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细胞的基本结构第三章[本章概述]本章探索组成细胞的分子有序地组织在一起构成细胞后，才能进行生命活动，才能成为一个基本的生命系统。同时，进一步寻找细胞在完成基本生命活动的过程，细胞的各种结构的协调配合。本章包括3节内容：1.细胞膜的结构和功能。2.细胞器之间的分工合作。3.细胞核的结构和功能。第1节细胞膜的结构和功能1．理解细胞膜是系统的边界及其在生命活动中的作用。2．走进细胞膜成分和结构的探索历程，感受科学探索永无止境及科学家们追求真理的执着。3．通过细胞膜模型的构建，理解细胞膜的结构与功能相适应，强化结构与功能观。1．台盼蓝染色剂是细胞不需要的物质，不能通过细胞膜进入细胞，所以活细胞不被染色。而死的动物细胞的细胞膜不具有控制物质进出细胞的功能，所以台盼蓝染色剂能够进入死细胞内，使其被染色。2．细胞膜作为细胞的边界，应该具有控制物质进出细胞的功能。课前自主预习知识点1细胞膜的功能请仔细阅读教材第40～41页，完成下面的问题。1．将细胞与外界环境分隔开细胞膜的出现将与外界环境分隔开，使细胞成为的系统。细胞膜保障了细胞内部环境的。生命物质相对独立相对稳定2．控制物质进出细胞3．进出细胞间的信息交流知识点2对细胞膜成分的探索请仔细阅读教材第42页，完成下面的问题。1．细胞膜成分的探索历程2.细胞膜的成分及功能分析知识点3对细胞膜结构的探索请仔细阅读教材第43～44页，完成下面的问题。知识点4流动镶嵌模型的基本内容请仔细阅读教材第44～45页，完成下面的问题。1．化学组成：主要是分子和分子。2．模型结构磷脂蛋白质(3)图中③名称：糖蛋白，其中的⑦叫做糖被糖被位于细胞膜表面，故A侧是细胞膜外侧作用：与细胞识别、细胞间的信息传递等有关(4)图中①名称：。糖脂课堂互动探究要点一分析细胞膜的功能1.细胞膜的功能图解2．细胞间信息交流的三种方式(1)一些细胞如内分泌细胞分泌一些物质如激素，通过血液的传递运送到作用部位的细胞(靶细胞)，被靶细胞的细胞膜上的受体(成分为糖蛋白)识别，引起靶细胞的生理反应(图示如下)。(2)相邻两个细胞的细胞膜直接接触，通过糖蛋白识别，将信息从一个细胞传递给另一个细胞(图示如下)。(3)植物细胞间的识别主要是通过植物细胞间的胞间连丝来实现的(图示如下)。【典例1】“获得细胞蛋白质详图”是2005年全球十大科技成果之一。科学家揭示出电压控制的钾通道，这是迄今为止获得的最高分辨率的分子图像。这些通道是负责钾离子进出细胞的蛋白质，它们在神经和肌肉细胞上的作用，与晶体管在计算机中的作用一样。这是继2003年诺贝尔化学奖表彰的成果后，又一个关于细胞膜上离子通道的研究成果。这一成果从另一个侧面证明了()A．细胞膜能将细胞与外界环境分隔开B．细胞膜具有信息交流的功能C．细胞膜具有控制物质进出细胞的功能D．细胞膜具有保护功能[解析]根据题意可知：电压控制的钾通道是负责钾离子进出细胞的看门蛋白质，能控制神经和肌肉细胞上钾离子的进出，这一成果从另一侧面证明细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。故选项C正确。[答案]C[针对训练1]下列不是细胞间信息交流方式的是()A．胰岛细胞分泌的胰岛素通过血液运输作用于组织细胞B．细胞膜将细胞与环境分隔开C．精子和卵细胞相互接触完成受精作用D．高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接[解析]本题是对细胞间信息交流方式的考查。信息交流的形式：激素――→体液运输靶细胞(体液传递，间接交流)，A项正确。细胞细胞(直接接触)，C项正确。细胞通道细胞(通道沟通交流)，D项正确。[答案]B要点二生物膜的结构特征1.构成生物膜的磷脂分子(1)结构：由磷酸、甘油和脂肪酸构成，其中磷酸作为亲水性的“头部”、脂肪酸作为疏水性的“尾部”。(2)排列方式：“尾部”相对、“头部”朝外构成磷脂双分子层(如图)，作为生物膜的支架。磷脂分子的这种排列方式符合生物膜两侧均为水环境的事实。2．生物膜的流动镶嵌模型(1)细胞膜中的脂质细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些胆固醇。糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。