2023-2024學(xué)年浙科版（2019）必修1 2-2細(xì)胞膜控制細(xì)胞與周圍環(huán)境的聯(lián)系 課件

想一想伊紅為什么不會(huì)逸出細(xì)胞？此實(shí)驗(yàn)說明了什么？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(kuò)散到整個(gè)細(xì)胞，卻不能逸出細(xì)胞。細(xì)胞作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，它有邊界，其邊界就是細(xì)胞膜。你了解細(xì)胞膜嗎？細(xì)胞膜=質(zhì)膜細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能是怎樣的呢？第二章細(xì)胞的結(jié)構(gòu)新浙科版必修1第二節(jié)細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞

本節(jié)聚焦1.說明細(xì)胞膜具有選擇透過性。2．說出細(xì)胞膜各組成成分。3．概述生物膜結(jié)構(gòu)模型的基本內(nèi)容。4．說出細(xì)胞壁的組成成分和生理作用。1.生命觀念：從結(jié)構(gòu)與功能觀的角度分析生物膜的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的特點(diǎn)。2．科學(xué)思維：分析生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型，體驗(yàn)?zāi)Ｐ团c建模在生物學(xué)中的應(yīng)用。3．科學(xué)探究：體驗(yàn)和學(xué)習(xí)探究膜的透過性。素養(yǎng)要求學(xué)習(xí)目標(biāo)半透膜：一些膜具有一定大小的孔徑，水等小分子和離子可以自由通過，而蛋白質(zhì)、淀粉等大分子則無法通過，這種膜稱為半透膜。思考：細(xì)胞膜對(duì)物質(zhì)的進(jìn)出有沒有選擇性？？？能否通過人工透析膜模擬細(xì)胞膜來驗(yàn)證其選擇透過性？如果我們將淀粉溶液和葡萄糖溶液分別裝入透析袋里(圖2-9)，透析膜對(duì)兩者的通透情況是否相同？如何檢測(cè)淀粉分子和葡萄糖分子是否通過透析膜？？一、活動(dòng)：通過模擬實(shí)驗(yàn)探究膜的透過性B葡萄糖A淀粉碘-碘化鉀本尼迪特1.A組加入碘-碘化鉀后，燒杯內(nèi)蒸餾水呈現(xiàn)什么顏色？靜置12h后顏色又如何？原因是什么？透析袋內(nèi)淀粉溶液顏色有何變化？2.A組實(shí)驗(yàn)說明了什么？3.本尼迪特試劑檢測(cè)的現(xiàn)象是什么？B組實(shí)驗(yàn)說明了什么？淡棕色蒸餾水恢復(fù)澄清，碘擴(kuò)散進(jìn)入透析袋內(nèi)由無色變藍(lán)色碘可以進(jìn)入透析袋，而淀粉無法通過透析袋出來。出現(xiàn)紅黃色沉淀說明葡萄糖能透過透析袋進(jìn)入蒸餾水A組B組結(jié)果分析葡萄糖分子和碘可以通過透析膜，而淀粉分子無法通過。所以，透析膜對(duì)分子的進(jìn)出具有

。對(duì)細(xì)胞膜的推測(cè)細(xì)胞膜是細(xì)胞的邊界，將細(xì)胞內(nèi)與外界環(huán)境分隔開，是外界物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的屏障。所以，可以推測(cè)細(xì)胞膜對(duì)物質(zhì)的進(jìn)出具有

