細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能高一上學(xué)期生物人教版必修一

第三章

細胞的基本結(jié)構(gòu)第1節(jié)細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能一、細胞膜的功能資料1：科學(xué)家用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質(zhì)注入變形蟲體內(nèi)，伊紅很快擴散到整個細胞，卻不能逸出細胞?！竟δ?】將細胞與外界環(huán)境分隔開【活動1】分析資料，說明其反映了細胞膜的何種功能。完成學(xué)案，時間3min。一、細胞膜的功能資料2：科研上鑒別死細胞和活細胞，常用“染色排除法”。例如，臺盼藍是細胞不需要的物質(zhì)，用臺盼藍染色，死的動物細胞會被染成藍色，而活的動物細胞不著色，從而判斷細胞是否死亡?！竟δ?】控制物質(zhì)進出細胞細胞膜的功能特點：選擇透過性選擇透過性是相對的【活動1】分析資料，說明其反映了細胞膜的何種功能。完成學(xué)案，時間3min。一、細胞膜的功能資料3：胰島素是由位于胰腺的胰島B細胞分泌的蛋白質(zhì)類激素，經(jīng)由血液運輸?shù)礁闻K，可促進肝細胞將葡萄糖轉(zhuǎn)化為糖原?！竟δ?】進行細胞間的信息交流【活動1】分析資料，說明其反映了細胞膜的何種功能。完成學(xué)案，時間3min。通過化學(xué)物質(zhì)進行信息交流一、細胞膜的功能細胞間的信息交流的三種方式內(nèi)分泌細胞靶細胞靶細胞發(fā)出信號的細胞靶細胞與膜結(jié)合的信號分子受體受體通道類型一類型二類型三通過化學(xué)物質(zhì)通過細胞膜直接接觸通過通道胞間連絲組分1.將細胞與外界環(huán)境分隔開結(jié)構(gòu)功能2.控制物質(zhì)進出細胞3.進行細胞間的信息交流形成決定如何排列？有哪些？我是歐文頓，經(jīng)過上萬次實驗我發(fā)現(xiàn)……細胞膜非脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)相似相溶原理二對細胞膜成分的探索1.歐文頓實驗實驗現(xiàn)象：結(jié)論：脂質(zhì)分子更容易通過細胞膜細胞膜是由脂質(zhì)組成的【活動2】閱讀資料并結(jié)合課本P42頁的內(nèi)容，分析與細胞膜成分探索相關(guān)的實驗。將結(jié)果寫在學(xué)案上，時間2min。(1)實驗：研究細胞膜的張力。發(fā)現(xiàn)細胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力。

由于人們已發(fā)現(xiàn)了油脂滴表面如果吸附有蛋白質(zhì)成分則表面張力會降低，因此丹尼利和戴維森作如下推測：細胞膜除含有脂質(zhì)分子外，還可能附有蛋白質(zhì)。二對細胞膜成分的探索2.英國學(xué)者丹尼利和戴維森科學(xué)家對細胞膜中的脂質(zhì)進一步分析發(fā)現(xiàn)：脂質(zhì)主要是磷脂，動物細胞膜中還含有膽固醇。如何設(shè)計實驗證明細胞膜中含有磷脂和蛋白質(zhì)呢？說出實驗思路。提示：物質(zhì)能被對應(yīng)的酶分解，且酶具有專一性，如淀粉酶只能分解淀粉。加雙縮脲，變紫……【實驗驗證】科學(xué)家對細胞膜化學(xué)成分深層分析發(fā)現(xiàn)，細胞膜會被磷脂酶和蛋白酶分解。從以上實驗中能得出什么結(jié)論？細胞膜的組成成分中含有磷脂和蛋白質(zhì)1號2號分別滴加等量（2管）清水、磷脂酶、蛋白酶1號2號3號1號2號3號加清水加磷脂酶加蛋白酶

