高中生物 第4章 第2節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型課件 新人教版必修1.ppt

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第2節(jié)生物膜的流動鑲嵌模型,[學(xué)習(xí)視點],明確目標,1.簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容 2.舉例說明生物膜具有流動性的特點 3.通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程闡述自己對科學(xué)的過程和方法有哪些領(lǐng)悟,,關(guān)注重難點,1.生物膜的結(jié)構(gòu)及流動鑲嵌模型的內(nèi)容 2.生物膜的結(jié)構(gòu)和功能特性,一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程,脂質(zhì),脂質(zhì),脂質(zhì),蛋白質(zhì),2,連續(xù)的兩層,暗—亮—暗,蛋白質(zhì)—脂,質(zhì)—蛋白質(zhì),熒光,流動性,流動,鑲嵌模型,二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容,1.結(jié)構(gòu)模型,磷脂雙分子層,基本支架,流動性,蛋白質(zhì)分子,鑲,嵌入,貫穿于,運動,糖蛋白,糖被,外表面,細胞識別,2．結(jié)構(gòu)特點：具有一定的 。,流動性,一、細胞膜的物質(zhì)組成及其結(jié)構(gòu)的探索 1．仔細觀察教材P66[思考與討論]中磷脂分子圖示，思考并討論下列問題： (1)磷脂分子含有哪些元素？ 提示：C、H、O、N、P。 (2)磷脂分子具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點？ 提示：磷脂分子是由磷酸組成的親水的“頭”部和甘油、脂肪酸組成的疏水的“尾”部所構(gòu)成。 (3)依據(jù)磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點，運用相關(guān)的化學(xué)知識，討論并解釋為什么磷脂在空氣——水界面上鋪展成單分子層？ 提示：因為磷脂分子的“頭”部親水，所以在空氣－水界面上是“頭部”向下與水接觸，尾部則朝向空氣一面。,2．判斷正誤 (1)膜的成分中只有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。( ) (2)從所有動物的成熟紅細胞中提取脂質(zhì)，在空氣－水界面上鋪成單分子層，其面積都是紅細胞表面積的2倍。( ),×,×,二、細胞膜的流動鑲嵌模型 1．模型構(gòu)建探索 (1)觀察教材P66圖4－4，分析1959年羅伯特森在電鏡下觀察到的“暗－亮－暗”三層結(jié)構(gòu)分別是指什么物質(zhì)？ 提出了怎樣的生物膜模型？ 提示：兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子，中間的亮層是脂質(zhì)分子。羅伯特森提出：所有生物膜都由蛋白質(zhì)－脂質(zhì)－蛋白質(zhì)三層構(gòu)成的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。 (2)觀察教材P67圖4－5，分析人、鼠細胞融合實驗中兩種顏色的熒光均勻分布的直接原因是什么？ 提示：被標記熒光的蛋白質(zhì)分子的運動。 2．判斷正誤 (1)組成生物膜的蛋白質(zhì)全部都平鋪在脂質(zhì)表面上。( ) (2)細胞膜內(nèi)外表面上都有糖蛋白分布。( ) (3)細胞膜上的糖蛋白，具有保護、潤滑和細胞識別作用。( ) (4)細胞膜的流動性是指組成細胞膜的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子可脫離細胞膜結(jié)構(gòu)隨意運動。