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生命科学学院翟中和院士获得“蔡元培奖”。“我确信哪怕是一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧！”第三章细胞的基本结构细胞与外界环境的边界是什么？科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内,伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。细胞作为一个完整的系统，它有边界！阅读课本P40页实验相关内容，认真思考下列问题一、制备细胞膜●制备细胞膜选择的最佳材料是什么？为什么选择这种材料？哺乳动物成熟的红细胞。原因：①无细胞壁，细胞容易吸水涨破。②无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜；实验原理：哺乳动物成熟的红细胞吸水胀破将哺乳动物的红细胞放在清水中。(2).20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。人正常红细胞的光镜照片人部分红细胞已涨破的光镜照片细胞破碎后选择什么方法提取到纯净细胞膜？差速离心去除细胞内其他物质，获得纯净细胞膜。1．获取较纯的细胞膜的方法(1)细胞的选取：细胞中不能有其他膜(例如不能有核膜)，不能有细胞壁。要选取没有细胞核、没有细胞器、没有细胞壁的细胞。通常选用哺乳动物成熟的红细胞。(2)获取细胞膜前要使细胞破裂，可以利用细胞吸水涨破的方法。(3)细胞涨破后，细胞膜与其他物质混合在一起，分离的方法有：离心、过滤。重点难点【例1】科学家在制备较纯的细胞膜时，一般不选用植物细胞，其原因是()①植物细胞细胞液中的有机酸会溶解膜结构②在光学显微镜下观察，植物细胞看不到细胞膜③植物细胞的细胞膜较薄④植物细胞有细胞壁，提取细胞膜的过程比较繁琐⑤植物细胞内会有其他膜结构干扰A．①④B．②③C．②⑤D．④⑤[名师点拨]要制备较纯的细胞膜，通常选用哺乳动物成熟的红细胞，一是因为红细胞采集方便，数量较多；二是因为成熟的红细胞中无其他内膜系统，比较纯净。而植物细胞有细胞壁，提取细胞膜的过程比较繁琐，且细胞内会有其他膜结构干扰，得不到较纯的细胞膜。[答案]D【变式训练1】为获得纯净的细胞膜用于研究其结构与功能，请你完成下列实验设计和分析有关问题：(1)应选取人体下列哪种细胞做实验？()A．成熟红细胞C．白细胞B．神经细胞D．口腔上皮细胞(2)将选取的上述材料放入________中，一段时间后细胞将破裂。(3)细胞破裂后，可用下列哪一种方法获得纯净的细胞膜？()A．静置C．离心B．加热D．自然风干[解析]由于细胞质浓度比清水大，所以将细胞置于清水中，细胞将逐渐吸水涨大，直至破裂。细胞破裂后，可以用不同转速离心的方法将细胞膜与其他物质分开。[答案](1)A(2)清水(3)C自学课本P41页相关内容，勾画出细胞膜的成分和各成分的含量。然后结合以下问题对细胞膜的成分进行归纳总结.细胞膜的主要成分是什么？含量较少的成分是什么？细胞膜中的脂质主要是哪种脂质成分？除此之外，还可能有哪种脂质成分？细胞膜功能的复杂程度主要取决于膜的哪一种成分？二、细胞膜的成分二、细胞膜的成分主要是脂质(约50%)和蛋白质(约40%)、含少量糖类(约2%-10%)动物细胞膜中还含有一定量的。在组成细胞膜的脂质中，______最丰富。胆固醇磷脂细胞膜的功能越复杂，________的种类和数量越多。