資源簡介

第一節 細胞膜的結構與功能（第二課時）
【學習目標】
1．通過對不同細胞膜結構模型的比較，闡釋“流動鑲嵌模型”的內容。
2．通過分析細胞膜結構模型建立過程資料，基于事實和證據進行推理和論證，體會“提出假說→觀察、實驗探究證實或證偽→修正、完善假說”的過程，加深對“模型與建模”的理解，感悟探索精神、科學思維、實驗探究和技術的進步對于科學發展的推動作用。
3．通過“利用廢舊物品制作生物膜模型”的課后實踐活動，直觀感受細胞膜有序的結構，通過模型制作體驗模型構建過程。
4．通過“脂質體藥物”分析，體會科學研究與健康生活之間的緊密聯系，體會學以致用，增強社會責任感。
【課前學習】
1． 雙分子層構成了細胞膜的基本骨架，由它支持著許多 分子。在細胞膜的外表面，還有一些 分子與細胞膜上的蛋白質結合形成 ，這些糖類分子稱為 。
2．構成細胞膜的 分子和 分子大多數是可以 的。活細胞的各種代謝活動以及信息交流，都與細胞膜的 有密切關系。
3．植物細胞膜之外還有 ，其主要成分是 。它具有 功能，維持植物細胞的正常 。
【答案】1．磷脂 蛋白質 糖類 糖蛋白 糖被 2．磷脂 蛋白質 運動 結構和功能 3．細胞壁 纖維素 支持和保護 形態
【課上學習】
任務一：對細胞膜結構的探索
1． 請準確描述羅伯特森的實驗方法、結果和結論。
2． 根據你的理解，請準確闡明“蛋白質-脂質-蛋白質”三明治模型的不足之處。
3． 通過人鼠細胞融合實驗，你可以得出什么結論？
4． 請準確描述細胞膜的流動鑲嵌模型的基本內容。闡明細胞膜的組分、結構與功能的關系。
任務二：脂質體藥物的拓展應用
1． 為什么兩類藥物的包裹位置各不相同？
2．嵌入抗體在運載體上能穩定存在并發揮作用，則抗體在結構上有什么特點？
3． 請推測：脂質體到達細胞后，藥物將如何進入細胞發揮作用？
4．該脂質體的研究應用是依據了細胞膜的哪些功能？
【課后練習】
1．下圖是真核細胞的細胞膜亞顯微結構示意圖，①~③表示物質。下列有關說法錯誤的是（ ）
A．①是糖蛋白，與細胞間信息交流有關
B．②是蛋白質分子，與控制物質進出有關
C．③是磷脂雙分子層，親水的物質不能隨意通過
D．②③在細胞膜上都是靜止的
2．下列有關細胞膜的敘述，錯誤的是（ ）
A．細胞膜中磷脂的結構特點和化學性質決定了脂雙層的形成
B．蛋白質的水溶性部分和脂溶性部分決定了其在細胞膜中的分布及鑲嵌程度
C．光學顯微鏡下可觀察到細胞膜呈暗-亮-暗的結構
D．細胞膜的流動鑲嵌模型可以解釋變形蟲的攝食現象
3．熒光漂白恢復技術在細胞生物學中有著非常重要的應用，包括三個步驟：將綠色熒光蛋白共價結合在膜蛋白上，細胞膜呈現一定強度的綠色；激光照射漂白膜上部分區域綠色熒光，被照射部分熒光蛋白將不會再發出熒光；檢測漂白部位熒光再現速率。實驗過程如下圖甲，結果如圖乙。下列說法錯誤的是( )
A．圖乙結果說明細胞膜具有一定的流動性
B．應用該技術可以測定膜上單個蛋白質的流動速率
C．降低實驗溫度，漂白區域熒光強度恢復到F2的時間將延長
D．理論分析，漂白區域恢復足夠長的時間熒光強度F2仍小于F1
4．下圖表示磷脂分子構成的脂質體，它可以作為藥物的運載體，將藥物運送到特定的細胞發揮作用。下列有關敘述錯誤的是( )
A．當脂質體與靶細胞接觸時，圖a中的藥物通過磷脂分子的縫隙穿過進入靶細胞內
B．脂質體膜也具有流動性，可以與細胞膜發生融合
C．可在脂質體膜上鑲嵌某種蛋白質，使脂質體與特定細胞起作用
D．圖a中是能在水中結晶或溶解的藥物，圖b中是脂溶性藥物
5．在人-鼠細胞融合實驗基礎上，有人做了補充實驗：用藥物抑制細胞能量轉換、蛋白質合成途徑，對膜蛋白運動沒有影響。但是當降低溫度時，膜蛋白的擴散速率可降低至原來的1/20~1/10。下列有關細胞膜的推測不正確的是( )