( ) (5)細胞膜選擇透過性的物質(zhì)基礎(chǔ)是細胞膜上的蛋白質(zhì)。( ),×,×,×,√,√,一、流動鑲嵌模型的內(nèi)容 1．磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架，親水的“頭部”排在外側(cè)，疏水的“尾部”排在內(nèi)側(cè)，這個支架不是靜止的，而是流動的。 2．蛋白質(zhì)分子分布在磷脂雙分子層的表面或鑲嵌、貫穿于磷脂雙分子層中。 3．糖類與某些蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖被，有識別、保護、潤滑、免疫等作用。 二、結(jié)構(gòu)上具有一定的流動性 1．含義：構(gòu)成細胞膜的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大都不是靜止的，而是可以運動的。 2．表現(xiàn)：變形蟲的變形運動、細胞的融合、胞吐等。,三、功能上具有選擇透過性 1．含義：水分子可以自由通過磷脂雙分子層，細胞需要的離子和小分子可以通過，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過。如圖：,2．原因 (1)某些離子和分子不能透過細胞膜的磷脂雙分子層。 (2)與細胞膜上載體蛋白的專一性有關(guān)，如圖中物質(zhì)A、B有相應(yīng)的載體蛋白，而物質(zhì)C沒有相應(yīng)的載體蛋白。,四、流動性和選擇透過性的關(guān)系 1．區(qū)別：流動性是生物膜的結(jié)構(gòu)特點，選擇透過性是生物膜的功能特性。 2．聯(lián)系：流動性是選擇透過性的基礎(chǔ)，只有膜具有流動性，才能表現(xiàn)出選擇透過性。,[特別提醒] 半透膜、選擇透過性膜及生物膜,科學(xué)家在實驗中發(fā)現(xiàn)，脂溶性物質(zhì)能夠優(yōu)先通過細胞膜，并且細胞膜會被溶解脂質(zhì)的溶劑溶解，也會被蛋白酶分解，這些事實說明了組成細胞膜的物質(zhì)中有( ) A．糖類和脂質(zhì) B．糖類和蛋白質(zhì) C．蛋白質(zhì)和脂質(zhì) D．蛋白質(zhì)和核酸,[解析] 根據(jù)“相似相溶”原理以及酶具有專一性的特性，可以得知細胞膜中含有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。 [答案] C,如圖表示細胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖，請據(jù)圖回答：,(1)圖中[B]________的基本組成單位是________。構(gòu)成細胞膜基本支架的結(jié)構(gòu)是[ ]________。 (2)與細胞膜的識別功能有關(guān)的結(jié)構(gòu)是[ ]________。 (3)吞噬細胞吞噬細菌的過程體現(xiàn)了細胞膜具有______性。這是因為__________。 (4)不同細胞細胞膜的生理功能不同，主要取決于細胞膜上的什么結(jié)構(gòu)？ ________________(填寫標號)。 (5)細胞膜的外側(cè)是_________(選填“M”或“N”)側(cè)，判斷的依據(jù)是______________。 (6)細胞膜的這種結(jié)構(gòu)模型被稱為____________________________。,【研析】本題以細胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖為載體，考查細胞膜的結(jié)構(gòu)及特性，具體分析如下：,信息①：細胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖顯示，細胞膜的基 本支架是磷脂雙分子層(圖中D所示)，蛋白質(zhì)分子 覆蓋、鑲嵌或貫穿于磷脂雙分子層中。 信息②：糖鏈和蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白，與細胞識別、 細胞間信息交流有關(guān)。 