新教材適用2024-2025學(xué)年高中生物第3章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能學(xué)案新人教版必修1

第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課標(biāo)要求1．概述細(xì)胞膜的主要功能。2．分析細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探究過程，領(lǐng)悟科學(xué)的過程和方法。3．了解流淌鑲嵌模型的基本內(nèi)容。核心素養(yǎng)1．生命觀念——通過對(duì)細(xì)胞膜的學(xué)習(xí)建立生命的結(jié)構(gòu)與功能觀。2．科學(xué)探究——領(lǐng)悟細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)探究過程的科學(xué)方法。3．科學(xué)思維——流淌鑲嵌模型及其解讀。學(xué)問點(diǎn)一細(xì)胞膜的功能必備學(xué)問·夯實(shí)雙基1．將細(xì)胞與_外界環(huán)境__分隔開，保障細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。2．限制物質(zhì)_進(jìn)出__細(xì)胞。3．進(jìn)行細(xì)胞間的信息溝通(1)通過_化學(xué)物質(zhì)__傳遞信息。(2)通過_細(xì)胞膜__干脆接觸傳遞信息。(3)通過_細(xì)胞通道__傳遞信息。活學(xué)巧練1.細(xì)胞膜是細(xì)胞的最外層結(jié)構(gòu)。(×)2．對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)是不能夠進(jìn)入細(xì)胞的。(×)3．細(xì)胞間的信息溝通都是通過細(xì)胞膜的干脆接觸來完成的。(×)深化探討1.生長在水底淤泥中的蓮藕“出淤泥而不染”。蓮藕“出淤泥而不染”的事例說明細(xì)胞膜具有什么功能？這種功能詳細(xì)體現(xiàn)在什么方面？提示：限制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。主要體現(xiàn)在對(duì)養(yǎng)分物質(zhì)的汲取及代謝廢物、分泌物的排出，防止病菌、病毒等的侵入等方面。2．植物傳粉后，同種和不同種的花粉都會(huì)落到雌蕊的柱頭上，同種的花粉能萌發(fā)，異種的花粉不能萌發(fā)。雌蕊和花粉是通過細(xì)胞的什么相互識(shí)別的？這體現(xiàn)了該結(jié)構(gòu)的什么功能？提示：通過細(xì)胞膜相互識(shí)別，體現(xiàn)了細(xì)胞膜進(jìn)行細(xì)胞間信息溝通的功能。3．細(xì)胞間的信息溝通都依靠受體嗎？提示：不肯定，如高等植物間通過胞間連絲進(jìn)行信息溝通。4．嘗試寫出一種探究“細(xì)胞膜是否具有限制物質(zhì)進(jìn)出功能”的試驗(yàn)思路。(材料：玉米、紅墨水)提示：將正常玉米和煮熟的玉米分別用紅墨水處理，通過視察玉米胚細(xì)胞的顏色確定細(xì)胞膜是否具有限制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。課內(nèi)探究·名師點(diǎn)睛1．利用圖解法理解細(xì)胞膜的功能2．細(xì)胞間的信息溝通示意圖方式過程舉例通過體液運(yùn)輸細(xì)胞→信號(hào)分子→體液→靶細(xì)胞受體→靶細(xì)胞激素調(diào)整細(xì)胞間干脆接觸細(xì)胞→細(xì)胞精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別和結(jié)合細(xì)胞間形成通道細(xì)胞細(xì)胞高等植物細(xì)胞之間通過胞間連絲相互連接易錯(cuò)警示：對(duì)細(xì)胞間信息溝通的兩個(gè)認(rèn)知誤區(qū)(1)三種信息溝通方式是發(fā)生于細(xì)胞與細(xì)胞之間的，而不是細(xì)胞內(nèi)的信息溝通。(2)細(xì)胞間信息溝通并非都依靠于細(xì)胞膜上的受體蛋白，如通過細(xì)胞通道的信息溝通方式，而通過化學(xué)物質(zhì)傳遞信息和通過細(xì)胞膜接觸傳遞信息都依靠于細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)的受體蛋白。典例剖析典例1下圖表示細(xì)胞膜的功能模式圖。據(jù)圖分析，下列說法不正確的是(B)A．功能①在生命起源過程中具有重要作用B．功能②表示進(jìn)入細(xì)胞的物質(zhì)對(duì)細(xì)胞都有利C．胰島素調(diào)控生命活動(dòng)可用圖中③表示D．