A．膜蛋白的數量不影響其運動 B．膜蛋白的運動不需要消耗能量
C．溫度不影響磷脂分子的運動 D．膜蛋白的擴散與磷脂分子運動相關
6．人、鼠細胞融合實驗，是用帶有不同熒光染料的抗體標記兩種細胞的膜蛋白，一段時間后兩種膜蛋白能在雜種細胞膜上均勻分布形成嵌合體．如圖是相關實驗記錄，據此不能得到的結論是（　　）
A當溫度增加到15℃以上，膜質的流動性發生變化
B該實驗證明膜蛋白極有可能可以在膜表面運動
C溫度對膜蛋白的擴散有影響
D圖中數據說明融合時間越長形成的嵌合體越多
7．根據細胞膜的化學成分和結構特點，分析下列材料并回答有關問題：
（1）1895年Overton在研究各種未受精卵細胞的通透性時，發現脂溶性物質容易透過細胞膜，不溶于脂質的物質透過細胞膜十分困難。這表明組成細胞膜的主要成分中有_________________。
（2）1925年Gorter和Grendel用丙酮提取紅細胞膜的脂質，并將它在空氣與水接觸面上展開時，這個單層分子的面積相當于原來紅細胞表面積的兩倍。由此可以認為細胞膜由_________構成的。
（3）科學工作者用綠色和紅色熒光染料，分別標記人和鼠的細胞膜上的蛋白質，然后將兩個細胞融合成一個細胞。起初，一半膜發綠色熒光，另一半膜發紅色熒光。一段時間后，兩種顏色的熒光點均勻分布，如下圖所示：
①該實驗結果說明細胞膜的結構特點是_________________，這是依據____________________________________________________________________。
②若在兩個細胞融合成一個細胞后，將融合細胞置于0℃條件下保持40分鐘，則融合細胞仍是一半膜發綠色熒光，另一半膜發紅色熒光，這說明__________________________。
參考答案：
1． D 圖中①是糖蛋白，位于細胞膜外，與細胞間的信息交流有關，對細胞表面還有保護和潤滑作用，故A正確。②是蛋白質，蛋白質有多樣的功能，也決定了細胞膜的功能多樣性，蛋白質具有運輸功能，可以控制物質進出，故B正確。③是脂雙層，是膜的基本骨架，C正確。磷脂和蛋白質都可以運動，因而細胞膜具有一定的流動性，故D錯誤。
2 C 磷脂分子頭部有磷酸基團等結構，頭部是親水的，尾部脂肪酸長鏈是疏水的，細胞膜內外都是水環境，因而決定了脂雙層的形成，內部為磷脂分子的疏水尾部，兩層的外部則是親水基團，故A正確。同理，蛋白質親水和疏水的結構，也會決定其在脂雙層中的位置，故B正確。質膜的結構的是在電子顯微鏡下觀察到的，故C錯誤。變形蟲的攝食現象依靠膜的流動性，故D正確。
3． B 圖乙中，激光照射部位熒光強度先降后升，說明蛋白質在運動、細胞膜具有一定的流動性，故A正確。該技術測定的是膜蛋白整體的流動速率，不能測定單個蛋白質的流動速率，故B錯誤。降低實驗溫度，細胞膜的流動性會減弱，漂白區域熒光強度恢復到F2的時間將延長，故C正確。激光照射會導致部分熒光消失，故漂白區域恢復足夠長的時間熒光強度F2可能仍小于F1，故D正確。
4．A 根據以上分析已知，圖a中的藥物為水溶性藥物，利用脂質體與細胞膜融合的特點將藥物送入細胞，故A錯誤；脂質體膜與細胞膜成分類似，因而可推知脂質體膜也具有流動性，可以與細胞膜融合，故B正確；細胞膜上的蛋白質具有識別、免疫等功能，因此可在脂質體膜上鑲嵌某種蛋白質與特定細胞表面蛋白進行信息交流，故C正確；根據藥物在圖中的分布可知，圖a中的藥物是水溶性藥物(或在水中結晶的藥物)，圖b中藥物為脂溶性藥物，故D正確。