。選擇透過性半透性(1)細(xì)胞膜是細(xì)胞的保護(hù)性屏障(

)(2)細(xì)胞膜可以控制物質(zhì)進(jìn)出(

)(3)模擬探究膜的透過性實(shí)驗(yàn)中，透析膜對(duì)分子的進(jìn)出具有選擇透過性(

)√×√1.莧菜的細(xì)胞液中有一些紅色的物質(zhì)，無論用清水怎么洗，清水中仍不見紅色物質(zhì)，但若把莧菜放入沸水中一燙，水立刻變成紅色。出現(xiàn)這種現(xiàn)象是因?yàn)锳.沸水使細(xì)胞膜失去選擇透過性B.在清水中細(xì)胞膜沒有選擇透過性C.沸水中色素分解成小分子物質(zhì)D.在清水中沒有物質(zhì)出入典題應(yīng)用√2.某同學(xué)進(jìn)行探究膜的透過性的模擬實(shí)驗(yàn)，裝置如圖所示。下列有關(guān)靜置12h后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的敘述，錯(cuò)誤的是選項(xiàng)漏斗內(nèi)溶液(甲)燒杯內(nèi)溶液(乙)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象A淀粉碘－碘化鉀甲變藍(lán)色，乙不變藍(lán)B淀粉碘－碘化鉀甲、乙均變藍(lán)色C葡萄糖蒸餾水甲、乙溶液均能與本尼迪特試劑反應(yīng)生成紅黃色沉淀D蛋白質(zhì)蒸餾水甲可與雙縮脲試劑反應(yīng)，乙不可以√例、小腸絨毛上皮細(xì)胞能夠吸收葡萄糖，卻很難吸收相對(duì)分子質(zhì)量比葡萄糖小的木糖;海帶細(xì)胞能源源不斷地從周圍的海水中吸收碘，使得碘在細(xì)胞內(nèi)的濃遠(yuǎn)高于周圍海水；人體組織細(xì)胞將胞外K＋移入膜內(nèi)，同時(shí)將胞內(nèi)Na＋移出膜外，使得胞內(nèi)K＋濃度約為胞外的30倍，胞外Na＋濃度約為胞內(nèi)的12倍。

選擇透過性：細(xì)胞膜可以控制物質(zhì)進(jìn)出，選擇性地吸收營養(yǎng)物質(zhì)和排出代謝產(chǎn)物，保持細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)有序進(jìn)行。這一特性稱為細(xì)胞膜的選擇透過性。細(xì)胞膜為什么具有這樣的功能？結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)二、細(xì)胞膜具有選擇透過性科學(xué)家的足跡--細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1895年歐文頓（E.Overton）用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜，于是他提出了細(xì)胞膜的組成成分是什么呢？●▲溶于脂質(zhì)的物質(zhì)不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)膜由脂質(zhì)組成。相似相溶的原理：“相似”是指溶質(zhì)與溶劑在結(jié)構(gòu)上相似；“相溶”是指溶質(zhì)與溶劑彼此互溶。閱讀P34課外讀：生物膜的研究歷程1、磷脂(一類含有磷酸的脂類)閱讀P30小資料：肥皂中的兩性分子親水頭部疏水尾部由C、H、O、N、P五種元素構(gòu)成的磷酸分子具有親水性(極性)脂肪酸分子具有疏水性(非極性)兩性分子空氣—水界面在水中，不同磷脂分子疏水性的尾部相對(duì)排列，內(nèi)部形成一個(gè)疏水的環(huán)境，而親水性的頭部則朝向外側(cè)，與水接觸?！舅伎肌苛字肿釉谒袛噭?dòng)后如何排布？水水親水的頭疏水的尾球形脂質(zhì)體1925年，戈特(E.Gorter)和格蘭德爾(F.Grendel)用有機(jī)溶劑抽提了人紅細(xì)胞細(xì)胞膜的脂質(zhì)成分后，在空氣——水界面上鋪成單層分子，測(cè)出其面積約為所有紅細(xì)胞表面積的2倍，并推測(cè)脂質(zhì)是怎樣有機(jī)結(jié)合構(gòu)成膜的呢？細(xì)胞膜由雙層脂質(zhì)分子構(gòu)成。頭朝外側(cè)，與水接觸尾對(duì)尾，內(nèi)部形成疏水環(huán)境脂雙層依據(jù)細(xì)胞的內(nèi)外環(huán)境，磷脂分子在細(xì)胞膜中怎樣分布？所以，磷脂分子在水中可形成雙層結(jié)構(gòu)，稱為磷脂雙分子層，構(gòu)成細(xì)胞膜的基本骨架。應(yīng)用化學(xué)手段分析表明：質(zhì)膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，其中脂質(zhì)中磷脂含量最多，還有少量的糖類。動(dòng)物細(xì)胞中還含有一定量的膽固醇。實(shí)驗(yàn)：科學(xué)家將膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來，然后用蛋白酶處理（已知蛋白酶能專一性的催化蛋白質(zhì)的分解），發(fā)現(xiàn)膜的結(jié)構(gòu)被破壞了，證明組成細(xì)胞膜的成分中有蛋白質(zhì)。2.膜蛋白①概念與特性細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)統(tǒng)稱為