相鄰的高等植物細(xì)胞可通過功能④進(jìn)行信息溝通解析：功能①表示細(xì)胞膜將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開，在生命起源過程中具有重要作用，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)，A項(xiàng)正確；功能②表示限制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，一般是汲取有利物質(zhì)，但有些有害物質(zhì)也能進(jìn)入細(xì)胞，說明細(xì)胞膜限制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的作用是相對(duì)的，B項(xiàng)錯(cuò)誤；功能③表示進(jìn)行細(xì)胞間的信息溝通，胰島素通過與靶細(xì)胞膜上相應(yīng)物質(zhì)識(shí)別來調(diào)控生命活動(dòng)，C項(xiàng)正確；相鄰的高等植物細(xì)胞可通過功能④進(jìn)行信息溝通，D項(xiàng)正確。變式訓(xùn)練?在哺乳動(dòng)物受精的過程中，精子能夠與卵細(xì)胞相互識(shí)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，卵細(xì)胞細(xì)胞膜發(fā)生改變，不再讓其他精子進(jìn)入。這一現(xiàn)象體現(xiàn)出細(xì)胞膜能夠(D)A．保障細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定B．限制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞C．?dāng)z入卵細(xì)胞所須要的精子D．進(jìn)行細(xì)胞間的信息溝通解析：精子與卵細(xì)胞的識(shí)別和結(jié)合，是通過精子與卵細(xì)胞的細(xì)胞膜干脆接觸，使得信息從一個(gè)細(xì)胞傳遞到另一個(gè)細(xì)胞，體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有進(jìn)行細(xì)胞間信息溝通的功能，故D項(xiàng)符合題意。學(xué)問點(diǎn)二對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探究必備學(xué)問·夯實(shí)雙基1．對(duì)細(xì)胞膜成分的探究(1)1895年歐文頓發(fā)覺細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的通透性不一樣：溶于_脂質(zhì)__的物質(zhì)更簡潔穿過細(xì)胞膜，據(jù)此推想細(xì)胞膜是由_脂質(zhì)__組成的。(2)科學(xué)家利用哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞制備出細(xì)胞膜，得知組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有_磷脂和膽固醇__，其中_磷脂__含量最多。(3)1925年，荷蘭科學(xué)家發(fā)覺，細(xì)胞膜中的磷脂分子排列為連續(xù)的_兩層__。(4)1935年，英國學(xué)者丹尼利和戴維森探討細(xì)胞膜的張力，發(fā)覺細(xì)胞表面張力明顯低于油—水界面的表面張力，據(jù)此推想細(xì)胞膜中除含有脂質(zhì)分子外，可能還附有_蛋白質(zhì)__。2．細(xì)胞膜的成分(1)細(xì)胞膜主要由_脂質(zhì)和蛋白質(zhì)__組成，此外，還有少量的_糖類__。在組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)中，_磷脂__最豐富，此外還有少量的_膽固醇__。(2)_蛋白質(zhì)__在細(xì)胞膜行使功能方面起重要作用，功能越困難的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的_種類與數(shù)量__就越多。3．對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探究時(shí)間實(shí)例(試驗(yàn))結(jié)論(假說)1959年電鏡下細(xì)胞膜呈清楚的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)羅伯特森認(rèn)為全部的細(xì)胞膜都由_蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)__三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成1970年人、鼠細(xì)胞融合試驗(yàn)細(xì)胞膜具有_流淌性__1972年流淌鑲嵌模型辛格和尼科爾森提出了細(xì)胞膜的_流淌鑲嵌模型__活學(xué)巧練1.構(gòu)成膜的脂質(zhì)主要是磷脂、脂肪和膽固醇。(×)2．變形蟲和草履蟲的細(xì)胞膜基本組成成分不同。(×)3．1895年，歐文頓認(rèn)為細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。