细胞膜系统的边界.docx

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细胞膜系统的边界

第6讲细胞膜——系统的边界

1.知识方面

（1）简述细胞膜的成分和功能。

（2）临时装片的制作和显微镜的熟练操作。

【基础整理】

任何系统都是有边界的，如一家国家有陆地、海域、领空的边界。

细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜。

膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。

一、细胞膜的成分

1.细胞膜的制备。

材料选择：

取哺乳动物或人类成熟红细胞。

选用此材料和植物细胞比较有何优点：

①没有细胞核和众多的细胞器②没有细胞壁容易破裂，③红细胞数量大，材料易得。

2.如何制备细胞膜（原理）：

把细胞放在清水中，水会进入细胞，把细胞涨破，细胞内的物质流出来，就可以得到细胞膜

若该实验在试管中进行，细胞破裂后如何得到较纯的细胞膜？

差速离心

3.实验步骤

选材：

猪（或牛、羊、人）的新鲜的红细胞稀释液

　↓制作装片：

用滴管吸取一滴红细胞稀释液滴在载玻片上，然后盖玻片

　↓观察：

用显微镜观察红细胞形态（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（引流法）

　↓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

提醒　

（1）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。

（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。

细胞膜的成分主要是脂质（约50%）和蛋白质（约40%），还有少量的糖类（约2%-10%）。

其中脂质主要是磷脂，

脂。

糖类都是通过化学键与脂质或蛋白质结合成糖脂或糖蛋白，分布在细胞膜的外表面，糖蛋白（也叫糖被）有保护和润滑作用，还与细胞识别作用有密切关系。

而磷脂分子和蛋白质分子都不是静止的，而是可以自由流动的。

各成分在细胞膜构成中的作用

脂质：

在细胞膜中含量最丰富的脂质是磷脂，是构成细胞膜的重要成分。

蛋白质：

约40%在细胞膜行使功能时，起重要作用的是蛋白质，细胞膜功能越复杂，蛋白质种类和数量越多。

糖类：

约2%~10%与膜蛋白和膜脂结合成糖蛋白或糖脂，分布在细胞膜外表面。

1、磷脂分子及其性质

单层磷脂分子层水界面排列搅拌后形成脂质体

反思：

　①铺在水面的单层磷脂分子为什么“头”朝下？

②形成脂质体时为什么尾对尾而不是头对头？

2、蛋白质分子的分布

镶嵌型、贯串型、嵌入型

3、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。

4、细胞在不同时期，细胞膜的成分及含量也会发生变化，如癌细胞糖蛋白减少。

蛋白质和细胞膜的关系──蛋白质在细胞膜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。

例1（07年广东）人体淋巴细胞细胞膜的主要成分是（）

蛋白质和多糖B.多糖和脂质

C.脂质和核酸D.蛋白质和脂质

[解析]细胞膜的成分主要由蛋白质和脂质组成，还有少量的糖类。

[答案]D[特别提示]要熟记两点：

①细胞膜是由蛋白质、脂质和少量的糖类组成；②蛋白质是生命活动的主要承担者，不同细胞膜上蛋白质的种类和数量不同，则功能不同。

例2在“体验制备细胞膜的方法”实验时，下列操作步骤中不正确的是（）

A.制作红细胞临时装片B.先低倍镜后高倍镜观察

C.在盖玻片的一侧滴生理盐水D.在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引

[解析]采用红细胞吸水胀破法制取细胞膜时，需要选取新鲜的红细胞稀释液，然后制成临时装片，应先低倍镜找到物像，再换高倍镜观察，观察清晰后，应在盖玻片的一侧滴蒸馏水，在另一侧用吸水纸吸引。

[答案]C[思路拓展]制备细胞膜有两个关键：

一是选择合适的材料，如选用哺乳动物的成熟红细胞。

二是用蒸馏水使细胞膜破裂。

例3.（2011·新课标全国卷）将人的红细胞放入4℃蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是（　　）。

A．红细胞膜具有水溶性B．红细胞的液泡体积增大

C．蒸馏水大量进入红细胞D．低温时红细胞膜流动性增大

解析　红细胞细胞膜的基本骨架为磷脂双分子层，故细胞膜不具有水溶性；与成熟的植物细胞不同，红细胞没有大的液泡；由于外界溶液的浓度小于细胞质溶液的浓度，红细胞在4℃的蒸馏水中吸水胀破；低温时红细胞膜的流动性减小。

2、细胞膜的功能

1．将细胞与外界环境分隔开：

细胞膜的出现使各种生物大分子集中到一个相对稳定的微环境中，保障了细胞内部环境的相对稳定，从而使学生对“细胞是生物体结构和功能的基本单位”有更好的理解。

2．控制物质进出细胞：

细胞膜具有一定的通透性，也就是说具有选择性透过的能力。

可以有选择性地让物质进出细胞，包括代谢底物的进入和代谢产物的排出。

为便于学生理解，可类比“窗纱”，把害虫挡在外面，又能让空气进来。

对一些非己的物质有排斥性，但当非己成分进入细胞后，就导致疾病了。

3．进行细胞间的信息交流：

多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞社会，如果没有信息交流，生物体不可能作为一个完整体完成生命活动，而细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构和功能有关。

大多数细胞膜上存在激素的受体（一种能够识别和选择性结合某种配基的大分子，与配基结合后，产生物理或化学信号，以启动一系列过程，最终表现为生物学效应，如神经细胞传递兴奋等）、抗原结合点以及其他有关细胞识别的位点，所以细胞膜可以有选择性的与一些细胞结合，在激素作用、免疫反应和细胞通讯等过程中起着重要作用。