。膜蛋白也和磷脂分子一樣，有

部分和

部分。膜蛋白水溶性脂溶性膜蛋白三、細(xì)胞膜主要由磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成有些膜蛋白選擇性地吸收或排出特定物質(zhì)，控制其進(jìn)出細(xì)胞，例如細(xì)胞吸收離子、葡萄糖、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)都需要通過特定的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來完成。

轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有些膜蛋白催化特定化學(xué)反應(yīng)，例如，小腸上皮細(xì)胞的某些膜蛋白可促進(jìn)食物中營養(yǎng)物質(zhì)的消化分解。

催化作用同一組織的相鄰細(xì)胞間通過某些膜蛋白緊密連接在一起。連接作用某些膜蛋白接收外界信息或刺激，激活細(xì)胞內(nèi)相應(yīng)生理生化反應(yīng)，在細(xì)胞與外界的信息交流和細(xì)胞識(shí)別中發(fā)揮重要作用如胰島素受體。信息交流和細(xì)胞識(shí)別糖蛋白細(xì)胞膜的功能主要通過膜蛋白來實(shí)現(xiàn)，細(xì)胞的功能越多，其膜蛋白的種類和數(shù)量就越多閱讀P31小資料：細(xì)胞外被3.膽固醇膽固醇存在于動(dòng)物細(xì)胞膜中，占細(xì)胞膜所有脂質(zhì)的10%~30%。植物細(xì)胞膜一般不含膽固醇。

在動(dòng)物細(xì)胞中，膽固醇能保持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性（雙重調(diào)節(jié)作用）一方面，膽固醇通過與脂脂肪酸鏈的相互作用，具有限制其運(yùn)動(dòng)、增加其有序性的作用；另一方面，也能將磷脂分子開以增強(qiáng)其運(yùn)動(dòng)性。這種雙重的調(diào)節(jié)作用取決于環(huán)境和膽固醇的數(shù)量膽固醇分子主要位于磷脂雙分子層的疏水環(huán)境中，具有一個(gè)很小的親水基團(tuán)，與磷脂頭部連接隨后，丹尼利(J.Danielli)和戴維森(H.Davson)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜的表面張力比油-水界面的張力低得多，推測(cè)出膜中含有蛋白質(zhì)，從而提出了“蛋白質(zhì)一脂質(zhì)一蛋白質(zhì)”的“三明治”模型，認(rèn)為細(xì)胞膜是由雙層脂質(zhì)分子及其內(nèi)外表面附著的蛋白質(zhì)共同構(gòu)成。蛋白質(zhì)位于細(xì)胞膜的什么位置？是怎樣分布的？1959年，羅伯遜根據(jù)電鏡超薄切片中細(xì)胞膜展現(xiàn)的暗-亮-暗三條帶(圖2-16)，推測(cè)兩邊暗的條帶是蛋白質(zhì)，中間亮的部分是脂雙層分子。羅伯遜在“三明治”模型的基礎(chǔ)上提出了單位膜模型，推斷所有的生物膜都由蛋白質(zhì)-脂質(zhì)一蛋白質(zhì)構(gòu)成。一層亮帶（脂質(zhì)）兩層暗帶（蛋白質(zhì)）蛋白質(zhì)在膜中的分布是不對(duì)稱的，蛋白質(zhì)鑲嵌、嵌入、橫跨在磷脂雙分子層中。電鏡冰凍蝕刻（冰凍斷裂）將標(biāo)本冰凍，然后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面?！叭髦巍蹦Ｐ秃蛦挝荒つＰ偷牟蛔阒幨前阎|(zhì)看成靜態(tài)的剛性結(jié)構(gòu)，無法解釋細(xì)胞生長(zhǎng)、變形、載體在物質(zhì)運(yùn)輸?shù)痊F(xiàn)象。

