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第三章细胞的基本结构第一节细胞膜和细胞核——系统的边界和系统的控制中心考点一、细胞膜的成分糖类（约占2－10%）脂质（占50%）蛋白质（约占40%）所有膜的成分和结构完全相同吗？一、细胞膜的成分主要由____和______组成，少量的____。蛋白质糖类脂质脂质50%磷脂最丰富还有胆固醇蛋白质磷脂双分子层，膜的基本骨架40%功能越复杂的细胞膜，蛋白质越多细胞膜上的蛋白质种类很多举例：载体（主动运输、协助扩散）受体（激素、神经递质等信号分子的）酶（如线粒体内膜上有呼吸酶）抗原（体现病原体特异性）甲胎蛋白（AFP）、癌胚抗原（CEA）【细胞是否癌变的重要指标】糖类2-10%常与蛋白质结合成糖蛋白、与脂质结合成糖脂。在细胞膜行使功能时起重要作用问题探讨1.细胞膜上与功能密切相关的成分为什么是蛋白质？磷脂双分子层是作为细胞膜的骨架，而蛋白质则负责细胞膜的信号传导、物质运输等功能，不仅仅是在细胞膜上，整个细胞的各种功能都是通过蛋白质来完成的，蛋白质的种类很多，可以组成各种不同的结构来完成不同的功能。2．植物细胞等有细胞壁，在细胞最外层，为什么说细胞膜是边界呢？由细胞膜的屏障功能所决定，细胞膜不但有保护作用还具有选择透过性，而细胞壁是全透性的3、细胞表面的糖被有何重要功能？糖蛋白(也叫糖被)①保护和润滑作用，如消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白；②识别作用，如动物细胞表面的糖蛋白(又称受体蛋白)感悟拓展1.各种膜所含蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关，功能越复杂的膜，其蛋白质含量和种类越多。2.正常细胞癌变后，细胞膜上产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质，以此可以作为细胞是否癌变的指标之一。3.细胞膜的组成元素有C、H、O、N、P。4.能否通过细胞膜，并不是取决分子大小，而是根据细胞生命活动是否需要。如木糖分子比葡萄糖分子小，但细胞能吸收葡萄糖不能吸收木糖。5.不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同，如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中含量很少或没有。6.细胞在不同时期，细胞膜的成分及含量也会发生变化，如癌细胞的糖蛋白减少。感悟拓展【典例训练1】细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。下列相关叙述不正确的是()A．细胞膜的糖被在细胞间具有识别作用B．细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性C．细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异D．载体蛋白是镶在细胞膜内外表面的蛋白质【答案】D(1)细胞膜上的蛋白质有哪些功能？提示：运输作用(载体)、催化作用(酶)、识别作用(受体)。(2)如何判断细胞膜的内侧和外侧？提示：有糖蛋白的一侧为膜的外侧。1、对生物膜结构的探索历程：考点二、生物膜的流动镶嵌模型：时间实例（实验）结论（假说）19世纪末脂溶性物质更易通过细胞膜欧文顿认为20世纪初将膜分离提纯，并进行化学分析膜的主要成分是1925年红细胞膜中脂质铺展成单分子层后是红细胞表面积的2倍细胞膜中的脂质分子1959年电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构罗伯特森认为生物膜由三层结构构成1970年人鼠细胞杂交实验细胞膜具有.1972年在新的观察和实验证据基础上桑格和尼克森提出了生物膜的.膜是由脂质组成的脂质和蛋白质排列为连续的两层蛋白质—脂质—蛋白质流动性流动镶嵌模型2、结构---生物膜的流动镶嵌模型糖脂糖蛋白①磷脂双分子层构成膜的基本支架；②蛋白质分子有的镶嵌在表面，有的部分或全部嵌入，有的横跨整个磷脂双分子层；③磷脂双分子层具有流动性，大多数蛋白质分子可以运动。④膜外表面的蛋白质与多糖结合成糖蛋白--糖被(1)主要内容(2)结构模型:糖类糖蛋白（细胞膜外）蛋白质分子磷脂双分子层②原因(结构基础)：组成膜的-------------和大都是运动的。流动性磷脂分子蛋白质（3）细胞膜的结构特点：①特点：具有一定的。