2023-2024學(xué)年 蘇教版 必修一細(xì)胞質(zhì)膜將細(xì)胞與外界環(huán)境分開 學(xué)案

第二節(jié)細(xì)胞——生命活動的基本單位第1課時細(xì)胞質(zhì)膜將細(xì)胞與外界環(huán)境分開1.概述細(xì)胞都由質(zhì)膜包裹，質(zhì)膜將細(xì)胞與其生活環(huán)境分開，能控制物質(zhì)進(jìn)出，并參與細(xì)胞間的信息交流。2.闡明質(zhì)膜具有選擇透過性。1.生命觀念——說出細(xì)胞質(zhì)膜的成分、結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。2.科學(xué)思維——說明細(xì)胞質(zhì)膜的流動鑲嵌模型，嘗試制作細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型。3.科學(xué)探究——嘗試提出質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)假說，并進(jìn)一步設(shè)計實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。一、細(xì)胞質(zhì)膜的成分和結(jié)構(gòu)1．成分：細(xì)胞質(zhì)膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成。其中，脂質(zhì)約占細(xì)胞質(zhì)膜總重量的50%，蛋白質(zhì)約占40%。在組成細(xì)胞質(zhì)膜的脂質(zhì)中，含量最高的是磷脂。2．結(jié)構(gòu)(1)人、鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)胞質(zhì)膜具有一定的流動性。(2)1972年，科學(xué)家提出了細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的流動鑲嵌模型。①磷脂雙分子層構(gòu)成了細(xì)胞質(zhì)膜的基本支架。②細(xì)胞質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)分子，有的鑲在磷脂雙分子層的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿整個磷脂雙分子層。③蛋白質(zhì)分子和磷脂分子具有一定的流動性。④在細(xì)胞質(zhì)膜的表面，還有一些糖分子聚合形成短的糖鏈，再與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)分子相結(jié)合，形成糖蛋白或糖脂。這些糖鏈絕大多數(shù)都位于細(xì)胞質(zhì)膜的外側(cè)。二、細(xì)胞質(zhì)膜的功能1．細(xì)胞質(zhì)膜控制著細(xì)胞與周圍環(huán)境的物質(zhì)交換。(1)細(xì)胞需要的營養(yǎng)物質(zhì)通過細(xì)胞質(zhì)膜從外界進(jìn)入細(xì)胞。(2)細(xì)胞內(nèi)合成的激素、抗體等物質(zhì)經(jīng)細(xì)胞質(zhì)膜運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外。(3)細(xì)胞代謝產(chǎn)生的廢物等，也經(jīng)細(xì)胞質(zhì)膜排出。2．細(xì)胞質(zhì)膜將每個細(xì)胞與周圍環(huán)境分隔開，維持著細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。3．細(xì)胞之間的信息交流通常依靠細(xì)胞質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)分子完成，功能越復(fù)雜的細(xì)胞，細(xì)胞質(zhì)膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量往往越多。(1)發(fā)揮作用的分子：細(xì)胞質(zhì)膜表面的糖蛋白和糖脂。(2)作用機(jī)理：細(xì)胞質(zhì)膜上的受體大多是糖蛋白，它們能識別信號分子(能與受體結(jié)合并傳遞信息的分子)并與之結(jié)合，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞識別和信息傳遞的功能。(3)作用方式：①相鄰細(xì)胞之間的細(xì)胞質(zhì)膜相互接觸，信息傳遞可通過信號分子與受體的結(jié)合而完成。②相距較遠(yuǎn)的細(xì)胞，信號分子的傳遞需借助于體液。③在某些植物中，相鄰細(xì)胞之間可通過胞間連絲傳遞信息。胞間連絲貫穿細(xì)胞壁溝通相鄰的細(xì)胞，是細(xì)胞間物質(zhì)運(yùn)輸與信息傳遞的重要通道。