3.1细胞膜的结构和功能课件2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

第三章 细胞的基本结构 我确信哪怕一个最简单的细胞,也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧。 ——引自翟中和院士等主编的《细胞生物学》 问题探讨 鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时,死细胞会被染成蓝色,而活细胞不会着色。 1.为什么活细胞不能被染色,而死细胞能被染色? 2.据此推测,细胞膜作为细胞的边界,应该具有什么功能? 用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞(放大200倍) 任何系统都有边界。细胞作为一个基本的生命系统,它的边界就是细胞膜,也叫质膜。 第一节 细胞膜的结构和功能 一、细胞膜的功能 1、将细胞与外界环境分隔开 原始地球环境 细胞膜作为细胞的边界,能够将细胞和外界环境分开。如果没有细胞膜,细胞内容物就会和外界融为一体。正是由于细胞膜的存在,才使细胞从环境中独立出来,成为一个相对独立的系统。 二、细胞膜的功能 2、控制物质进出细胞 细胞膜的控制作用是相对的 细胞膜 细胞外 细胞内 营养物质 细胞内 核酸 对细胞有害物质病毒、病菌 抗体、激素、代谢废物 二、细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 内分泌细胞分泌的激素(如胰岛素)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。 多细胞生物体作为一个更大的系统由分化的细胞构成,不同类型的细胞间要相互协作才能完成各项生命活动,这就要求不同的细胞之间要进行“沟通”和“交流”,也就是细胞间的信息交流。 易 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的 信号分子 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。例如:精子和卵细胞的识别和结合。 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。例如,高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接,也有信息交流的作用 胞间连丝切片(黑枣) 细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的 时间:19世纪末 1895年 人物:欧文顿(E.Overton) 实验:用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验. ● ● 细胞膜 ● ● ● ● ● ● 溶于脂质的物质 ● ● 不溶于脂质的物质 发现溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。 提出假说: 细胞膜是由脂质组成的 三、对生物膜成分的探索 最初对细胞膜成分的认识,是通过对现象的推理分析,还是通过膜成分的提取和检测? 从生理功能上入手,通过对现象的推理分析的。 实验:科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离然后进行化学分析。 化学分析表明:组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇,其中磷脂含量最多。 磷酸头部 亲水 脂肪酸尾 部疏水 磷脂的一端为亲水的磷酸头部,两个脂肪酸一端为疏水的尾部,多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。 磷脂分子结构式 磷脂分子模型 磷脂分子示意图 时间:1925年 人物:荷兰科学家Gorter和Grendel 实验:用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质,在空气-水界面铺成单分子层,发现面积是细胞膜的2倍 细胞膜中的磷脂必然连续排列为连续的两层 水 空气 由此推断: 根据磷脂分子的特点解释,为什么磷脂在空气一水界面上铺展成单分子层?科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的? 磷脂分子的“头部”亲水,尾部疏水,所以在水一空气的界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触,“尾部”则朝向空气的一面。科学家因测得从红细胞中提取的脂质,铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍,才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。 细胞膜的两侧都有水环境存在,同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中,磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢? 水 水 A 水 水 B 水 水 C 亲水的“头部”与水接触,疏水的“尾巴”远离水 注意选材 11 11 如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中,磷脂分子将会如何分布? 磷脂分子在水中能自发地形成双分子层,你如何解释这一现象?由此,你能否就细胞膜是由磷脂双分子层构成的原因作出分析? 由于磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”,在水溶液中,朝向水的是头部,尾部受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时,磷脂分子的尾部相对排列在内侧,头部则分别朝向两侧水的环境,形成磷脂双分子层。细胞的内外环境都是水溶液,所以细胞膜磷脂分子的头部向着膜的内外两侧而尾部相对排在内侧,形成磷脂双分子层。 如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中,磷脂的头部将与水接触,尾部与苯接触,磷脂分子分布成单层。 讨论 在水中形成的磷脂双分子层 细胞膜上的磷脂分子排成下图所示的两层分子层。 细胞内外均为水构成的液体环境 因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外,可能还附有蛋白质。 1935年,英国学者丹尼利(.f Danielli)和戴维森(H. Davson)研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油一水界面的表面张力。 由于人们已发现