(√)4．細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)種類和數(shù)量多少確定了細(xì)胞膜功能的困難程度。(√)深化探討脂質(zhì)體是依據(jù)磷脂分子可以在水中形成穩(wěn)定的脂質(zhì)雙層膜的原理而制備的人工膜。單層脂質(zhì)分子鋪展在水面上時(shí)，極性端(親水端)與非極性端(疏水端)所在位置不同，攪拌后可形成由雙層脂質(zhì)分子構(gòu)成的球形脂質(zhì)體(如圖所示)。1．為什么磷脂在空氣—水界面上鋪展成單分子層？提示：磷脂分子的親水“頭部”易與水結(jié)合在一起，而疏水“尾部”由2條長脂肪酸鏈組成，性質(zhì)與油相像，不能與水結(jié)合，暴露在空氣一側(cè)。2．磷脂在水中能自發(fā)地形成雙分子層，如何說明這一現(xiàn)象？提示：由于磷脂分子有親水的“頭部”和疏水的“尾部”，當(dāng)磷脂分子的內(nèi)外側(cè)均是水環(huán)境時(shí)，磷脂分子的“尾部”相對(duì)排列在內(nèi)側(cè)，“頭部”則分別朝向兩側(cè)水的環(huán)境，形成磷脂雙分子層。課內(nèi)探究·名師點(diǎn)睛1．細(xì)胞膜的成分及功能分析2．構(gòu)成生物膜的磷脂分子分析(1)結(jié)構(gòu)：由磷酸、甘油和脂肪酸構(gòu)成，其中磷酸作為親水性的“頭部”、脂肪酸作為疏水性的“尾部”。(2)排列方式：“尾部”相對(duì)、“頭部”朝外構(gòu)成磷脂雙分子層(如圖所示)，作為生物膜的基本支架，磷脂分子的這種排列方式符合生物膜兩側(cè)均為水環(huán)境的事實(shí)。拓展延長：哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞在發(fā)育成熟的過程中，細(xì)胞核漸漸退化，為攜帶氧的血紅蛋白騰出空間。成熟的紅細(xì)胞一般不含細(xì)胞器且取材便利。因此哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)簡潔，是獲得純凈細(xì)胞膜的好材料。典例剖析典例2下列關(guān)于細(xì)胞膜成分與結(jié)構(gòu)的探究歷程的說法，不正確的是(D)A．最初通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析得出細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的B．三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為細(xì)胞膜為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)C．流淌鑲嵌模型認(rèn)為構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動(dòng)D．三層結(jié)構(gòu)模型和流淌鑲嵌模型都認(rèn)為蛋白質(zhì)分子在細(xì)胞膜中的分布是不勻稱的解析：脂溶性物質(zhì)更易穿過細(xì)胞膜，說明細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的，A項(xiàng)正確；羅伯特森認(rèn)為細(xì)胞膜是由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，而且是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，B項(xiàng)正確；流淌鑲嵌模型認(rèn)為構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動(dòng)，說明細(xì)胞膜具有流淌性，C項(xiàng)正確；三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為蛋白質(zhì)分子在細(xì)胞膜中的分布是勻稱的、固定的，而流淌鑲嵌模型認(rèn)為蛋白質(zhì)分子在細(xì)胞膜中的分布是不勻稱的，D項(xiàng)錯(cuò)誤。變式訓(xùn)練?提取生物膜中的磷脂分子，將其放入水中可以形成雙層磷脂分子的球形脂質(zhì)體(如圖所示)，它載入藥物后可以將藥物送入相應(yīng)細(xì)胞，下列關(guān)于細(xì)胞膜和脂質(zhì)體的敘述，錯(cuò)誤的是(D)A．磷脂分子在水中能自發(fā)形成磷脂雙分子層是因?yàn)槠渚哂杏H水的“頭部”和疏水的“尾部”B．在a處嵌入水溶性藥物，利用脂質(zhì)體與細(xì)胞膜融合的特點(diǎn)將藥物送入細(xì)胞C．在b處嵌入脂溶性藥物，利用脂質(zhì)體與細(xì)胞膜融合的特點(diǎn)將藥物送入細(xì)胞D．該脂質(zhì)體與細(xì)胞膜融合是利用它們都具有流淌性這一功能特點(diǎn)解析：該脂質(zhì)體與細(xì)胞膜融合是利用它們都具有流淌性這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，D錯(cuò)誤。