三、細(xì)胞壁1．植物細(xì)胞的細(xì)胞壁(1)主要成分：多糖(如纖維素、果膠)(2)功能：具有維持細(xì)胞形態(tài)、保護(hù)細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)等作用。2．細(xì)菌細(xì)胞壁(1)主要成分：肽聚糖、磷壁酸、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。(2)細(xì)菌對青霉素的敏感性：①肽聚糖為多層的細(xì)菌，對機(jī)械力抗性強(qiáng)，對青霉素敏感。②肽聚糖為單層的細(xì)菌，對機(jī)械力抗性弱，對青霉素不敏感。3．真菌細(xì)胞壁(1)主要成分：多糖，還有少量的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。(2)低等真菌的細(xì)胞壁成分以纖維素為主，酵母菌以葡聚糖為主，高等陸生真菌以幾丁質(zhì)為主。(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)膜的脂質(zhì)主要有磷脂、脂肪和膽固醇。 ()2．細(xì)胞質(zhì)膜中有的蛋白質(zhì)分子上連有多糖分子聚合形成的短糖鏈，這些糖鏈絕大多數(shù)分布在細(xì)胞質(zhì)膜的內(nèi)側(cè)。 ()3．功能越復(fù)雜的細(xì)胞，細(xì)胞質(zhì)膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量相對越多。 ()4．構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn)動的，所以細(xì)胞質(zhì)膜具有一定的流動性。 ()5．細(xì)胞質(zhì)膜上的受體大多是糖脂。 ()6．所有細(xì)胞細(xì)胞壁的主要成分都是纖維素和果膠等多糖。 ()提示：1．×脂肪不是構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)膜的成分。2．×糖鏈絕大多數(shù)分布在細(xì)胞質(zhì)膜的外側(cè)。3．√4．√5．×細(xì)胞質(zhì)膜上的受體大多是糖蛋白。6．×細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分有肽聚糖等。細(xì)胞質(zhì)膜的成分和結(jié)構(gòu)1．磷脂分子及其分布狀況分析(1)磷脂分子的結(jié)構(gòu)如下圖：(2)細(xì)胞內(nèi)外均為水環(huán)境，磷脂分子分布如圖：(3)磷脂分子置于水—苯混合溶劑中分布如下圖：2．單位膜模型與流動鑲嵌模型的比較項(xiàng)目單位膜模型流動鑲嵌模型不同點(diǎn)認(rèn)為蛋白質(zhì)均勻分布在脂雙層的兩側(cè)認(rèn)為蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)膜中的分布是不均勻的認(rèn)為雙層脂分子膜是靜止結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)組成細(xì)胞質(zhì)膜的分子是運(yùn)動的相同點(diǎn)都認(rèn)為組成細(xì)胞質(zhì)膜的主要物質(zhì)是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)1．細(xì)胞質(zhì)膜的構(gòu)成成分之一是磷脂，下圖是用磷脂分子制備的一種人工膜，對此敘述正確的是()A．磷脂、膽固醇、維生素D都屬于固醇B．磷脂分子的“頭”部是疏水基團(tuán)C．該人工膜中間可包裹脂質(zhì)D．細(xì)胞質(zhì)膜均由單層磷脂分子構(gòu)成C[磷脂屬于脂質(zhì)，但不屬于固醇類，A項(xiàng)錯誤；磷脂分子的“頭”部是親水基團(tuán)，B項(xiàng)錯誤；疏水的尾部親脂性強(qiáng)，因此該人工膜中間可包裹脂質(zhì)，C項(xiàng)正確；細(xì)胞質(zhì)膜都以磷脂雙分子層為基本支架，D項(xiàng)錯誤。]2．(2022·江蘇連云港模擬改編)如圖是科學(xué)家提出的細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的流動鑲嵌模型，下列相關(guān)敘述正確的是()A．細(xì)胞質(zhì)膜功能的復(fù)雜性與①的種類無關(guān)B．在水中，③可自發(fā)形成雙層結(jié)構(gòu)C．②絕大多數(shù)分布在細(xì)胞質(zhì)膜的內(nèi)側(cè)，起到信息傳遞的作用D．