1970年熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)分子是呈流動(dòng)狀態(tài)的。

1972年，辛格和尼克森在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型。奠定了生物膜結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)。細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型3.磷脂和蛋白質(zhì)位置不是固定的，生物膜具有一定流動(dòng)性。流動(dòng)鑲嵌模型理論主要包括：1.磷脂雙分子層構(gòu)成了生物膜的基本骨架。2.蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的全部或部分嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個(gè)磷脂雙分子層，體現(xiàn)了膜內(nèi)外結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)四、生物膜具有流動(dòng)性磷脂最豐富在細(xì)胞膜行使功能時(shí)起重要作用功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。細(xì)胞膜的成分及比例（1）將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開推測(cè)的原始海洋景觀圖膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要的階段。它將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開，產(chǎn)生了原始的細(xì)胞，并成為相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。細(xì)胞膜保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。2．功能控制作用是相對(duì)的細(xì)胞營養(yǎng)物質(zhì)代謝廢物抗體、激素等分泌物病菌、病毒（2）控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞功能特性：選擇透過性（功能特性：選擇透過性）（3）進(jìn)行細(xì)胞間信息交流①通過體液運(yùn)輸間接交流②通過細(xì)胞膜直接接觸③相鄰細(xì)胞間形成通道(高等植物的胞間連絲）細(xì)菌：纖維素和果膠水、離子和其他分子都極易通過纖維之間的空隙，所以細(xì)胞壁與細(xì)胞的選擇透性無關(guān)。作用：保護(hù)細(xì)胞、維持細(xì)胞形態(tài)，加強(qiáng)細(xì)胞的機(jī)械強(qiáng)度。細(xì)胞壁也參與細(xì)胞間的相互粘連，是激素等化學(xué)信號(hào)傳遞的介質(zhì)和通路。殼多糖（幾丁質(zhì)）肽聚糖五、細(xì)胞壁是植物、真菌和大多數(shù)原核細(xì)胞的外層結(jié)構(gòu)植物：真菌：聯(lián)系生活：細(xì)胞壁的功能原因：青霉素抑制細(xì)菌合成肽聚糖。因?yàn)椴荒芎铣杉?xì)胞壁物質(zhì)，細(xì)菌就不能生長(zhǎng)和繁殖，所以青霉素能殺菌。事例1、青霉素為什么能殺菌？事例2、參天大樹之所以能挺立？原因：靠死細(xì)胞的細(xì)胞壁支撐、支持作用。(1)磷脂分子由親水“頭”部和疏水“尾”部構(gòu)成，是兩性分子(

)(2)單位膜模型認(rèn)為所有的生物膜都由脂質(zhì)—蛋白質(zhì)—脂質(zhì)構(gòu)成(

)(3)細(xì)胞膜的功能主要通過膜蛋白來實(shí)現(xiàn)(

)(4)糖類存在于細(xì)胞膜的外表面，對(duì)細(xì)胞膜只起保護(hù)作用(

)(5)流動(dòng)鑲嵌模型認(rèn)為生物膜具有流動(dòng)性和內(nèi)外結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性(

)(6)植物細(xì)胞壁其組成與細(xì)菌、真菌的細(xì)胞壁成分相同(

)×√√×××典題應(yīng)用3.(2023·浙江舟山中學(xué)高一期中)對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)的探索經(jīng)過了漫長(zhǎng)的歷程，下列敘述正確的是A.單位膜模型認(rèn)為，細(xì)胞膜由脂質(zhì)—蛋白質(zhì)—脂質(zhì)三層結(jié)構(gòu)組成B.脂溶性物質(zhì)更易通過細(xì)胞膜，表明細(xì)胞膜是由磷脂組成的C.人鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)證明膜蛋白能夠運(yùn)動(dòng)，沒有直接證明膜上的脂質(zhì)能

夠運(yùn)動(dòng)D.提取細(xì)胞膜中的脂質(zhì)，在空氣和水的界面上會(huì)鋪展成連續(xù)的兩層√4.(2023·浙江溫州高一期中)如圖為生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型示意圖，①～⑤表示組成生物膜的物質(zhì)。下列敘述正確的是A.流動(dòng)鑲嵌模型中的基本