蛋白质成分红细胞膜肝细胞膜心肌细胞膜磷脂55%40%24%蛋白质约40%约59%75%糖类5%微量微量几种常见细胞的细胞膜的成分及含量功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和含量越高。配对练习)1．细胞膜是由什么组成的？(A．只是脂质B．只是蛋白质C．脂质和糖类D．脂质、蛋白质和少量糖类[解析]细胞膜主要由脂质、蛋白质和少量糖类组成。[答案]D2．细胞膜的主要成分——蛋白质、脂质、糖类(1)蛋白质——最重要的成分因为蛋白质具有多种多样的结构，所以种类繁多。蛋白质是细胞中承担功能最多的化合物。功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。(2)脂质和糖类①细胞膜上的脂质主要是磷脂，另外胆固醇也是组成细胞膜的重要脂质。②组成细胞膜的糖类是多糖，它们与蛋白质一起构成糖蛋白，参与细胞膜的识别功能。③脂质和糖类的结构都不复杂，因此功能也不复杂。【例2】下列关于细胞膜的叙述中，不正确的是()[名师点拨]本题主要考查细胞膜的成分和功能，蛋白质在细胞行使功能时起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。A．细胞膜主要由脂质和蛋白质组成B．不同功能的细胞，其细胞膜上蛋白质的种类和数量相同C．组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富D．癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关[答案]B【变式训练2】细胞膜的主要成分是蛋白质和磷脂，据此可推知，构成细胞膜所必须的化学元素是()A．C、H、OC．C、H、O、PB．C、H、O、N、PD．C、N、O、P[解析]蛋白质的基本组成元素是C、H、O、N，磷脂含有P。[答案]B三、细胞膜的功能认真阅读课本P42页相关内容，归纳总结细胞膜的三大主要功能!1.将细胞与外界环境分隔开你怎样理解“膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段”无机小分子有机小分子有机大分子“团聚体”化学进化细胞进化细胞膜的出现火山爆发、光照和闪电使细胞成为一个相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定营养物质无用的、有害的物质细胞产生的分泌物、废物控制作用是相对的，例如：有些病毒、细菌也能侵入细胞，使生物体患病。2.控制物质进出细胞例如：O2、CO2、H2O、甘油、乙醇等例如：各种无机盐离子，葡萄糖、氨基酸等小分子物质例如：葡萄糖进入哺乳动物红细胞直接穿过磷脂分子，顺浓度梯度需要借助载体蛋白的帮助，顺浓度梯度需要借助载体蛋白的帮助，且消耗能量逆着浓度梯度。细胞膜控制物质进出的方式和纱窗一样吗？细胞膜对物质的选择透过性保证了细胞新陈代谢对物质和能量的需求！内分泌腺细胞激素血管受体靶细胞靶细胞3.进行细胞间的信息交流三个环节：一、受体识别信号分子；二、信号分子与受体结合三、引起靶细胞相应的生理活动的改变。1）通过体液的作用来完成的间接交流，靶细胞即：激素体液易即:细胞细胞2）通过相邻细胞膜的直接接触传递信息与膜结合的信号分子发出信号的细胞靶细胞细胞识别的分子基础是细胞膜上的糖蛋白。免疫系统如白细胞识别入侵细菌。雌蕊识别花粉，卵子识别精子进行受精；神经细胞之间的信息传递；即:细胞细胞通道3）相邻细胞间形成通道胞间连丝切片（黑枣）细胞间的信息交流使多细胞生物的各个细胞之间保持功能的协调，使生物体成为一个统一的整体。