此圖為電子顯微鏡下觀察到的細(xì)胞質(zhì)膜亞顯微結(jié)構(gòu)B[細(xì)胞質(zhì)膜功能的復(fù)雜性與①蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量有關(guān)，A錯誤；③是磷脂分子，其具有親水性的頭部和疏水性的尾部，因此在水中可自發(fā)形成雙層結(jié)構(gòu)，B正確；②糖蛋白分布在細(xì)胞質(zhì)膜的外側(cè)，起到信息傳遞的作用，C錯誤；此圖為細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型，不屬于亞顯微結(jié)構(gòu)，D錯誤。]細(xì)胞質(zhì)膜的功能1．細(xì)胞質(zhì)膜的功能圖解2．細(xì)胞質(zhì)膜不能絕對控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞具有普遍性和相對性，如圖所示。(1)普遍性：細(xì)胞需要的營養(yǎng)物質(zhì)可進(jìn)入細(xì)胞；抗體、激素等物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)合成后，可分泌到細(xì)胞外；細(xì)胞產(chǎn)生的廢物可排出細(xì)胞外。(2)相對性：對細(xì)胞有害的物質(zhì)有可能進(jìn)入細(xì)胞，如有些病毒、病菌有可能侵入細(xì)胞，使生物體患病。特別提醒對細(xì)胞有害的物質(zhì)不是“不能”進(jìn)入細(xì)胞，而是“不易”進(jìn)入細(xì)胞。3．細(xì)胞質(zhì)膜功能的探究方法(1)控制物質(zhì)進(jìn)出功能的驗(yàn)證(2)識別功能的驗(yàn)證4．不同類型細(xì)胞的細(xì)胞壁成分細(xì)胞類型細(xì)胞壁成分植物細(xì)胞主要成分是多糖(如纖維素和果膠)細(xì)菌主要成分有肽聚糖、磷壁酸、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)真菌細(xì)胞主要成分是多糖，還有少量蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。不同的真菌，其細(xì)胞壁所含多糖的種類不同，如低等真菌細(xì)胞壁以纖維素為主，酵母菌以葡聚糖為主，高等陸生真菌以幾丁質(zhì)為主3．(多選)下列有關(guān)檢測細(xì)胞質(zhì)膜的成分和功能的敘述，正確的是()A．細(xì)胞質(zhì)膜的成分可以利用雙縮脲試劑和蘇丹Ⅲ染色液進(jìn)行檢測B．脂溶性物質(zhì)很容易通過細(xì)胞質(zhì)膜，表明細(xì)胞質(zhì)膜中含有脂質(zhì)C．科學(xué)家用蛋白酶處理細(xì)胞質(zhì)膜后，其通透性改變，說明細(xì)胞質(zhì)膜中含有蛋白質(zhì)D．常用染色法鑒定細(xì)胞死活，是因?yàn)榧?xì)胞質(zhì)膜可以將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開BC[細(xì)胞質(zhì)膜的主要成分為磷脂和蛋白質(zhì)，雙縮脲試劑可用于檢測蛋白質(zhì)，蘇丹Ⅲ染色液可用于檢測脂肪，不能用于檢測磷脂，A錯誤；脂溶性物質(zhì)容易通過細(xì)胞質(zhì)膜，說明細(xì)胞質(zhì)膜中含有脂質(zhì)，B正確；科學(xué)家用蛋白酶處理細(xì)胞質(zhì)膜后，其通透性改變，說明細(xì)胞質(zhì)膜中含有蛋白質(zhì)，C正確；常用染色法鑒定細(xì)胞死活，主要是因?yàn)榧?xì)胞質(zhì)膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出的功能，D錯誤。]4．(2022·江蘇連云港期中改編)如圖表示細(xì)胞間信息交流的部分方式，下列有關(guān)說法錯誤的是()圖1圖2A．圖2可以表示精子與卵細(xì)胞的識別和結(jié)合B．細(xì)胞質(zhì)膜上的受體是細(xì)胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu)C．圖2中甲表示發(fā)出信號的細(xì)胞，乙表示靶細(xì)胞D．圖1中內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的激素，隨血液到達(dá)全身各處，但只將信息傳遞給靶細(xì)胞B[圖2表示相鄰細(xì)胞之間的細(xì)胞質(zhì)膜相互接觸的信息交流方式，可以表示精子與卵細(xì)胞的識別和結(jié)合，A正確；某些植物中相鄰細(xì)胞之間可通過胞間連絲傳遞信息，不通過細(xì)胞質(zhì)膜上的受體，故細(xì)胞質(zhì)膜上的受體并不是細(xì)胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu)，B錯誤；圖2中甲表示發(fā)出信號的細(xì)胞，乙表示靶細(xì)胞，C正確；圖1中內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的激素，可隨血液到達(dá)全身各處，但只將信息傳遞給靶細(xì)胞，因?yàn)橹挥邪屑?xì)胞具有該激素的受體，D正確。]