信息③：M側(cè)具有糖鏈(圖中A所示)，可以判斷M側(cè)為細 胞膜外側(cè)。,[審]——關(guān)鍵信息,[聯(lián)]——聯(lián)系基礎(chǔ),設(shè)問(1)可聯(lián)系：細胞膜的基本支架為磷脂雙分子層，蛋白質(zhì)分 子的基本組成單位是氨基酸。 設(shè)問(2)、(5)可聯(lián)系：糖蛋白與細胞識別、細胞間信息交流密切 相關(guān)，并可依據(jù)具有糖鏈的一側(cè)判斷出M側(cè)為細胞膜外側(cè)。 設(shè)問(3)、(4)、(6)可聯(lián)系：流動鑲嵌模型的內(nèi)容及細胞膜的結(jié) 構(gòu)特點是具有一定的流動性。,,,[答]——解題規(guī)范,設(shè)問(1)：構(gòu)成細胞膜基本支架的結(jié)構(gòu)是“[D]磷脂雙分子層”而 不能答成“[C]磷脂分子”。 設(shè)問(2)：答成“糖被”也得分。 設(shè)問(3)：答成“選擇透過性”錯誤，不得分。 設(shè)問(4)：注意要填寫符號“B”，答“蛋白質(zhì)”不得分。 設(shè)問(6)：注意不要錯答成“細胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)模型”。,[答案] (1)蛋白質(zhì) 氨基酸 [D]磷脂雙分子層 (2)[E]糖蛋白 (3)流動 組成細胞膜的蛋白質(zhì)分子和磷脂分子都不是靜止不動的，而是可以運動的 (4)B (5)M M側(cè)有多糖與蛋白質(zhì)結(jié)合形成的糖蛋白，糖蛋白位于細胞膜外側(cè) (6)流動鑲嵌模型,細胞膜內(nèi)外側(cè)的判斷,課堂歸納,網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,填充：①基本支架 ②嵌入 ③貫穿 ④糖蛋白 ⑤流動性 ⑥選擇透過性,1．脂溶性物質(zhì)能優(yōu)先通過細胞膜，說明細胞膜中含有脂質(zhì)。 2．流動鑲嵌模型認為：磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架，蛋白質(zhì)分子覆蓋、鑲嵌或貫穿于磷脂雙分子層中。 3．細胞膜的結(jié)構(gòu)特點是具有一定的流動性，功能特性是具有選擇透過性。 4．糖蛋白只分布于細胞膜的外表面，與細胞識別作用。,[關(guān)鍵語句],1．下列說法中，與生物膜發(fā)現(xiàn)史不一致的是( ) A．歐文頓在實驗基礎(chǔ)上提出，膜是由脂質(zhì)組成的 B．荷蘭科學(xué)家用丙酮從人的紅細胞中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪 展成單分子層，測得單分子層面積為紅細胞表面積的2倍。他們由此 推出：細胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層 C．羅伯特森在電鏡下看到細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)，提出 所有的生物膜都是由磷脂—蛋白質(zhì)—磷脂三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的 D．科學(xué)家將不同熒光染料標記的人細胞和鼠細胞進行融合，證明了細 胞膜的流動性 解析：選C 羅伯特森在電鏡下看到的細胞膜的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)，提出生物膜由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。,2．關(guān)于細胞膜流動性的敘述，正確的是( ) A．因為磷脂分子有頭和尾，磷脂分子利用尾部擺動在細胞膜上運動， 使細胞膜具有流動性 B．因為蛋白質(zhì)分子無尾，不能運動，所以它與細胞膜的流動性無關(guān) C．細胞膜的流動性是指蛋白質(zhì)載體的翻轉(zhuǎn)運動，與磷脂分子無關(guān) D．