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 第1节 细胞膜的结构和功能 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。 问题: 为什么活细胞不能被染色而死细胞能被染色？ 问题: 据此推断细胞膜作为系统的边界应该具有什么样的功能？ 活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜。 一、细胞膜的功能 1.将细胞与外界分隔开： 细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，使细胞成为相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。 2.控制物质进出细胞： 细胞膜的功能特性：选择透过性 需要的物质可进入细胞，不需要的物质不能通过细胞，但作用是相对的 一般情况下，需要的物质可进入细胞，不需要的物质不能通过细胞，但作用是相对的。 一、细胞膜的功能 需要的物质可进入细胞，不需要的物质不能通过细胞，但作用是相对的 3.进行细胞间的信息交流： (1)化学物质传递信息 （内分泌）细胞分泌的信号分子（如激素），随体液到达全身各处，与靶细胞的（细胞膜表面或细胞内）受体结合，将信息传递给靶细胞。 (2)细胞膜直接接触传递信息 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。细胞发出的信号分子与靶细胞细胞膜外表面的受体结合。 (3)细胞膜直接接触传递信息 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，高等植物之间通过胞间连丝相互连接，进行信息交流。 细胞膜的功能小结 与外界环境分隔开 控制物质进出 进行细胞间信息交流 （1）物质传递 （2）接触传递 （3）通道传递 多细胞生物是一个繁忙而有序的社会。如果没有信息交流，生物体不可能作为一个整体完成生命活动。细胞间的信息交流，大多数与细胞膜的结构有关。 细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。 【资料】1895年欧文顿：多种物质对膜的通透性实验，溶于脂质的物质容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。 据此推测：细胞膜是由脂质决定的。 二、细胞膜成分的探索 【资料】科学家利用哺乳动物成熟红细胞作为实验材料，制备出纯净的细胞膜，并对细胞膜的成分进行分析，得出组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 【思考】为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？ ①无细胞壁，细胞容易吸水涨破； ②无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。 细胞膜中磷脂分子的排布特点(磷脂分子的结构如图所示) 【磷脂】是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子。磷酸“头部”是亲水的，脂肪酸“尾部”是疏水的。 1925年荷兰科学家戈特和格伦德尔： (1)实验过程： 从红细胞膜中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞的表面积的2倍。 (2)实验结论： 细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层。 【资料】1935年，英国学者丹尼利和戴维森发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力；当时人们已经知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低。 推测：细胞膜除含有脂质分子外， 可能还附有蛋白质。 欧文顿对植物细胞进行了上万次的实验 1985年 科学家分离出红细胞膜 20世纪初 戈特和格伦德尔提取红细胞脂质平铺 1925年 丹尼利和戴维森 1935年 推测细胞膜由脂质组成 得知细胞膜中有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多 推断细胞膜中的磷脂分子为连续的两层 推测细胞膜除脂质分子外，可能还有蛋白质 二、对细胞膜成分的探索 细胞膜的主要成分是由脂质和蛋白质组成的。此外，还含有少量糖类。 二、对细胞膜成分的探索 其中脂质约占细胞膜质量的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，此外含有少量胆固醇。 蛋白质在细胞膜中行使功能方面起着重要作用。功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。 二、对细胞膜结构的探索 1.20世纪40年代： 有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。 2.1959年：罗伯特森实验 →电镜下细胞膜呈暗-亮-暗三层结构 ↓ 提出假说：生物膜是由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，他把细胞膜描述为静态的统一结构。 二、对细胞膜结构的探索 20世纪60年代以后，人们对这一模型的异议增加了，不少科学家对于生物膜是静态的观点提出质疑。 膜静态模型不能解释下列现象：细胞的生长、分裂、变形虫的变形运动等现象都是难以实现的。 把生物膜描述为静态的结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。 3.20世纪60年代： 二、对细胞膜结构的探索 实验方法：荧光标记法 4.人—鼠细胞融合实验： 1970年，弗雷和埃迪登等科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。 融合细胞 细胞