學(xué)問點(diǎn)三流淌鑲嵌模型的基本內(nèi)容必備學(xué)問·夯實(shí)雙基1．結(jié)構(gòu)模型(1)圖中aeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名稱：磷脂雙分子層,地位：細(xì)胞膜的基本支架,特點(diǎn)：具有流淌性))(2)圖中beq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名稱：蛋白質(zhì)分子,位置\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(鑲在磷脂雙分子層的表面,部分或全部嵌入磷脂雙分子層中,貫穿于整個(gè)磷脂雙分子層)),特點(diǎn)：大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn)動(dòng)的))(3)圖中ceq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名稱：糖蛋白,位置：細(xì)胞膜的外表面,作用：愛護(hù)、潤滑和細(xì)胞識(shí)別等))2．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有肯定的_流淌性__?；顚W(xué)巧練1.不同細(xì)胞的形態(tài)相對(duì)固定，主要是由細(xì)胞膜確定的，因?yàn)闃?gòu)成細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)和磷脂分子都是相對(duì)固定不動(dòng)的。(×)2．不同細(xì)胞膜的磷脂分子是相同的，而蛋白質(zhì)分子是不同的。(√)3．糖被在細(xì)胞溝通中可起識(shí)別的作用。(√)深化探討1.細(xì)致視察辛格和尼科爾森建構(gòu)的流淌鑲嵌模型，它是對(duì)稱模型嗎？提示：不是對(duì)稱模型。因?yàn)闃?gòu)成細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)分子的分布是不勻稱的。2．你能快速推斷出哪個(gè)是細(xì)胞膜的外側(cè)嗎？提示：依據(jù)糖被的分布狀況推斷，有糖被存在的一側(cè)為細(xì)胞膜外側(cè)。課內(nèi)探究·名師點(diǎn)睛1．流淌鑲嵌模型的基本內(nèi)容(1)磷脂雙分子層構(gòu)成了細(xì)胞膜的基本支架。(2)蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個(gè)磷脂雙分子層。(3)磷脂雙分子層和大多數(shù)蛋白質(zhì)是可以運(yùn)動(dòng)的。2．細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和成分細(xì)胞膜的主要成分是磷脂、蛋白質(zhì)，還有少量糖類。拓展靜態(tài)模型不能說明的現(xiàn)象細(xì)胞膜的靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型不能說明下列現(xiàn)象：細(xì)胞的生長、變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)、吞噬細(xì)胞吞噬細(xì)菌、細(xì)胞的融合、植物細(xì)胞質(zhì)壁分別及復(fù)原等。這些現(xiàn)象的基礎(chǔ)都是細(xì)胞膜的流淌性。典例剖析典例3如圖為細(xì)胞膜的流淌鑲嵌模型示意圖，下列有關(guān)敘述正確的是(D)A．a(chǎn)指磷脂分子的“尾”部，具有親水性B．c指磷脂分子的疏水性頭部C．e能夠與多糖結(jié)合分布在細(xì)胞膜的內(nèi)外兩側(cè)D．細(xì)胞膜功能的困難程度取決于b、d、e的種類和數(shù)量解析：磷脂分子由親水性頭部c和疏水性尾部a組成，A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；糖被分布在細(xì)胞膜外側(cè)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；b、d、e為不同類型的蛋白質(zhì)，細(xì)胞膜功能的困難程度取決于蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量，D項(xiàng)正確。變式訓(xùn)練?通過冷凍技術(shù)通常能使細(xì)胞膜從某處斷裂分開，其過程如下圖所示。據(jù)圖推斷，下列說法錯(cuò)誤的是(D)A．圖中b側(cè)為細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)B．磷脂雙分子層疏水端斷裂C．膜蛋白呈不對(duì)稱分布D．