胞膜的機制屬于 (a ) A、自由擴散B、內(nèi)吞作用C、主動運輸D、與A、B、C均無關 5、 下列跨膜運輸?shù)纳砘顒?，屬于主動運輸?shù)氖?c ) A、酒精進入胃黏膜細胞B、二氧化碳由靜脈血進入肺泡內(nèi) C、原尿中的葡萄糖進入腎小管上皮細胞D、水分子出入細胞 6、與人體血漿中的 K+進入紅細胞有密切關系的細胞器是(多選題)(cd ) A、高爾基體B、中心體C、線粒體D、核糖體 7、 下列結(jié)構(gòu)中屬細胞亞顯微結(jié)構(gòu)的是(a ) A、基粒和核孔B、液泡和葉綠體 C、細胞核和染色體 D、細胞壁和細胞膜 8、某科學家將一種細胞，分離其質(zhì)膜進行化學分析，得到糖脂、磷脂、膽固

19、醇， 由此可判定該細胞是(c ) A、藍藻細胞B、植物細胞C、動物細胞D、大腸桿菌 9、 大氣中02要與人的血紅蛋白結(jié)合，至少要穿過幾層磷脂分子？( d ) A、3 層 B、5 層C、6 層 D、10 層 10、 人體下列生理活動，需要消耗能量的是(c ) (1 )小腸絨毛上皮細胞吸收K S Na+ (2) 葡萄糖由腎小球過濾到腎小囊腔內(nèi) (3) 腎小管對葡萄糖的重吸收(4)血液中的葡萄糖進入紅細胞 A、(1)(2)B、(2)(3)(4)C、(1) ( 3) D、(1)(2)( 3) 11、 物質(zhì)進出細胞的過程中，需消耗能量，但不需要載體的一項是(d ) A、根吸收礦質(zhì)元素離子B、紅細胞保鉀排納 C、小腸對Ca、P的吸收D、腺細胞分泌的酶排出細胞 12、 H2O和乙醇等條水性小分子物質(zhì)是通過單純擴散進出細胞膜的。這是因為細 胞膜(c ) A、具有轉(zhuǎn)運這些物質(zhì)的蛋白質(zhì)B、基本結(jié)構(gòu)是磷脂雙分子層 C、具有小于1.0nm的小孔D、具有內(nèi)吞作用 13、 人體組織細胞從組織液中吸收甘油的量主要取決于(a ) A、組織液中甘油的濃度B、細胞膜上的載體數(shù)量 C、細胞中ATP的數(shù)量D、細胞膜上的某載體數(shù)量 二、簡答題： 1、右表表示某海洋植物細胞中和海水