【資料】神經(jīng)髓鞘的蛋白質(zhì)含量不僅少，而且蛋白質(zhì)種類只有3種。神經(jīng)髓鞘也比較簡單，主要起絕緣作用。細胞膜的功能主要由

決定，功能越復(fù)雜的細胞膜,

的

和

越多。【思考】由上述材料可知，細胞膜還含有什么物質(zhì)？細胞膜的功能主要由哪一類物質(zhì)決定？蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)種類數(shù)量細胞類型蛋白質(zhì)%脂質(zhì)%糖類等其他成分%紅細胞膜49338神經(jīng)髓鞘細胞膜20798小腸上皮細胞膜504463.不同細胞膜成分對比__________（約50%）__________（約40%）主要成分____________（約2%~10%）________（主要）_________（動物細胞膜具有）脂質(zhì)蛋白質(zhì)糖類磷脂膽固醇細胞膜細胞膜的成分的總結(jié)三對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索1.磷脂的分布【資料1】1917年,科學(xué)家朗姆瓦研究指出，磷脂分子的頭部是親水的，尾部是疏水的?！净顒?】閱讀與探究磷脂排列方式有關(guān)的資料，完成學(xué)案上的相關(guān)問題。時間3min。結(jié)合磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點，構(gòu)建出:單層磷脂分子在空氣與水界面上的分布模型。磷脂分子在空氣與水界面上分布的模型三對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索S1S2實驗推斷：_______________________________________細胞膜中的磷脂分子必然排列成連續(xù)的兩層。三對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索【資料2】荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾從紅細胞膜中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪成單分子層，測得單層分子的面積恰為紅細胞的表面積的2倍。水水三對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索1.磷脂的分布細胞膜兩側(cè)都是水環(huán)境，磷脂分子排列成內(nèi)部疏水的雙層。結(jié)合磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點，構(gòu)建出:細胞膜中磷脂分子的排列方式。20世紀40年代，有學(xué)者推測脂質(zhì)兩邊各覆蓋著蛋白質(zhì)。三對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索2.蛋白質(zhì)的分布提出假說【活動4】閱讀與探究蛋白質(zhì)排列方式有關(guān)的資料，完成學(xué)案上的相關(guān)問題。時間5min。實驗驗證所有的細胞膜都由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成?！举Y料3】1959年，羅伯特森在電子顯微鏡下看到了細胞膜暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)，他結(jié)合其他科學(xué)家的工作，大膽地提出了細胞膜模型的假說：“三明治”模型，細胞膜是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。細胞膜結(jié)構(gòu)的電鏡照片三對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索2.蛋白質(zhì)的分布蛋白質(zhì)電子密度高，顯微鏡下較暗脂質(zhì)電子密度低，顯微鏡下較亮蛋白質(zhì)的位置在磷脂分子兩側(cè)嗎？你贊同細胞膜是靜態(tài)的嗎？三對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索2.蛋白質(zhì)的分布羅伯特森的三明治模型三對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索2.蛋白質(zhì)的分布該資料說明了什么？【資料4】隨著技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)單獨測量膜蛋白厚度為5-10nm，磷脂雙分子層厚度為3.5nm，一般細胞膜的厚度約為7.5nm。蛋白質(zhì)不是在磷脂分子兩側(cè)冰凍蝕刻實驗證明蛋白質(zhì)是如何排布的，有何特點？蛋白質(zhì)鑲在磷脂雙分子層表面、部分或全部嵌入、貫穿于磷脂雙分子層中。體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對稱性。

三對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索2.蛋白質(zhì)的分布【資料5】物理科學(xué)家將標本用干冰等冰凍，在低溫下用冷刀將細胞膜切開，升溫后暴露兩層磷脂之間的斷裂面（冰凍蝕刻法），發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在膜中的分布情況。以上現(xiàn)象說明細胞膜是流動的，如何用實驗證明？三對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索3.細胞膜的流動性白細胞吞噬細菌變形蟲運動細胞分裂【資料7】20世紀60年代以后，人們對這一模型的異議增加了，不少科學(xué)家對于生物膜是靜態(tài)的觀點提出質(zhì)疑。你能舉例說明細胞膜不是靜態(tài)的嗎？融合細胞細胞融合37℃40min紅色熒光染料標記膜蛋白綠色熒光染料標記膜蛋白人細胞小鼠細胞結(jié)論：實驗方法：熒光標記法

三對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索3.細胞膜的流動性【資料8】人-鼠細胞融合實驗：1970年，弗雷和埃迪登等科學(xué)家將小鼠細胞和人細胞融合后，用發(fā)綠色熒光的染料標記小鼠細胞表面的蛋白質(zhì)分子，用發(fā)紅色熒光的染料標記人細胞表面的蛋白質(zhì)分子。細胞膜（蛋白質(zhì)分子）具有流動性。磷脂分子會運動嗎？三對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索3.細胞膜的流動性磷脂分子的側(cè)向自由移動膜中的蛋白質(zhì)大多也能運動細胞膜的結(jié)構(gòu)特點：具有一定的流動性4.糖類的分布三對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索請根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)這一觀點分析，糖被應(yīng)位于細胞膜的哪一側(cè)？糖被位于細胞膜外側(cè)，參與細胞間的信息交流等。【資料9】細胞膜中的糖類分子極少,主要是一些寡糖和多糖鏈，叫作糖被。糖被與細胞表面的識別、細胞間的信息交流等功能有密切關(guān)系。5.流動鑲嵌模型

三對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索1972年，辛格和尼科爾森提出了新的細胞膜模型——流動鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受?！净顒?】構(gòu)建細胞膜的流動鑲嵌模型，畫在學(xué)案上。時間3min。①_______________是膜的基本支架。磷脂雙分子層②_________________以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中。蛋白質(zhì)分子a.有的鑲在磷脂雙分子層表面；b.有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中；c.有的貫穿于整個磷脂雙分子層；四、細胞膜流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容③細胞膜上

和

可以運動，因而細胞膜不是靜止不動的，而是具有

。一定的流動性磷脂大多數(shù)蛋白質(zhì)④在細胞膜外表面，糖類分子與蛋白質(zhì)結(jié)合形成___________，或與脂質(zhì)結(jié)合形成_________，這些糖類分子叫做_______。糖蛋白糖脂糖被血型取決于紅細胞細胞膜上糖鏈的類型學(xué)以致用磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體，可以作為藥物的運載體，將其運送到特定的細胞（靶細胞）發(fā)揮作用。藥物一般分為兩種：水溶性的和脂溶性的。(1)請推測：兩種藥物分別被包裹在脂質(zhì)體的什么位置？為什么？(2)如果需要將藥物精準運輸?shù)教囟毎€需要對脂質(zhì)體進行何種修飾？（1）脂質(zhì)體的內(nèi)部是親水的，兩層磷脂分子之間是疏水的。（2）需要在脂質(zhì)體上加