據(jù)報道一種聚聯(lián)乙炔細(xì)胞質(zhì)膜識別器已問世，它是通過物理力把類似于細(xì)胞質(zhì)膜上具有分子識別功能的物體鑲嵌到聚聯(lián)乙炔囊泡中，組裝成納米尺寸的生物傳感器。它在接觸細(xì)菌、病毒時可以發(fā)生顏色變化，用于檢測細(xì)菌、病毒等。通過對材料的分析知，聚聯(lián)乙炔細(xì)胞質(zhì)膜是通過物理力把類似于細(xì)胞質(zhì)膜上具有分子識別功能的物體鑲嵌到聚聯(lián)乙炔囊泡中構(gòu)成的，由此可形成結(jié)構(gòu)與功能觀的生命觀念。(1)聚聯(lián)乙炔細(xì)胞質(zhì)膜識別器模擬了細(xì)胞質(zhì)膜的什么功能？(生命觀念)提示：識別功能。(2)這類被鑲嵌進(jìn)去的物質(zhì)很可能含有什么成分？為什么？(生命觀念)提示：糖類和蛋白質(zhì)。因?yàn)榧?xì)胞質(zhì)膜外的糖類分子和蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成的糖蛋白具有識別功能。取兩種不同的海綿動物細(xì)胞，使其分散成單個，然后摻在一起混合培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)只有同種的細(xì)胞才能融合。通過實(shí)驗(yàn)情景的分析知，同種細(xì)胞融合，而不同種細(xì)胞不融合，由此形成結(jié)構(gòu)與功能觀的生命觀念。(3)實(shí)驗(yàn)情景中的現(xiàn)象體現(xiàn)了細(xì)胞質(zhì)膜的什么功能？(生命觀念)提示：識別功能。(4)如何判斷細(xì)胞質(zhì)膜的外側(cè)和內(nèi)側(cè)？(生命觀念)提示：有糖蛋白的一側(cè)為外側(cè)。[課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建要點(diǎn)強(qiáng)化識記1.細(xì)胞質(zhì)膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成。2.功能越復(fù)雜的細(xì)胞質(zhì)膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。3.磷脂雙分子層構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)膜的基本支架。4.構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)膜的磷脂和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn)動的。5.糖蛋白、糖脂絕大多數(shù)分布于細(xì)胞質(zhì)膜的外表面，與細(xì)胞識別作用有關(guān)。6.細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有一定的流動性，功能特性是具有選擇透過性。7.細(xì)胞質(zhì)膜的功能：(1)控制著細(xì)胞與周圍環(huán)境的物質(zhì)交換；(2)細(xì)胞之間的信息交流通常依靠細(xì)胞質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)分子完成；(3)將每個細(xì)胞與周圍環(huán)境分隔開，維持著細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。1．細(xì)胞質(zhì)膜由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、糖類組成，下列關(guān)于其成分和功能的說法正確的是()A．脂質(zhì)豐富的細(xì)胞質(zhì)膜功能復(fù)雜B．蛋白質(zhì)種類和數(shù)量多的細(xì)胞質(zhì)膜功能復(fù)雜C．糖類的多少決定著細(xì)胞質(zhì)膜功能的復(fù)雜程度D．脂質(zhì)含量達(dá)50%對細(xì)胞質(zhì)膜的功能起決定性作用B[細(xì)胞質(zhì)膜主要由磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其中蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)膜行使其功能時起重要作用。]2．(多選)下圖所示為細(xì)胞質(zhì)膜的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖，下列有關(guān)敘述正確的是()A．①表示細(xì)胞質(zhì)膜外表面有些糖分子與膜蛋白結(jié)合為糖蛋白B．