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细胞膜——系统的边界知识点

小呆呆 生物100 2023-02-13


电镜超薄切片技术显示的细胞质膜结构↑


一、怎样确定细胞膜的存在

科学家在用电子显微镜清晰地观察到细胞膜之前,是怎样确定细胞膜的存在的?

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:①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;②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;③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;④用微针插入细胞内,细胞表面有一层结构被刺破;⑤如果细胞表面结构受损面过大,细胞会死亡。

二、制备细胞膜

1.制备细胞膜所选择的材料为什么是哺乳动物成熟的红细胞?

①无细胞核和众多的细胞器,能够制得较纯的细胞膜

②无细胞壁,细胞容易吸水涨破

注意:哺乳动物成熟的红细胞什么细胞器都没有,包括核糖体。

2.原理:细胞吸水涨破,除去细胞内容物,制得细胞膜

三、细胞膜的成分

1.细胞膜主要由脂质和蛋白质组成

许多有关细胞膜化学组成的资料,都来自对哺乳动物红细胞膜的研究。研究发现,细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。此外,还有少量的糖类。其中脂质约占细胞膜总量的50%,蛋白质约占40%,糖类占2%~10%。在组成细胞膜的脂质中,磷脂最丰富。蛋白质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,蛋白质的种类和数量越多。


2.关于组成成分:胆固醇

2.1 课本的这次修改是否有依据呢?

09年及以前的版本:胆固醇是构成细胞膜的重要成分。。。。。

现行的版本: 胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分。。。。。

2009福建高考理综4.下列关于组成细胞化合物的叙述,不正确的是(     )

A.蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时,其特定功能并未发生改变

B.RNA与DNA的分子结构相似,由四种核苷酸组成,可以储存遗传信息

C.DNA分子碱基的特定排列顺序,构成了DNA分子的特异性

D.胆固醇是构成细胞膜的重要成分,在人体内参与血液中脂质的运输

答案A,关于D选项,由于当时的课本还没有改,当时课本就是这样说的,当然D正确。但按现在的课本就不对了。


那么问题来了,课本的这次修改是否有依据呢?

组成细胞膜的脂类除磷脂外,还含有固醇等其他脂类,但其中以磷脂为主,约占膜脂总量的55%~75%不等,是构成细胞膜的基本支架,几乎细胞所含的全部磷脂都集中在包括细胞膜在内的生物膜中。生物种类不同,细胞膜中所含的各种主要类别的脂类及比例也不尽相同,具有种族特异性。例如,在动物细胞膜中经常能找到的磷脂是卵磷脂和脑磷脂,还含有固醇如胆固醇等;而植物细胞膜胆固醇的含量却很少或没有。植物细胞很少含胆固醇,但含有其他固醇,称植物固醇。(生物化学)

2.2 胆固醇只存在于真核细胞膜上吗?

例1:某科学家将一种细胞,分离其质膜进行化学分析,得到糖脂、磷脂、胆固醇,由此可判定该细胞是(       )

A.蓝藻细胞    B.植物细胞     C.动物细胞    D.大肠杆菌

解析:胆固醇和中性脂质存在于真核细胞膜上,其含量一般不超过膜脂的1/3。胆固醇在调节膜的流动性,增加膜的稳定性以及降低水溶性物质的通透性等都起着重要作用。细菌质膜中不含有胆固醇成分,但某些细菌的膜脂中含有甘油脂等中性脂质。(细胞生物学)

所以排除AD。

生物种类不同,细胞膜中所含的各种主要类别的脂类及比例也不尽相同,具有种族特异性。例如,在动物细胞膜中经常能找到的磷脂是卵磷脂和脑磷脂,还含有固醇如胆固醇等;而植物细胞膜胆固醇的含量却很少或没有。植物细胞很少含胆固醇,但含有其他固醇,称植物固醇。(生物化学)

所以排除B,选C。


三、关于组成成分:糖类

细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。此外,还有少量的糖类。糖类常与蛋白质结合形成糖蛋白,叫做糖被。与脂质分子结合成的糖脂。

糖蛋白的功能有:①保护和润滑作用(消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有);②识别作用;③提高细胞之间的黏着性。(P126:癌细胞的表面发生了变化。由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少,使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低,容易在体内分散和转移。)

正是由于糖蛋白具有识别作用,所以糖只存在于细胞膜的外层,可以根据糖蛋白的位置判断细胞的内外。(见下面题目1)

常常考的一个题是细胞膜的功能和糖蛋白的功能的混乱。(见下面题目2)


3.关于癌细胞

癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关。细胞在癌变的过程中,细胞膜的成分发生改变,有的产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少,使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低,容易在体内分散和转移。即增加了两种物质(甲胎蛋白(AFP)和癌胚抗原(CEA))一种物质(糖蛋白)减少了。


四、细胞膜的功能

细胞质膜 (plasma membrane ):细胞与其外部环境之间的生物膜,构成细胞的界膜和选择性渗透屏障。质膜在物质运输、能量转换和信息传递过程中起着重要作用。总结起来有以下三点:

1.将细胞与外界环境分隔开----保障了细胞内部环境的相对稳定。

2.控制物质进出细胞----有选择地允许物质出入细胞。注意控制作用的相对性


3.进行细胞间的信息交流。

(1)通过化学物质交流:如,激素的作用。

(2)通过细胞膜相互接触交流:如,精子和卵子之间的识别与结合。

(3)通过通道交流:如,植物细胞的胞间连丝

图片:http://www.foodmate.net/

五、植物细胞的细胞壁

细胞壁↑

主要成分:纤维素和果胶

主要功能:支持和保护

植物、真菌、藻类和原核细胞的细胞外基质形成不同类型的细胞壁。植物细胞坚韧的细胞壁赋予细胞强度,保护细胞免受机械损伤以及病原体感染。此外,细胞壁还具有渗透屏障作用。

植物细胞壁也是由细胞分泌的,主要成分是多糖,包括纤维素、半纤维素和果胶质、伸展蛋白、木质素等。


练习:

1.下图表示细胞膜的亚显微结构模式图,请据图回答下面的问题。

细胞膜的外侧是________(M、N)侧,判断的依据是___________。

2.细胞膜上的糖蛋白具有识别作用,体现了细胞膜的___________________功能。

答案:

1.M,M侧有多糖与蛋白质形成的糖蛋白,糖蛋白位于细胞膜外侧

2.进行细胞间信息交流


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