細胞膜流動性與磷脂分子和蛋白質(zhì)分子都有關(guān) 解析：選D 磷脂雙分子層構(gòu)成細胞膜的基本支架，這個支架不是靜止的，具有流動性。構(gòu)成細胞膜的蛋白質(zhì)分子大多數(shù)也是可以運動的。,3．如圖為細胞膜的流動鑲嵌模型示意圖，有關(guān)敘述不正確的是 ( ),A．具有①的一側(cè)為細胞膜的外側(cè) B．細胞膜表面①的含量較其他生物膜要多 C．組成細胞膜的基本支架是② D．細胞膜的選擇透過性與③的種類和數(shù)量有關(guān) 解析：選C 圖示中②為磷脂分子，構(gòu)成細胞膜的基本支架應(yīng)為磷脂雙分子層，不是磷脂分子。,4．生物體細胞內(nèi)的膜具有一定的選擇透過性，即水分子可以自由通過，細胞要選擇吸收的離子和小分子也可以通過，而其他離子、小分子和大分子則不能通過。請根據(jù)以下所提供的條件探究細胞膜的選擇透過性。 實驗材料和用具：新鮮的紅色康乃馨、燒杯、玻璃鉛筆、質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸、清水、量筒。 (1)簡要說明膜的成分與選擇透過性的關(guān)系。____________________。 (2)康乃馨的紅色部分是指細胞哪一結(jié)構(gòu)？__________________。 (3)完善下列實驗設(shè)計，驗證膜具有選擇透過性。 第一步：選兩只大小相同的燒杯，用玻璃鉛筆標上A和B。 第二步：___________________________________________。 第三步：___________________________________________。 結(jié)果預(yù)測：__________________________________________。 原因分析：_________________________________________。,解析：康乃馨的紅色部分位于其細胞的液泡中，正常情況下其色素分子是不能透過細胞膜和液泡膜，若用鹽酸處理其細胞，則細胞膜和液泡膜的選擇透過性將改變，這是實驗設(shè)計的出發(fā)點。 答案：(1)膜的選擇透過性主要取決于膜的組成成分中的載體蛋白 (2)液泡 (3)第二步：在A、B兩只燒杯中，分別加入等量15%的鹽酸和清水 第三步：選等量的紅色康乃馨花瓣，分別放入A、B兩只燒杯中，經(jīng)過一段時間后觀察 結(jié)果預(yù)測：水中的花瓣仍為紅色，水仍呈無色；鹽酸中的花瓣紅色逐漸變淺，而鹽酸溶液變紅 原因分析：鹽酸對活細胞具有很強的傷害作用，它可以將細胞殺死使其喪失選擇透過性，而清水對活細胞無傷害作用,(時間：25分鐘；滿分：50分) 一、選擇題(每小題3分，共24分) 1．以下關(guān)于細胞膜結(jié)構(gòu)的敘述中，不正確的是( ) A．膜兩側(cè)物質(zhì)分子的排列是不對稱的 B．組成膜的物質(zhì)分子的運動使膜具有一定的流動性 C．磷脂具有保護、潤滑、識別和信息傳遞的作用 D．磷脂排列成雙分子層 解析：選C 細胞膜上的糖蛋白具有保護、潤滑、識別和信息傳遞的作用，磷脂雙分子層是構(gòu)成細胞膜的基本支架。,2．從細胞膜上提取了某種成分，用非酶法處理后，加入雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色，若加入斐林試劑或班氏試劑并加熱，出現(xiàn)磚紅色。該成分是( ) A．糖脂 B．磷脂 C．糖蛋白 D．脂蛋白 解析：選C 細胞膜的成分有磷脂、蛋白質(zhì)和糖類，其中有些蛋白質(zhì)和糖類結(jié)合形成糖蛋白。加入雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色反應(yīng)，說明含有蛋白質(zhì)；加入斐林試劑加熱后出現(xiàn)磚紅色沉淀說明含有還原性糖。同時含有糖類和蛋白質(zhì)的是糖蛋白。,3．將用紅色熒光染料標記的小鼠細胞與用綠色熒光染料標記的人細胞融合后，放到10 ℃和37 ℃的恒溫箱中培養(yǎng)40 min，其結(jié)果說明的問題是( ) A．細胞膜流動性受溫度影響 B．細胞膜流動性不受環(huán)境影響 C．細胞膜具有選擇透過性 D．