5．【答案】C 【解析】用藥物一直能量轉換、蛋白質合成途徑，對膜蛋白的運動沒有影響，說明膜蛋白的運動不消耗能量，蛋白質是否合成或者數量多少也不影響蛋白質的運動。故A、B正確。當溫度降低，蛋白質擴散速率降低，一方面溫度直接影響了蛋白質的運動，另一方面，蛋白質分子的運動會受到周圍環境因素比如磷脂分子的限制，溫度也可以降低磷脂分子的運動，故C錯，D正確。
6．【答案】D 【解析】由圖可見細胞膜的流動性與溫度有關系，溫度增加到15℃以上，膜質的流動性發生變化，形成嵌合體的百分比增大，故A正確。人、鼠細胞融合實驗根據兩種熒光可以在融合細胞膜上均勻分布，證明被標記的膜蛋白極有可能能在膜表面運動，故B正確。在0~15℃之間，隨溫度增加，嵌合體的比例幾乎不變；溫度在15℃~35℃之間時，嵌合體比例隨溫度增加而逐漸增加，在35℃左右不再增加，說明溫度對膜蛋白的擴散有影響，C正確。在圖中橫坐標是溫度作為自變量，所以圖中數據不能說明嵌合體比例隨融合時間越長而越多，故D錯誤．
7．【答案】（1）脂質分子（2）磷脂雙分子層（或兩層磷脂分子）（3）①具有一定的流動性　 兩種顏色的熒光均勻分布 ②蛋白質分子的活動受溫度的影響，溫度低，蛋白質分子運動慢。
【解析】以細胞膜的成分和結構為核心，結合化學上的“相似相溶”原理可知，材料（1）證明了組成細胞膜的主要成分中有脂類物質。材料（2）由題意可知細胞膜由兩層脂類分子組成。材料（3）根據題意：融合后的細胞，開始紅、綠色各占一半，40分鐘后兩種顏色均勻分布在細胞膜表面，從顏色的移動可推知蛋白質分子發生了移動。 0℃時，兩種蛋白質分子的活性很低或基本不動。故說明溫度能夠影響蛋白質分子的活性。第1節 細胞膜的結構與功能（課時1）
【學習目標】
1．從系統與環境角度，闡釋細胞膜作為系統的邊界所具有的功能(系統觀)。
2．概述細胞都有質膜包裹，質膜將細胞與其生活環境分開，能控制物質進出，并參與細胞間的信息交流。
3．通過對伊紅注射入變形蟲以及臺盼藍鑒別死活細胞的實驗結果的觀察感受、分析并概述細胞膜作為邊界的功能，形成歸納、概括的科學思維。
4．通過對細胞膜的成分的探索歷程資料分析，基于事實、證據進行推理并歸納出細胞膜的組成成分。
【課前學習】
一、細胞膜的功能
1.細胞膜（也叫__________）是細胞的__________。
2.細胞膜的三大功能
（1）將細胞與__________分隔開，保障了細胞內部環境的相對穩定。
（2）控制物質進出細胞，不過細胞膜的控制作用是__________，營養物質可以進入細胞，細胞產生的抗體、激素等可以排出細胞，對細胞有害的物質_____________。
（3）進行細胞間的信息交流，其方式有三種：①通過內分泌細胞分泌的化學物質來完成；②通過相鄰兩個細胞的細胞膜接觸來完成；③通過相鄰兩個細胞間形成的通道來完成。
二、細胞膜的成分
1.對細胞膜成分的探索
（1）1895年歐文頓發現細胞膜對不同物質的通透性不一樣，溶于脂質的物質更容易穿過細胞膜，據此推測細胞膜是由_______組成的。
（2）科學家利用__________制備出細胞膜，得知組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。
（3）1925年，荷蘭科學家發現，細胞膜中的磷脂分子排列為__________。
（4）1935年，英國學者丹尼利和戴維森研究細胞膜的張力，發現細胞表面張力明顯低于__________的表面張力，據此推測細胞膜中除含有脂質分子外，可能還含有_______。
2.細胞膜各成分的比例和功能
（1）脂質（約占50%）：______含量最豐富，_______是構成動物細胞膜的重要成分。