③实验验证——人鼠细胞融合实验:主要受影响，适当温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强，但温度高出一定范围，则导致膜的破坏。温度质壁分离与复原、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞吞噬细胞等。④实例：⑤影响因素：（4）细胞膜的功能特性：具有。选择透过性水分子可以自由通过，一些离子和小分子可以通过，而其他离子、小分子和大分子不能通过。①区别：流动性是细胞膜结构的特性，选择透过性是功能的特性.②联系：细胞膜的流动性是选择透过性的结构基础。只有细胞膜具有流动性，细胞才能完成其各项生理功能，才能表现选择透过性。（5）细胞膜的流动性与选择透过性的关系：【典例训练3】单纯的磷脂分子在水中可以形成双层脂分子的球形脂质体(如图)，它载入药物后可以将药物送入靶细胞内部，下列关于脂质体的叙述正确的是()A．在a处嵌入脂溶性药物，利用它的流动性将药物送入细胞B．在b处嵌入脂溶性药物，利用它的流动性将药物送入细胞C．在a处嵌入水溶性药物，利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞D．在b处嵌入水溶性药物，利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞【答案】C(2014·江西四校联考)下图甲为细胞膜的亚显微结构模式图，图乙为图甲细胞膜的磷脂分子结构模式图，下列有关描述错误的是()A．图甲中的①②③共同为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境B．图乙分子可识别“自己”和“非己”的成分C．图甲中②与细胞的选择吸收有关，①②可作为气味分子的受体并完成信息的传递D．将图乙平展在水面上，a部分与水面接触答案：B1.将细胞与外界环境分隔开原始地球环境膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。保障了细胞内部环境的相对稳定2.控制物质进出细胞(相对的）（功能特性：选择透过性）某些小分子和离子可以，其他小分子、离子和所有大分子都不能跨膜运输）考点三、细胞膜的功能3．进行细胞间的信息交流通过细胞分泌的化学物质间接传递信息，即化学物质→靶细胞，如激素和神经递质信息传递。通过相邻两个细胞的细胞膜直接接触传递信息，即细胞→细胞，如精子和卵细胞间的识别和结合,抗原呈递。发出信号的细胞靶细胞与膜结合的信号分子通过相邻两个细胞之间形成通道传递信息，即细胞细胞，如高等植物细胞之间的胞间连丝。胞间连丝切片考点四、细胞壁植物：纤维素和果胶原核生物：肽聚糖2、作用：支持和保护1、成分真菌：几丁质酶解法（纤维素酶和果胶酶）支原体没有（能限制吸水还是失水？）吸水3、特点：全透性渗透作用（将细胞放在蒸馏水中，细胞吸水涨破，内容物流出，得到细胞膜）2、原理：哺乳动物成熟红细胞1、选材：原因：无细胞壁且无细胞核和众多具膜细胞器离心、过滤3、其他细节：（1）本实验没有提取出细胞膜（只是在显微镜下观察装片中正常的红细胞及吸水涨破的过程）需用什么方法怎样获得较纯的细胞膜？（2）取材用的是新鲜红细胞稀释液（血液加适量生理盐水）（3）引流法使细胞吸水涨破考点五、实验：体验制备细胞膜的方法4.过程设计选材：猪（或牛、羊、人）的新鲜的红细胞稀释液↓制作装片：用滴管取一滴红细胞稀释液滴在载玻片上，盖上盖玻片↓观察：用显微镜观察红细胞形态（由低倍→高倍）↓滴清水：在盖玻片的一侧滴，在另一侧用吸水纸吸引↓观察：持续观察细胞的变化↓结果：凹陷消失，体积增大，细胞破裂，内容物流出，获得细胞膜•5．实验注意问题•(1)选哺乳动物成熟的红细胞作实验材料的原因•①动物细胞没有细胞壁；•②哺乳动物成熟的红细胞，没有细胞核和具膜结构的细胞器；•③红细胞数量多，材料易得。•(2)取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释，目的是：•①使红细胞分散开，不易凝集成块。•②使红细胞暂时维持原有的形态。•(3)操作时载物台应保持水平，否则易使蒸馏水流走。•(4)滴蒸馏水时应缓慢，边滴加边用吸水纸吸引，同时用显微镜观察红细胞的形态变化。•(5)如果该实验过程不是在载物台上的载玻片上操作，而是在试管中进行，那要想获得较纯净的细胞膜，红细胞破裂后，还必须经过离心、过滤才能成功。•一定不能选鸡、鱼等非哺乳动物的红细胞做实验材料，因为有细胞核和各种细胞器。