2020版高中生物 第三章 细胞的基本结构 1 细胞膜——系统的边界课件 新人教版必修1

●整体感知本章介绍了组成细胞的化学元素和化合物的种类、含量及其生理功能。组成细胞的化学元素，大都以化合物的形式存在，所以本章的重点内容是关于糖类、脂质、蛋白质和核酸的相关内容，尤其是蛋白质和核酸，它们分别是生命的体现者和控制者。本章内容从分子水平阐述了生命的组成，这些分子组成的细胞是生物体的结构和完成各项生命活动的基础，所以这部分知识是后面几章内容的基础。●考点聚焦组成细胞和生物体的化学元素和化合物，是生命活动的物质基础。构成细胞的各种化合物在细胞内的生理作用，特别是蛋白质和核酸两种有机物的化学组成及其生理功能，是本章的重点。考查本章的题目虽然大多是选择题，但在考查某知识点时可从不同角度来设计问题，灵活多变，如考查氨基酸脱水缩合形成肽键的数目时，可以从选择、填空、计算等多个角度来进行。核酸保健品的开发、国际人类蛋白质组计划、世界上第一个人工合成蛋白质的诞生等都是本章与生活及科学技术的结合点。●方法指导本章内容并不是彼此孤立的，而是有着内在的联系，组成生物体的每一种化合物都是由特定的化学元素化合而成，因此只有了解组成生物体的化学元素，才能更好地理解组成生物体的化合物。由于识记性和理解性的内容较多，而且基础性比较强，所以学习时，一方面要加强记忆，另一方面要注意理解。可采用比较法，将组成生物体的各种化合物，列表从组成元素、种类、结构(或组成)、功能等方面进行比较记忆。第1节细胞膜——系统的边界知识：(1)简述组成细胞的主要元素：(2)理解构成细胞的基本元素是碳。(2)情感态度与价值观：认同生命的物质性。(3)能力：尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，探讨细胞中主要化合物的种类。(4)重点与难点：(1)组成细胞的主要元素和化合物；(2)检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质；(3)构成细胞的基本元素是碳。(一)问题探讨1．提示：气泡是光亮的，里面只是空气。细胞是一个具有细胞膜、细胞核和细胞质的复杂结构，而且是一个立体的结构，在显微镜下，通过调节焦距可以观察到细胞的不同层面。光学显微镜下不能看见细胞膜，但是能够观察到细胞与外界环境之间是有界限的。2．提示：在电子显微镜诞生之前，科学家已经能够确定细胞膜的存在了，依据的实验事实主要有：进入活细胞的物质要通过一道选择性的屏障，并不是所有的物质都能进入细胞；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，却不能很快逸出细胞；在光学显微镜下看到，用微针触碰细胞表面时，细胞表面有弹性，可以伸展；用微针插入细胞内，细胞表面有一层结构被刺破；如果细胞表面结构受损面过大，细胞会死亡。(二)实验提示：细胞破裂后细胞内物质流出，细胞膜和细胞质中的其他结构质量不一样，可以采用不同转速离心的方法将细胞膜与其他物质分开，得到较纯的细胞膜。一、细胞膜的成分与功能1．制备：通常情况下采用________作为实验材料来制备细胞膜。2．成分：细胞膜主要由________和________组成。此外，还有少量的________。________约占细胞膜总量的50%，________约占40%，________约占2%～10%。脂质中________最丰富。________在细胞膜行使功能时起重要作用，因此，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的________和________越多。3．功能：(1)将细胞与外界环境分隔开：细胞膜使细胞成为相对独立的系统，保障了细胞内部环境的________。(2)控制物质进出细胞：细胞需要的________可以从外界进入细胞；细胞________的或________的物质不容易进入细胞。其控制作用也是________的，有害物质有时也能进入，如病毒等。(3)进行细胞间的信息交流：细胞之间保持________的协调，才能使生物体健康地生存，这依赖于________的交换以及________的交流，从而使多细胞生物作为一个整体完成各种生命活动。