好比现在的通讯工具，把两个细胞联系起来，进行沟通交流。

信息交流的几种主要的方式：

①细胞分泌的化学物质与靶细胞的细胞膜表面的受体结合。

细胞识别非己成分是通过细胞膜来进行的。

许多免疫反应，即抗原与抗体的结合就是在细胞膜上进行的。

②相邻两个细胞的细胞膜接触，可以传递信息，也是细胞识别自身和异己物质的一种方式。

③相邻两个细胞之间形成通道，供携带信息的物质在两个细胞间交流。

植物细胞具有细胞壁，但其具有胞间连丝这种结构，也有信息交流的作用。

好比两个细胞之间搭了一座桥。

例1.细胞膜具有流动性，这种结构特点是指（）

A.整个细胞膜具有流动性

B.细胞膜中磷脂是静止的，蛋白质具有流动性

C．细胞膜中磷脂和蛋白质都具有流动性

D．细胞膜中蛋白质是静止的，磷脂具有流动性

[解析]物质状态具有流动性是该物质的物理特性。

细胞膜由磷脂和蛋白质组成，这两种物质成分都不是静止的，而是可以流动的，所以这种流动性，属于细胞膜的结构特点。

C

[技巧点拨]本例题的功能是要同学们认识，为什么说细胞膜的流动性不是细胞膜的物理特性而是其结构特性的道理。

例2决定细胞膜具有选择透过性的主要物质基础是（）

A.磷脂分子　　　　B．糖蛋白

C．载体蛋白　　　D．糖蛋白和载体蛋白

[解析]糖蛋白主要起细胞识别作用，磷脂分子对物质透过细胞膜一般不具有选择性，载体蛋白的结构具有多样性，不同结构的载体蛋白质可以吸附不同的物质，在提供生理能量的情况下，可使被吸附的物质透过细胞膜，表现出细胞膜对物质吸收具有选择透过性。

[答案]C在学习生物学的过程中，有一个很重要的生物学观点，那就是结构与功能相适应的观点，例如在本例题中，载体蛋白的结构决定了细胞膜的选择透过性，从而决定了细胞膜控制细胞的物质交换和保护细胞的功能。

例3下列有关膜的叙述，错误的是（）

A.细胞膜主要由蛋白质分子和磷脂分子组成

B.核膜和内质网膜在结构上有密切联系

C.线粒体膜和叶绿体膜中的蛋白质分子是相同的

D.细胞膜中的大多数蛋白质分子和磷脂分子不是静止的

[解析]细胞膜和细胞器膜都是由蛋白质分子和磷脂分子构成的，它们之间相互联系，共同组成了细胞的生物膜系统。

细胞膜具有一定的流动性和选择透过性。

不同的膜结构其功能是不同的，这主要由膜上的蛋白质不同决定的。

[答案]C[思路拓展]生物膜的结构特点：

具有一定的流动性，生物膜的功能特性：

选择透过性。

生物膜的功能不同，其结构基础也不相同。

三、植物细胞的细胞壁

在植物细胞外面还有由细胞分泌的纤维素和果胶等物质构成的细胞壁，它对细胞具有支持和保护的作用，同时还能防止细胞涨破，保持细胞的正常形态。

整合归纳

1.流动性和选择透过性的关系

（1）区别：

流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。

（2）联系：

流动性是选择透过性的基础，膜只有具有流动性，才能实现选择透过性。

流动性原理——构成膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是运动的；选择透过性原理——膜上载体蛋白的种类和数量。

流动性的实例：

细胞融合、变形虫变形、白细胞吞噬细菌（胞吞）、分泌蛋白的分泌（胞吐）、温度改变时膜的厚度改变、动物细胞吸水膨胀或失水皱缩等。

2.蛋白质与细胞膜功能的关系

（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）糖蛋白（也叫糖被）有保护和润滑作用，还与细胞识别作用有密切关系。

（3）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．实验探究

（1）细胞膜成分的实验探究

①用溶脂剂处理细胞膜，膜被破坏，说明细胞膜中含有脂质成分。

②用蛋白酶处理细胞膜，膜被破坏，说明细胞膜中含有蛋白质成分。

（2）细胞膜具有识别作用的实验探究

（2）动物细胞膜的制备方法：

猪的新鲜血液

红细胞

红细胞的细胞膜

（3）细胞膜中磷脂成分的鉴定：

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。

（4）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。

（5）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。

（6）物质通过细胞膜方式的探究：

①自由扩散：

物质进入细胞的速率随着该物质浓度的增大不断提高；②主动运输：

物质进入细胞的方式受氧气浓度、呼吸抑制剂等因素的影响。

（7）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。

（8）温度影响物质的跨膜运输：

测定不同的温度条件下，物质进入细胞速率的变化。

巩固基础

1.在下列几组化学元素中，构成细胞膜所必需的基本元素是（）

A．C、H、OB．C、H、O、P

C．C、H、O、ND．C、H、O、N、P

2.细胞膜常常被脂类溶剂和蛋白酶处理后溶解，由此可以推断细胞膜的化学成分主要是（）

A.磷脂和蛋白质B.蛋白质

C.多糖D.核酸

3.植物细胞具有一定的强度，这主要是由于存在着（）

A.细胞膜B.细胞壁

C.蛋白质D.脂质

4.（09年江苏省启东中学）科学家在制备较纯净的细胞膜时，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

5.科学家在用电子显微镜清晰地观察到细胞膜之前，已经能够确定细胞膜的存在了。

你认为当时确定细胞膜存在的依据最可能是（）

A．动物细胞有明确的边界B．植物细胞有明显的固定的形态

C．细胞能够分裂D．物质进出细胞受到控制

1.D蛋白质主要由C、H、O、N等元素构成，磷脂主要由C、H、O、N、P等元素构成。

2.A根据“相似相溶”原理，脂类物质易