細胞膜具有一定的流動性 解析：選A 溫度影響細胞膜的流動性，在較低溫度下，細胞膜的流動性很弱，所以在10 ℃時兩種熒光點不均勻分布，而37 ℃時均勻分布。,4．下列不符合生物膜的流動鑲嵌模型的說法是( ) A．磷脂雙分子層是輕油般的流體，具有流動性 B．每個磷脂分子的疏水端都向內(nèi) C．嵌入磷脂雙分子層的蛋白質(zhì)分子大多能運動 D．生物膜中的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子之間沒有聯(lián)系，所以才具有流動 性 解析：選D 生物膜中的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大都能運動，這使整個生物膜具有流動性。生物膜是一個整體，它上面的各種分子相互作用、密切聯(lián)系才維持了生物膜的整體性。,5．如圖表示細胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)，其中a和b為物質(zhì)的兩種運輸方式，下列對細胞膜結(jié)構(gòu)和功能的敘述錯誤的是( ),A．若圖示為肝細胞膜，則尿素的運輸方向是Ⅱ→Ⅰ B．細胞間的識別、免疫、細胞的癌變與①有密切的關(guān)系 C．適當提高溫度將加快②和③的流動速度 D．b 過程不需要 ATP，a 過程未體現(xiàn)膜的選擇透過性這一生理特性 解析：選D 圖中①是糖蛋白、②是蛋白質(zhì)、③是磷脂分子，Ⅰ為膜外(外側(cè)有糖蛋白)、Ⅱ為膜內(nèi)。a 方式是由低濃度向高濃度、需載體協(xié)助的主動運輸，b 方式是由高濃度向低濃度、不需載體協(xié)助的自由擴散。肝細胞內(nèi)合成的尿素，以自由擴散的方式通過肝細胞膜被運到細胞外；細胞間的識別、免疫和細胞的癌變與膜上的糖蛋白有關(guān)；適當提高溫度，分子運動速度加快；b 自由擴散不需要能量是正確的，但 a 主動運輸需膜上載體蛋白的協(xié)助，能體現(xiàn)膜的選擇透過性。,6．借助電子顯微鏡觀察細胞膜，可以看到兩條暗帶中間夾一條明帶，那么關(guān)于對這兩條暗帶和一條明帶的化學(xué)成分的說法最準確的是( ) A．兩條暗帶的成分是蛋白質(zhì)，明帶的成分是脂質(zhì) B．明帶的成分是蛋白質(zhì)，兩條暗帶的成分是脂質(zhì) C．兩條暗帶的主要成分是蛋白質(zhì)，明帶的主要成分是脂質(zhì) D．明帶的主要成分是蛋白質(zhì)，兩條暗帶的主要成分是脂質(zhì) 解析：選C 細胞膜成分中的磷脂雙分子層構(gòu)成了細胞膜的基本骨架，大量的蛋白質(zhì)分子覆蓋在磷脂雙分子層的表面，所以在電鏡下看到的兩條暗帶的主要成分應(yīng)該是蛋白質(zhì)，中間的明帶的主要成分是脂質(zhì)。,7．下列有關(guān)生物膜的敘述正確的是 ( ) A．人體淋巴細胞細胞膜的主要成分是多糖與脂質(zhì) B．細胞膜具有一定的流動性，是選擇透過性的基礎(chǔ) C．流動鑲嵌模型認為：生物膜是蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu) D．細胞完成分化后，其細胞膜的通透性穩(wěn)定不變 解析：選B 細胞膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。流動鑲嵌模型認為生物膜以磷脂雙分子層形成基本骨架，蛋白質(zhì)鑲嵌在表面，部分或全部嵌入、貫穿于磷脂雙分子層中，磷脂分子和大部分蛋白質(zhì)是運動的。細胞膜是一種選擇透過性膜，其通透性大小與許多因素(如溫度等)有關(guān)，并不是穩(wěn)定不變的。,8．細胞膜是細胞的邊界，下列過程不能體現(xiàn)細胞膜具有流動性的是 ( ) A．由一個細胞分裂為兩個細胞 B．動物細胞膜上的糖蛋白的識別過程 C．植物細胞出現(xiàn)質(zhì)壁分離 D．高爾基體產(chǎn)生囊泡與細胞膜融合 解析：選B 細胞分裂、質(zhì)壁分離、分泌蛋白的分泌過程都體現(xiàn)了細胞膜的流動性；動物細胞膜上糖蛋白的識別過程與細胞膜的流動性無關(guān)。,二、非選擇題(共26分) 9．