二、细胞壁的成分与功能细胞壁是存在于________细胞膜外，对细胞具有________和________作用的结构，其化学成分主要是________和________。答案：一、1.哺乳动物成熟的红细胞2．脂质蛋白质糖类脂质蛋白质糖类磷脂蛋白质种类数量3．(1)相对稳定(2)营养物质不需要对细胞有害相对(3)功能物质和能量信息二、植物支持保护纤维素果胶实验原理细胞内的物质有一定的浓度。把哺乳动物红细胞放入清水中，细胞由于吸水而涨破，除去细胞内的其他物质，得到细胞膜。注意：选择红细胞作为实验材料的原因是人和其他哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器，这样得到的膜主要是细胞膜。目的要求体验用哺乳动物红细胞制备细胞膜的方法和过程。方法步骤1．制装片：吸取少量红细胞稀释液，滴在载玻片上，盖上盖玻片。2．显微镜观察：首先观察自然状态的红细胞，然后用引流法使红细胞浸润在水中，使之涨破，内容物质流出，得到细胞膜。1下列动物的红细胞不适合作为制备细胞膜实验材料的是()A．鸡B．猪C．羊D．兔解析：哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和由膜包被的细胞器；制得的细胞膜较纯净。答案：A科学家常用哺乳动物红细胞作材料来研究细胞膜的组成，是因为()A．哺乳动物红细胞容易得到B．哺乳动物红细胞在水中容易涨破C．哺乳动物成熟的红细胞内没有核膜、线粒体膜等膜结构D．哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下容易观察到答案：C解析：科学家在进行细胞膜化学成分的分析时，需制备较纯净的细胞膜。从真核细胞分离出纯的细胞膜较为困难，因为会有细胞内其他膜的混杂。而哺乳动物(或人)的成熟的红细胞，没有内膜，没有细胞核，将其特殊处理后，造成红细胞破裂发生溶血现象，再将溶出细胞外的物质冲洗掉，剩下的结构就是较纯净的细胞膜。1.成分细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量糖类。其中，脂质占细胞膜总量的50%，蛋白质占40%，糖类占2%～10%。从细胞膜的组成成分看，脂质(主要是磷脂)含量最多，由它构成了细胞膜的骨架，但细胞膜的功能主要由其上的蛋白质行使，所以，结构和功能不同的细胞的细胞膜上的蛋白质的种类和数量也不同。如正常细胞癌变后，细胞膜上产生了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。2．功能：(1)将细胞与外界环境隔开细胞膜是生命系统的边界，它使细胞与外界隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。假若没有它的存在，生命物质与外界环境之间通过扩散而达到平衡，细胞就不复存在了。生命活动中的细胞，它的细胞膜是随时变化着的，当细胞受到损伤、细胞质外流时，膜能迅速修复。膜的外形也可以改变，如变形虫、白细胞等。这些都说明，细胞膜是一个动态系统而不是固定不变的结构。(2)控制物质进出细胞既然细胞膜是生命系统的边界，物质进出细胞必须经过它。为了保证生命活动的顺利进行，细胞需要的营养物质和氧气等能顺利进入，其他物质则不能进入。细胞产生的代谢废物(如CO2)、分泌物(如抗体、激素)等及时排出，而细胞内的酶、DNA等不能流失到细胞外。这种特性，使细胞以膜为界形成一个基本单位，保持一定的独立性。当然，细胞膜的这种控制作用是相对的，环境中一些有害物质(如污染物)可以进入细胞，有些病毒、病菌等抗原也可以进入细胞，使人患病。(3)进行细胞间的信息交流①细胞分泌的化学物质，随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。如激素和神经递质分别与受体细胞的结合。②相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。我们知道，同物种产生的精子和卵细胞可以形成受精卵而发育成后代，而精子或卵细胞为什么不能与其他细胞融合呢？这与细胞之间的识别和结合有关。③相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。