細(xì)胞膜具有流淌性解析：由圖可知，a側(cè)有糖蛋白，為細(xì)胞膜的外側(cè)，b側(cè)為細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)，A項(xiàng)正確；從圖中可以得出磷脂雙分子層疏水端斷裂，B項(xiàng)正確；由圖可知，膜蛋白呈不對(duì)稱分布，C項(xiàng)正確；由圖不能得出細(xì)胞膜具有流淌性的結(jié)論，D項(xiàng)錯(cuò)誤。驗(yàn)證細(xì)胞膜限制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方法(1)利用紅墨水處理正常玉米種子和煮熟的玉米種子。煮熟的玉米種子細(xì)胞死亡，細(xì)胞膜丟失限制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能，紅墨水中的色素分子可以大量進(jìn)入細(xì)胞，使細(xì)胞呈紅色，正常種子的細(xì)胞不會(huì)變紅。(2)將有顏色的植物組織放入清水中，然后分別用高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿處理，視察試驗(yàn)前后清水的顏色改變。處理前清水無顏色改變，處理后植物組織細(xì)胞死亡，細(xì)胞膜失去限制物質(zhì)進(jìn)出的功能，清水呈現(xiàn)出植物組織的顏色。(3)臺(tái)盼藍(lán)染色法。臺(tái)盼藍(lán)染液是細(xì)胞活性染料，常用于檢測細(xì)胞膜的完整性。正常的活細(xì)胞，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整，能夠排斥臺(tái)盼藍(lán)，使之不能夠進(jìn)入胞內(nèi)；而丟失活性或細(xì)胞膜不完整的細(xì)胞，可被臺(tái)盼藍(lán)染成藍(lán)色。典例4水溶性染色劑(PI)能與核酸結(jié)合而使細(xì)胞核著色，可將其應(yīng)用于鑒別細(xì)胞的死活。將細(xì)胞浸泡于肯定濃度的PI中，僅有死細(xì)胞的細(xì)胞核會(huì)被染色，而活細(xì)胞的細(xì)胞核不著色。利用PI鑒別細(xì)胞死活的原理是(D)A．死細(xì)胞與活細(xì)胞的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)不同B．活細(xì)胞能分解染色劑PIC．死細(xì)胞與活細(xì)胞的細(xì)胞膜的成分和含量不同D．活細(xì)胞的細(xì)胞膜能阻擋PI的進(jìn)入解析：活細(xì)胞的細(xì)胞膜可限制物質(zhì)出入細(xì)胞，維持正常的生命活動(dòng)；水溶性染色劑(PI)不是細(xì)胞所需物質(zhì)，因而不能通過活細(xì)胞的細(xì)胞膜；細(xì)胞死亡后，細(xì)胞膜及其他生物膜的限制物質(zhì)進(jìn)出功能丟失，溶于水中的物質(zhì)(如PI)都可以通過，而使細(xì)胞核著色。學(xué)霸記憶1.細(xì)胞膜的主要組成成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，還含少量糖類。2．細(xì)胞膜是細(xì)胞的邊界，不僅將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開，還具有限制物質(zhì)進(jìn)出、進(jìn)行細(xì)胞間的信息溝通等作用。3．流淌鑲嵌模型認(rèn)為：磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架，蛋白質(zhì)分子鑲在或嵌入或貫穿于磷脂雙分子層。4．細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有肯定的流淌性，功能特性是具有選擇透過性。5．糖蛋白只分布于細(xì)胞膜的外表面，與細(xì)胞識(shí)別作用有關(guān)。1．(2024·榆林模擬)人類對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探究經(jīng)驗(yàn)了漫長的歷程，下列結(jié)論(假說)錯(cuò)誤的是(C)A．脂溶性物質(zhì)更易通過細(xì)胞膜說明細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的B．提取哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞的脂質(zhì)鋪展成的單分子層的面積是紅細(xì)胞表面積的2倍，說明細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子排列為連續(xù)的兩層C．電鏡下細(xì)胞膜呈清楚的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)，羅伯特森認(rèn)為生物膜由脂質(zhì)—蛋白質(zhì)—脂質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成D．人—鼠