（2）蛋白質（約占40%）：與細胞膜的功能密切相關，功能越復雜的細胞膜，蛋白質的_________就越多。
（3）糖類（2%～10%）：與____________或脂質結合。
參考答案：一、1.質膜 邊界 2.（1）外界環境 （2）相對的 不易進入細胞
二、1.（1）脂質 （2）哺乳動物的紅細胞 （3）連續的兩層 （4）油－水界面 蛋白質 2.（1）磷脂 膽固醇 （2）種類與數量 （3）蛋白質分子
【課上學習】
任務一：認識細胞膜的功能
1． 伊紅注入變形蟲和臺盼藍染色實驗：
（1）解釋為什么伊紅染料無法擴散出細胞，而臺盼藍無法進入活細胞。
（2）作為邊界，細胞膜的分隔作用和控制物質進出作用具有什么意義？
2． 請舉例說明細胞間信息交流的方式。
3．請準確闡述細胞膜的功能：
任務二：對細胞膜成分的探索
1． 根據磷脂分子的特點，請同學們畫出磷脂分子在空氣-水界面上以及水中的排布方式。
2．借鑒朗繆爾的實驗，請用實驗推導細胞膜中磷脂分子的層數，簡要概述出實驗思路和預期結果。
3．請分別準確描述歐文頓、朗繆爾、戈特和格倫德爾、荷蘭科學家的表面張力實驗的結果、結論或推測（請準確注明科學家通過各實驗得出的是結論還是推測）。
4． 請列舉出細胞膜的組成成分。
【課后練習】
1． 在高等植物細胞中，相鄰細胞之間可通過胞間連絲相互連接，體現了細胞膜具有的功能是（ ）
A．將細胞與環境分隔開 B．控制物質進出細胞
C．進行細胞間的信息交流 D．細胞膜具有流動性
2．在處理污水時，人們設計出一種膜結構，有選擇地將有毒重金屬離子阻擋在膜的一側，以降低有毒重金屬離子對水的污染。這是試圖模擬細胞膜的(　　)
A．將細胞與外界環境分隔開的功能 B．控制物質進出細胞的功能
C．進行細胞間信息交流的功能 D．具有免疫的功能
3． 水溶性染色劑(PI)能與核酸結合而使細胞核著色，可將其應用于細胞死活的鑒別。細胞浸泡于一定濃度的PI中，僅有死亡細胞的核會被染色，活細胞則不著色。但將PI注射到活細胞中，則細胞核會著色。利用PI鑒別細胞的基本原理是(　　)
A．死細胞與活細胞的核酸結構不同
B．死細胞與活細胞的核酸含量不同
C．活細胞能分解染色劑PI
D．活細胞的細胞膜阻止PI的進入
4．將大量磷脂分子放入清水中,攪拌后靜置一段時間,下列圖示現象不可能出現的是(　　)
5． 下列關于細胞膜的敘述，錯誤的是（ ）
A．病毒識別宿主細胞依賴細胞膜表面受體
B．細胞膜的組成成分主要是糖蛋白和糖脂
C．變形蟲的運動主要依賴細胞膜的流動性
D．不同的細胞膜上可能存在相同的蛋白質
6．從細胞膜上提取了某種成分，加入雙縮脲試劑出現紫色；若加入斐林試劑并加熱，出現磚紅色。該成分是(　　)
A． 糖脂 B． 磷脂 C． 糖蛋白 D． 脂蛋白
7．為獲得純凈的細胞膜用于研究其結構與功能．請完成下列實驗設計并分析下列有關問題。
（1）應選取人體下列哪種細胞做實驗______
A．成熟紅細胞 B．神經細胞 C．白細胞 D．口腔上皮細胞
（2）選用該材料的理由是______．
（3）將選取的上述材料放入______中，一段時間后細胞將漲破．
（4）經過（3）的實驗步驟后，可用下列哪一方法獲得純凈的細胞膜______
A．靜置 B．加熱 C．離心 D．過濾
8． 紅細胞可被冷凍干燥保存于血庫中，解凍后浸于生理鹽水中，仍能較好地恢復其正常結構和功能，這對于輸血有重要意義。為研究紅細胞保存的最適條件，科研人員進行了實驗研究。請回答問題：
（1）紅細胞膜主要由_______和蛋白質分子構成，可控制物質出入細胞。
（2）下圖為不同濃度NaCl溶液中紅細胞的形態。紅細胞在 濃度的NaCl溶液中最接近其正常形態和體積，此濃度NaCl溶液稱為生理鹽水。