②和③大都是運(yùn)動的C．③構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)膜的基本支架，與物質(zhì)進(jìn)出無關(guān)D．細(xì)胞質(zhì)膜為細(xì)胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境ABD[細(xì)胞質(zhì)膜上的糖蛋白有識別作用，它由糖類和蛋白質(zhì)組成，位于細(xì)胞質(zhì)膜的外表面，A正確；構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)膜的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大多是可以運(yùn)動的，即細(xì)胞質(zhì)膜具有一定的流動性，B正確；磷脂雙分子層構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)膜的基本支架，像甘油等物質(zhì)容易通過細(xì)胞質(zhì)膜，與脂類分子密切相關(guān)，C錯誤；細(xì)胞質(zhì)膜使細(xì)胞與周圍環(huán)境隔開，從而使細(xì)胞相對獨(dú)立，維持著相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，保證了細(xì)胞內(nèi)各項(xiàng)生命活動的順利進(jìn)行，D正確。]3．透析型人工腎的關(guān)鍵材料是一種人工合成的膜材料——血液透析膜，當(dāng)病人的血液流經(jīng)人工腎時，血液透析膜把病人的代謝廢物透析掉，然后干凈的血液返回病人體內(nèi)。這是模擬的細(xì)胞質(zhì)膜的什么功能()A．將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開B．控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞C．免疫作用D．進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流B[由題意可知，透析型人工腎的作用是把病人血液中的代謝廢物透析掉，其他物質(zhì)保留在血液內(nèi)，這模擬了細(xì)胞質(zhì)膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。]4．在哺乳動物受精過程中，精子能夠與卵細(xì)胞相互識別，精子將其頭部鉆入卵細(xì)胞中，與卵細(xì)胞發(fā)生結(jié)合，當(dāng)一個精子進(jìn)入后，卵細(xì)胞質(zhì)膜發(fā)生變化，不再讓其他精子進(jìn)入。這一現(xiàn)象體現(xiàn)出細(xì)胞質(zhì)膜能夠()A．保障細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定B．控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞C．使卵細(xì)胞攝入所需要的精子D．進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流D[細(xì)胞質(zhì)膜具有多種重要功能，精卵之間的相互識別與結(jié)合，靠的是細(xì)胞質(zhì)膜上對應(yīng)的糖蛋白與信息分子，是一種信息交流過程。]5．下圖表示細(xì)胞質(zhì)膜的亞顯微結(jié)構(gòu)，請據(jù)圖回答下列問題：(1)細(xì)胞質(zhì)膜的基本支架是[]____________。(2)該結(jié)構(gòu)的基本功能是__________________，與此相關(guān)的對生命活動至關(guān)重要的特性是____________。(3)細(xì)胞識別、物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)扰c圖中__________(填圖中字母)有關(guān)。(4)葉綠體和線粒體等細(xì)胞結(jié)構(gòu)中均有此結(jié)構(gòu)，但執(zhí)行的具體功能有很大區(qū)別，具體原因是圖中____________(填圖中字母)不同。(5)有人發(fā)現(xiàn)，在一定溫度條件下，細(xì)胞質(zhì)膜中的脂質(zhì)分子均垂直排列于細(xì)胞質(zhì)膜表面。當(dāng)溫度上升到一定程度時，細(xì)胞質(zhì)膜的脂質(zhì)分子有75%排列不整齊。細(xì)胞質(zhì)膜厚度變小，而細(xì)胞質(zhì)膜表面積擴(kuò)大。對于細(xì)胞質(zhì)膜的上述變化，合理的解釋是__________________________________。[解析]磷脂雙分子層構(gòu)成了細(xì)胞質(zhì)膜的