3.1 细胞膜的结构与功能（第二课时）-【精华备课】2023-2024学年高一生物上学期同步教学课件（2019人教版必修1）

第1节 细胞膜的结构和功能（第二课时） 新人教版 高一 必修1 分子与细胞 第3章 细胞的基本结构 本节需要建构的概念是：“细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流”。 学习目标 活动：分析比较数据，概括细胞膜成分的异同。 细胞类型 蛋白质% 磷脂% 固醇% 糖类等其他成分% 哺乳动物红细胞 49 33 10 8 玉米叶肉细胞 47 26 7 20 大肠杆菌 75 25 0 0 对生物膜结构的探索历程 The exploration of biofilm structure 脂质和蛋白质如何组成细胞膜的呢？ 对细胞膜成分的研究发现，细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的，此外，还有少量的糖类。其中脂质约占细胞膜总质量的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，此外还有少量的胆固醇。 蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要的作用，因此功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。 对生物膜结构的探索历程 The exploration of biofilm structure 对生物膜结构的探索历程 The exploration of biofilm structure 20世纪40年代，曾经由学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。 细胞膜是由双层脂质分子及内外表面附着的蛋白质所构成的。脂质分子平行排列丙垂直与膜平面。双层脂质分子的非极性端相对，极性端向着膜的内外表面，在内外表面各有一层蛋白质。 该模型缺少必要的细节，是对膜结构的一个较粗浅的认识。 ①双分子片层模型 资料一：1959年罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 提出假说： 生物膜由“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成的静态统一结构 蛋白质的电子密度高，在电镜下显暗色；磷脂分子的电子密度低，显亮色。 对生物膜结构的探索历程 The exploration of biofilm structure ②单位膜模型 所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。 他把细胞膜描述为静态的统一结构。 ②单位膜模型 1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，他结合其他科学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说： 对生物膜结构的探索历程 The exploration of biofilm structure 对生物膜结构的探索历程 The exploration of biofilm structure 电子显微镜下，细胞膜的厚度约为7~8nm，是单层磷脂厚度的两倍，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过 20 nm。 问题1：该模型可以解释细胞的哪些功能？不能解释哪些功能？ 细胞膜结构的电镜照片(放大4000000倍) 为什么看到细胞膜暗—亮—暗三层结构就能说明细胞膜是由蛋白质—脂质双分子层—蛋白质三层组成的呢？ 证据1： 电镜观察的亮带是3.5 nm，刚好符合磷脂双分子层亲水头部之间的距离。 3.5 nm 证据2： 蛋白质对电子阻挡作用大 电子透过样品少 暗带 脂双层对电子阻挡作用小 电子透过样品多 亮带 蛋白质对电子阻挡作用大 电子透过样品少 暗带 对生物膜结构的探索历程 The exploration of biofilm structure 对生物膜结构的探索历程 The exploration of biofilm structure 膜蛋白与脂质的含量差异 电镜下细胞膜的厚度 三明治模型无法解释： 细胞的生长与分裂 如果细胞膜是静态的，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、运动等现象都难以解释。 质疑细胞膜是静态的观点，细胞膜应该能够流动。 把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。 资料二：新技术手段不断运用于生物膜研究（例如：冰冻蚀刻电子显微法，将研究标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面）。科学家发现膜蛋白并不是全平铺在脂质表面。 对生物膜结构的探索历程 The exploration of biofilm structure 资料二：新技术手段不断运用于生物膜研究（例如：冰冻蚀刻电子显微法，将研究标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面）。科学家发现膜蛋白并不是全平铺在脂质表面。 蛋白质在膜中的分布是不对称的 蛋白质镶在、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中。 (大部分蛋白质是可以运动的） 对生物膜结构的探索历程 The exploration of biofilm structure 磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架; 蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于脂双层。 对