(2)镶嵌性膜的基本结构是磷脂双分子层，蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。(3)流动性膜结构中的大多数蛋白质分子和脂质分子在膜中可以运动，膜整体结构也具有流动性。膜的流动性具有重要的生理意义，与物质运输、细胞识别、细胞融合等有关，是生物膜最主要的结构特点。(4)不对称性：膜两侧的分子性质和结构都不相同。(5)蛋白质极性多肽链的极性区朝向膜表面，非极性部分埋在磷脂双分子层内部，故膜上的蛋白质分子与水溶性和脂溶性分子均具有亲和性。【典例2】科学家在细胞膜成分和结构的探索过程中，运用了假说，学习了“细胞膜的流动镶嵌模型”一节后，某同学作如下比喻欠妥的是()A．把静态的三维结构比作“三明治”或“三合板”B．细胞膜流动镶嵌模型比作“枣糕”，如图1所示C．细胞膜流动镶嵌模型比作“正在煮着的粥”，如图2所示D．细胞膜外表面的糖蛋白比作“信号接收塔”[解析]在流动镶嵌模型中，蛋白质在磷脂双分子层中的分布是不对称和不均匀的。膜结构具有流动性。膜的结构成分不是静止的，而是动态的，磷脂双分子层与镶嵌着的球蛋白按二维排列组成。“枣糕”能体现细胞膜中蛋白质分布，但不能体现流动性，B欠妥。[答案]B[针对训练2]下列最能正确表示细胞膜的结构的是()[解析]细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层，头部是亲水的，朝向细胞内外。蛋白质覆盖、镶嵌或贯穿其中，细胞膜外侧有识别作用的糖蛋白。A、B图磷脂分子头部排列错，无糖蛋白，故A、B错。D图细胞膜内外都有糖蛋白，故D错。[答案]C要点三细胞膜的结构与功能之间的关系1.细胞膜的结构特性——流动性(1)结构基础：磷脂分子和蛋白质分子是可以运动的。(2)生理意义：保证了细胞的物质运输、信息交流、分裂和融合等正常生命活动的进行。(3)表现：分泌蛋白的分泌、细胞膜厚度的改变、动物细胞吸水膨胀、失水皱缩、变形虫的运动等，都体现了细胞膜的流动性。2．细胞膜的功能特性——选择透过性(1)结构基础：膜上具有载体蛋白。(2)生理意义：控制物质进出细胞。(3)原因：某些离子和分子不能透过细胞膜的磷脂双分子层，与细胞膜上载体蛋白的专一性有关。3．细胞膜的结构特点、功能特性及相互关系4．温度、膜流动性与细胞生命活动的关系(1)温度高时，膜流动性大，有利于生命活动的进行，但温度过高，膜的流动性过大，甚至破坏了膜的结构，反而不利于生命活动的正常进行。(2)温度低时，膜的流动性下降，膜的运输功能下降或完全丧失。【典例3】下图表示细胞膜的亚显微结构，其中a和b为物质的两种运输方式，下列叙述正确的是()A．细胞膜作为系统的边界将细胞与外界环境分隔开，保证了细胞内部环境的相对稳定B．细胞膜功能的复杂程度主要由③决定C．细胞膜的选择透过性与②有关，与③无关D．流动性和选择透过性是细胞膜的两个特性，二者毫无关系[解析]A选项描述了细胞膜作为最基本的生命系统——细胞的界膜的重要功能之一；B选项中细胞膜的功能主要由膜蛋白②决定；C选项细胞膜的选择透过性与②③都有关；D选项流动性是选择透过性的基础，没有流动性，选择透过性就难以实现。[答案]A[针对训练3]关于细胞膜的组成、结构、功能之间的关系，逻辑顺序正确的是()①主要由磷脂分子和蛋白质分子构成②具有流动性③具有选择透过性④膜内蛋白质分子和磷脂分子大都是运动的⑤物质运输得以正常进行A．①④②⑤③B．①②④③⑤C．①④②③⑤D．①②④⑤③[解析]此题的推理过程是很重要的，由细胞的组成结构分子到分子运动才能体现出结构的流动性特点，再由结构到控制细胞内外的物质交换功能，使其具有选择透过性，进而得出能进行正常物质运输。[答案]C附：练习与应用参考答案一、概念检测1．(1)×(2)×(3)×2.B二、拓展应用1．把细胞膜与窗纱进行类比，合理之处是说明细胞膜与窗纱一样具有容许一些物质出入，阻挡一些物质出入的作用。这样类比也有不妥当的地方。例如，窗纱是一种简单的刚性的结构，功能较单纯；细胞膜的结构和功能要复杂得多这是一个主动的过程；而窗纱是没有生命的，它只是被动地在起作用。2．(1)磷脂分为亲水的头部和疏水的尾部，故水溶性药物被包在双分子层内部，而脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。(2)因为脂质体与细胞膜成分相似，膜上的磷脂分子是可以运动的，故脂质体很容易与细胞膜的磷脂双分子层融合，将药物送入细胞内。