高等植物的胞间连丝，穿过细胞间相邻接的细胞壁。细胞间因胞间连丝保持生理上的有机联系，尤其在有机物质的转运上成为统一的整体。这些通过胞间连丝传递的物质，可能携带细胞的信息。注意：①细胞膜的功能是复杂多样的，课本中介绍的三方面功能只是其中的一部分，如细胞膜还具有保护细胞的作用，参与细胞的运动、分泌等。②细胞膜的复杂多样的生理功能是由其结构决定的，尤其是细胞膜上的蛋白质分子。2食醋中的醋酸分子是活细胞不选择吸收的小分子物质，蔗糖是活细胞需要的大分子物质。用食醋和蔗糖可以将新鲜的蒜头腌制成糖醋蒜，其原因是()A．醋酸和蔗糖分子均能存在于活细胞的间隙里B．醋酸和蔗糖均能被吸附在活细胞的表面C．腌制时间长，两种物质缓慢地进入细胞内部D．醋酸杀死细胞，使细胞膜失去选择透过性解析：只有活细胞的细胞膜才具有选择透过性。通常情况下，不被细胞选择吸收的离子、小分子等都是对细胞有害的物质，或是细胞不需要的物质。这些物质浓度高，或较长时间包围细胞，造成细胞质壁分离而过分失水，导致活细胞的死亡。从而改变了细胞膜的通透性，使原来细胞不需要的醋酸分子和蔗糖大分子通过扩散作用进入细胞，因而将蒜头腌成了糖醋蒜。答案：D下列对细胞膜功能的叙述，错误的是()A．氧分子容易通过细胞膜B．水分子容易通过细胞膜C．CO2容易排出细胞D．病毒不可能进入细胞答案：D解析：细胞需要的O2和H2O容易进入细胞，代谢废物CO2容易排出细胞，但这种控制作用是相对的，对细胞有害的病原体也可以进入细胞。1.细胞壁的结构：细胞壁是在植物细胞外层形成的一种较坚硬的结构，其成份主要是纤维素和果胶。植物的幼嫩(初生)细胞或组织中，细胞壁较薄。随着细胞的分化，植物体产生各类具有特殊功能的细胞、组织和器官。为适应其特殊生理功能的需要，其细胞壁也发生各种不同的次生修饰，如木质部中的导管和细胞，以及纤维和木纤维细胞的细胞壁都发生次生加厚。2．细胞壁的功能：植物细胞壁的形成，首先对细胞具有保护作用，还由于细胞壁具有较坚韧的支撑性，因此它对植物体起着骨架作用。细胞壁虽是细胞外层的一种坚韧的结构，但它并未将相邻细胞完全隔离，细胞间存在着一种穿过细胞壁的特殊结构，即胞间连丝，它使细胞间能进行物质和信息的交流。同时细胞壁还具有运输功能。特化的细胞一般都产生具有某种相应功能的细胞壁。某探究性学习小组欲研究细胞膜的结构和成分，如果你是课题组成员，请你设计一个简易实验得到较纯净的细胞膜，并对其成分进行鉴定。(1)应选取人的哪种细胞做实验？________。A．成熟红细胞B．神经细胞C．白细胞D．口腔上皮细胞(2)将选取的上述材料放入________中，由于渗透作用，一段时间后细胞将破裂。(3)经过(2)的实验步骤后，再用________法获得纯净的细胞膜，将膜成分分离提纯后，用________试剂可鉴定其中的蛋白质，具体现象是________。解析：制备细胞膜适宜选取成熟的哺乳动物的红细胞，因为其内没有线粒体、核膜等多种膜结构，当它置于蒸馏水中，将吸水涨破。蛋白质遇双缩脲试剂产生紫色反应，根据这一特性可以鉴定细胞膜中有无蛋白质的存在。答案：(1)A(2)蒸馏水(3)离心双缩脲溶液出现紫色1．细胞膜常常被脂质溶剂和蛋白酶处理后溶解，由此可以推断细胞膜的主要化学成分是()①糖类②脂质③磷酸④蛋白质⑤水⑥核酸A．①③B．②④C．②⑥D．①⑤答案：B解析：由题意可知细胞膜中应含有脂质和蛋白质。2．经实验测定植物细胞的强度大于动物细胞，是由于它含有较多的()A．核酸B．脂质C．纤维素D．蛋白质答案：C解析：植物细胞在细胞膜外还有一层细胞壁，成分主要是纤维素和果胶。纤维素的强度较大。细胞壁对植物的细胞有支持和保护作用。3．活细胞膜具有选择透过性，而死细胞丧失了这个特性。设想用对照法来揭示这一现象。现提供以下材料用具：玉米种子若干，烧杯，酒精灯，石棉网，火柴，培养皿，刀片，标签，稀释10倍左右的红墨水，放大镜。试设计实验方案并对实验现象进行分析。答案：实验步骤：①浸泡并对照处理：任取部分(如10粒)玉米种子浸入水中使其吸胀：将每粒种子沿中线剖开，分成两组；第一组放入烧杯中，用酒精灯(隔石棉网)加水煮沸10min，作对照；第二组只浸泡不做其他处理。②浸染：将两组种子分别放入两只培养皿，贴好标签；分别向两培养皿中注入等量稀释的红墨水3～5mL。③清洗观察：用清水分