细胞膜上信号分子的识别：如精子卵细胞的识别并结合植物细胞间的通道：如胞间连丝动物细胞间的紧密结合：如粘着带（1）将细胞与外界环境分隔开（2）控制物质进出细胞（3）进行细胞间的信息交流三、细胞膜的功能细胞膜的选择透过性相对独立，保障了细胞内部环境的相对稳定1）通过体液的作用来完成的间接交流靶细胞即：激素体液2）通过相邻细胞膜的直接接触传递信息3）相邻细胞间形成通道即:细胞细胞通道即:细胞细胞错误认识：细胞间的信息交流就是糖蛋白的识别作用细胞膜上进行着信息交流细胞壁四、植物细胞壁1、成分：纤维素和果胶2、功能：支持和保护细胞壁无生物活性，是全透性的膜。细菌细胞壁的成分为肽聚糖。2．作为系统的边界，细胞膜在细胞的生命活动中有多种功)能。图3－1－1的模型主要表明了细胞膜的何种功能？(图3－1－1A．将细胞与外界环境分开B．控制物质进出细胞C．进行细胞间信息交流D．促进物质的运输[解析]细胞膜的功能主要有三种：将细胞与外界环境分隔开；控制物质进出细胞；进行细胞间的信息交流。而进行信息交流的方式有三种：题中所示方式是通过细胞分泌化学物质传递给靶细胞，进行信息传递。[答案]C生活中的事例、糖蒜食醋中的醋酸能将细胞杀死，使细胞膜失去选择透过性，这样，蔗糖等物质就可以进入细胞内。生活中还有很多与细胞膜功能密切相关的现象，只要我们认真观察，就能发现是谁，隔开了原始海洋的动荡。是谁，奏鸣了生命的交响。是谁，为我日夜守边防。是谁，为我传信报安康。啊，伟大的细胞膜呀！没有你，我会是何等模样！赞美细胞膜3．细胞间的信息交流细胞与外界进行信息交流依赖于细胞膜上的糖蛋白，由于细胞内的膜系统不进行细胞间的信息交流，因此细胞内的膜含糖量很少。细胞间的信息交流主要有三种方式：(1)通过化学物质的传递进行交流：一些细胞释放的物质(如激素、代谢产物)通过传递运送到其他细胞(靶细胞)，被靶细胞膜上的糖蛋白识别，引起靶细胞产生相应反应。(2)相邻两个细胞的细胞膜接触，细胞膜上的糖蛋白相互识别，将信息从一个细胞传递到另一个细胞。由于植物细胞都具有细胞壁，故植物细胞间的信息交流不能通过这种方式进行。(3)某些高等植物细胞的细胞间可以长出胞间连丝，信息通过胞间连丝传递。【例3】下列各项中，不属于细胞膜功能的是()[名师点拨]细胞膜的功能与物质交换、细胞识别、分泌、排泄、免疫等有关，不具备控制合成细胞内所需要的各种物质的功能；而且细胞膜也保障了细胞内部环境的相对稳定。A．控制某些分子和离子进出细胞B．细胞识别、细胞与环境之间进行物质交换C．保持细胞内部环境的相对稳定D．控制合成细胞内所需要的各种物质[答案]D【变式训练3】细胞之间依靠细胞膜进行信息交流，下列具体事例与之不符的是()[解析]细胞之间进行信息交流主要有三种方式：通过化学物质(如激素等)的传递进行交流；相邻两个细胞的细胞膜接触，通过细胞膜上的糖蛋白相互识别进行交流；某些高等植物细胞的细胞间可以长出胞间连丝，信息通过胞间连丝传递。D项不是进行信息交流的方式。A．激素与细胞膜表面受体结合B．相邻细胞的细胞膜接触C．植物细胞的胞间连丝D．核酸不能通过细胞膜[答案]D1．癌症与细胞膜表面的糖蛋白细胞膜表面有一些糖蛋白。它们由蛋白质与多糖构成，具有粘连作用，能将细胞粘在一起。糖蛋白等物质减少会使这种粘连作用减弱，那么癌细胞就会容易扩散。甲胎蛋白是一种糖蛋白，它是肝癌的特异性标志，但血清甲胎蛋白阳性未必都是肝癌。癌胚抗原也是一种糖蛋白，广泛存在于内胚叶起源的消化系统癌，在正常人血清中也可有微量存在。癌胚抗原是一个广谱性肿瘤标志物，它能反映出多种肿瘤的存在，对大肠癌、乳学习资源腺癌和肺癌的疗效判断、病情发展、监测和预后估计是一个较好的肿瘤标志物。2．生物膜在生产、生活上的应用(1)工业生产：利用生物膜的选择透过性，淡化海水、分离石油等。(2)医学：为肾病患者过滤血液，进行透析。利用人工膜包裹药物，送达患病部位，达到精确给药。(3)环保：将污水过滤后再排放，以免污染环境。