（3）用不同濃度NaCl溶液處理加入抗凝劑的血液，離心沉淀，測得紅細胞的溶血率如下表所示。據表分析，紅細胞更加耐受 （低濃度、高濃度）NaCl溶液。有研究表明，NaCl溶液濃度為0．54%和0．72%時，紅細胞占血液的體積比正常狀態明顯增加，這是由于紅細胞形態由雙凹圓餅形變為__________形所致。
NaCl溶液濃度（％） 0.38 0.45 0.54 0.72 0.90 3 4 9 12
溶血率（％） 79.4 30.2 6.6 2.4 1.9 2.1 2.5 25.2 55.8
注：溶血指紅細胞破裂，血紅蛋白外溢。
（4）將濃度為3%和9％的NaCl溶液處理過的紅細胞分別放入生理鹽水中，后者血紅蛋白外溢程度遠高于前者，其原因是 。
答案與解析：
1．C
2．B
3．D　活細胞的細胞膜具有控制物質進出的功能。PI不是細胞所需物質，不能通過活細胞的細胞膜。細胞死亡后則失去控制作用，則PI可以通過，最終使細胞核著色，故D正確。因此PI染色原理跟核酸的含量和結構無關，故A、B錯。由PI注射到活細胞中細胞核會著色，判斷C錯誤。
4． A 磷脂分子由親水的頭部和疏水的尾部構成,把大量磷脂分子放入水中,磷脂分子會將頭部面向水環境，尾部向內和疏水的尾部湊到一起。A圖的散布方式不是磷脂分子穩定存在的形式，故A錯。
5． B 病毒識別特定的宿主細胞依賴于與細胞膜表面特異性受體結合，故A正確。細胞膜的主要成分是磷脂和蛋白質，還有少量糖類，故B錯誤。變形蟲是單細胞生物，運動主要依賴細胞膜的流動性，故C正確；多細胞生物體內的細胞雖然有協調分工，但是它們也有共性的功能，比如人體組織細胞需要接受胰島素的信號促進細胞對葡萄糖的吸收利用，因而細胞膜表面都具有胰島素的受體，故D正確。
6． C 雙縮脲試劑可鑒定蛋白質，斐林試劑可鑒定可溶性還原糖，說明該成分既含有蛋白質又含有糖類，即糖蛋白。故選C。
7． 【答案】（1）A （2）人體成熟紅細胞沒有細胞核和眾多的細胞器（3）清水（蒸餾水）（4）C
【解析】（1）為獲得純凈的細胞膜，應選擇哺乳動物成熟的紅細胞作為實驗材料。（2）獲得純凈的細胞膜要選擇人的成熟紅細胞，因為該細胞除了細胞膜，無核膜等其他膜結構的干擾，能獲得較為純凈的細胞膜。（3）將人成熟的紅細胞放入蒸餾水中，細胞吸水膨脹，一段時間后細胞將破裂，釋放出血紅蛋白。（4）紅細胞置于蒸餾水中滲透吸水破裂，其中的內容物混合在一起，通過離心的方法可提取純凈的細胞膜。
8．【答案】（1）磷脂 （2）0．9% （3）高濃度 （圓）球 （4）處于9% NaCl溶液中的紅細胞膜結構損傷程度更高（或紅細胞對高濃度溶液的耐受程度有限）
【解析】題目研究的是紅細胞儲存條件對細胞形態、結構及功能的改變和影響。
由圖分析在0．45%的NaCl溶液中紅細胞形態飽滿、體積變大，說明紅細胞在一定程度上吸收了外界的水分。而在3%的NaCl溶液中體積變小，說明細胞失水皺縮了。在0．9%的NaCl溶液中紅細胞形態結構與正常紅細胞相似，說明此條件下細胞內外環境的滲透壓相等。由表格數據和注釋可知，溶血率越大，說明紅細胞破裂越嚴重，血紅蛋白外溢越多。根據圖中細胞形態觀察可知，細胞形態結構會發生變化，細胞膜會有不同程度的膨脹或皺縮。因此，經過不同濃度的NaCl溶液儲存后，即便放到0．9%濃度的NaCl溶液中，由于細胞膜結構受到不同程度的損傷，細胞也會發生溶血。這說明細胞膜對不同儲存條件下的耐受程度不同，從而產生的溶血率也不同。

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