(12分)用不同的熒光染料標記的抗體，分別與人細胞和小鼠細胞的細胞膜上的一種抗原物質(zhì)結(jié)合，使兩類細胞分別產(chǎn)生綠色和紅色熒光。當這兩種細胞融合成一個細胞時，開始一半呈綠色，一半呈紅色。但在37 ℃下保溫40 min后，兩種顏色的熒光點就呈均勻分布(如圖)。據(jù)圖回答下面的問題：,答案：(1)蛋白質(zhì) (2)蛋白質(zhì) (3)構(gòu)成膜結(jié)構(gòu)的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大都可以運動 一定的流動性 (4)隨環(huán)境溫度的降低，膜上蛋白質(zhì)分子的運動速率減慢 細胞膜的流動性特點只有在適宜的條件下才能體現(xiàn),(1)人和小鼠細胞膜表面的抗原屬于構(gòu)成膜結(jié)構(gòu)的______________________物質(zhì)。 (2)融合細胞表面兩類熒光染料分布的動態(tài)變化，表明了組成細胞膜的______________等分子是可以運動的，由此可以證實關(guān)于細胞膜結(jié)構(gòu)“模型”的觀點是成立的。 (3)融合細胞表面兩類熒光染料最終均勻分布，原因是__________________，這表明細胞膜的結(jié)構(gòu)特點是具有____________________。 (4)如果該融合實驗在20 ℃條件下進行，則兩種表面抗原均勻分布的時間將大大延長，這說明__________________________。若在0 ℃下培養(yǎng)40 min，則發(fā)現(xiàn)細胞仍然保持一半發(fā)紅色熒光，另一半發(fā)綠色熒光。對這一現(xiàn)象的合理解釋是____________________。,解析：細胞膜的主要成分是蛋白質(zhì)分子和磷脂分子，能與熒光染料標記的抗體結(jié)合的應(yīng)是膜上的蛋白質(zhì)分子，即題中所謂的“抗原”物質(zhì)。人細胞和小鼠細胞融合成一個細胞后，開始時因溫度和時間的關(guān)系，不同膜上的熒光性表現(xiàn)在相對集中的區(qū)域，其物質(zhì)的流動性暫時未得到體現(xiàn)。將融合細胞置于37 ℃下保溫0.5 h后，溫度適宜，膜上的分子因流動而發(fā)生重新排列，表現(xiàn)出熒光點均勻分布的現(xiàn)象，若溫度降低，膜流動性減弱，兩種熒光混合的時間大大延長甚至不能混合。,10．(14分)科學(xué)家研究細胞膜上的各種蛋白質(zhì)時，通過測定氨基酸序列及其相應(yīng)的DNA序列，發(fā)現(xiàn)了一種細胞水通道蛋白，并推測細胞滲透吸水或失水過程中，水分子進出需通過此通道。請完成下面的實驗探究。 探究課題：細胞對水的吸收是否需要細胞膜上的水通道蛋白。 實驗假設(shè)：_____________________________________________。 探究準備：人體成熟紅細胞、生理鹽水、活性蛋白酶、顯微鏡、載玻片、蓋玻片等。 探究步驟： (1)選取人體紅細胞，用________稀釋，分別置于A、B兩試管中。 (2)A試管加入一定量的活性蛋白酶，B試管加入________高溫下失活的蛋白酶。 (3)一定時間后，分別取A、B兩試管中的紅細胞樣液制成1、2號臨時裝片。 (4)用顯微鏡觀察正常紅細胞的形態(tài)。 (5)分別在1、2號臨時裝片的蓋玻片一側(cè)滴加清水，在另一側(cè)_______，一段時間后觀察，具體觀察指標是__________________________。在(2)中用蛋白酶處理細胞的目的是________________________________，設(shè)置B組的目的是______________。 探究結(jié)論：若________________________，說明細胞對水的吸收需要細胞膜上的水通道蛋白。,答案：實驗假設(shè)：細胞對水的吸收需要細胞膜上通道蛋白的協(xié)助 探究步驟：(1)生理鹽水 (2)等量 (5)用吸水紙吸引 紅細胞的體積變化 去除通道蛋白 對照 探究結(jié)論：1號裝片的細胞體積不變，2號裝片的細胞體積明顯變大,