考点六、细胞膜成分的鉴定及功能验证①用溶解脂质的溶剂处理细胞膜，细胞膜被溶解；②脂溶性物质能够优先通过细胞膜；③用磷脂酶处理细胞膜，细胞膜被破坏等。(1)细胞膜中磷脂成分的鉴定：(2)细胞膜中蛋白质成分的鉴定：①制备细胞膜样液，用双缩脲试剂鉴定；②用蛋白酶处理细胞膜，细胞膜被破坏。(4)细胞膜中磷脂双分子层的鉴定：将膜结构中的磷脂分子提取出来，铺在水面上，测得磷脂占有面积，对比细胞膜的面积进行分析。(5)细胞膜选择透过性的探究：利用有颜色的植物组织，放入清水中，然后，再用高温、强酸、强碱处理，观察实验前后清水的颜色变化。（或用台盼蓝染色，活细胞不着色，死细胞着色）(3)细胞膜中糖类的鉴定：用斐林试剂鉴定【典例训练4】现有人的成熟红细胞、人的口腔上皮细胞、蛙的红细胞、鸡肝研磨液等生物材料及相关用具，请根据以上材料，完成下列实验设计并分析有关问题：(1)为获得纯净的细胞膜，应选取上述材料中的________________做实验。选用该材料的原因是它__________________。(2)将选取的上述材料放入________中，由于__________________作用，一段时间后细胞将破裂。(3)科学家将膜结构中的磷脂分子提取出来，铺在水面上，测得磷脂占有面积为S，那么该细胞膜的表面积约为________。(4)有人发现，在一定温度条件下，细胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面。当温度上升到一定程度时，细胞膜的磷脂分子有75%排列不整齐，细胞膜厚度变小，而膜的表面积扩大，膜对离子和分子的通透性提高。对上述实验现象合理的解释是________________________。(5)生物膜具有控制物质进出的功能，请根据以下材料设计实验，验证膜的选择透过性。材料：红玫瑰、质量分数为15%的盐酸、蒸馏水、培养皿、量筒。实验步骤：①_____________________________________。②_____________________________________。③_____________________________________。【答案】(1)人的成熟红细胞除细胞膜外无其他膜结构(2)蒸馏水(清水)渗透(3)S/2(4)构成细胞膜的磷脂分子是可以运动的，细胞膜具有一定的流动性(5)实验步骤：①取适量的玫瑰花瓣，均分为两部分，分别加入培养皿中，编号为A、B②A组加入适量的蒸馏水，B组加入等量的质量分数为15%的盐酸③观察A、B两组花瓣的颜色变化、溶液的颜色变化考点七、细胞核高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞1、哪两种细胞没有细胞核？2、结构核膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开,膜上有大量的多种酶，利于各种化学反应的进行核仁：与某种RNA合成及核糖体形成有关核孔：大分子物质（如RNA、酶）的通道（非“跨膜”），实现核质之间频繁的物质交换和信息交流染色质：由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体即rRNA核孔核膜核仁染色质双层膜，把核内物质与细胞质分开实现核质之间频繁的物质交换和信息交流与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建染色体和染色质的比较关系：同一物质在细胞分裂不同时期的两种形态龙胆紫：紫色醋酸洋红：红色遗传物质指？为什么说“主要载体”？染色质染色体前期螺旋末期解旋DNA间期分裂期丝状杆状•(1)核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。•(2)核膜和核孔都具有选择透过性。•(3)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数多，核仁较大。•(4)对真核细胞而言，凡是无核细胞，既不能生长也不能分裂，如哺乳动物和人的成熟红细胞(植物的筛管细胞)；人工去核的细胞，一般也不能存活太久。•(5)有些细胞不只具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中细胞核多达数百个。注意：【典例训练2】(2014·邵阳模拟)下图为细胞核结构模式图，下列有关叙述正确的是()A．①是由DNA和蛋白质组成的环状结构B．②是产生核糖体、mRNA和蛋白质的场所C．核膜由2层磷脂分子组