2025届高三生物一轮深度复习课件：细胞膜的结构与功能

细胞膜的结构和功能 第8讲 一轮复习 第2课时（共2课时） 知识点16：细胞膜(质膜)的结构 膜脂 的发现 膜蛋白的发现 膜的其他成分 静态 结构 发现膜具有流动性 提出流动镶嵌模型 细胞膜膜的基本支架 膜蛋白镶嵌在脂双层中 膜脂和膜蛋白可以运动 对细胞膜成分的探索 对细胞膜结构的探索 流动镶嵌模型的基本内容 对细胞膜成分的探索 一、 1.膜脂的发现 ①膜的通透性实验 1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验， 发现细胞膜对不同物质的通透性不一样，_______________的物质，容易穿过细胞膜， ___________________，不容易穿过细胞膜。 细胞膜是由______组成的。 实验 结果 结论 溶于脂质 不溶于脂质的物质 脂质 ②确定膜脂的类型 用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞为材料，并利用____________ ____________制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。 细胞膜的脂质有______和_______，其中_______含量最多。 实验 结果 哺乳动物 的红细胞 磷脂 胆固醇 磷脂 思考 为什么用哺乳动物的红细胞可以制备出纯净的细胞膜？ 因为哺乳动物的红细胞没有细胞核膜和细胞器膜的干扰，因此可以获得纯净的细胞膜。 ③推测磷脂分子的排列 亲水头部 疏水尾部 水 水 水 水 磷脂的一端为亲水的头， 两个脂肪酸一端为疏水的尾 多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层 ④磷脂双分子层的实验证据 人的红细胞 实验 结果 用_______ 提取脂质 空气-水截面上铺展成单分子层 红细胞的 表面积为S 脂质单分子层 的面积为______ 计算 测量 结论 细胞膜中的磷脂分子 必然排列为连续的双层 水 2S 丙酮 思考 1.提取人口腔上皮细胞(表面积为S)中的脂质，在空气-水界面上铺展层单分子层，则测得脂质单分子层的面积_____2S(填大于、小于或等于)，为什么？ 答案：大于，人口腔上皮细胞中还有其他生物膜(如核膜、细胞器膜)，提取到脂质分子数多于细胞膜上的脂质分子。 2.提取细菌(表面积为S)中的脂质，在空气-水界面上铺展层单分子层，则测得脂质单分子层的面积_____2S(填大于、小于或等于)，为什么？ 答案：等于，细菌除了细胞膜之外，没有其他生物膜，提取到脂质分子都来自于细胞膜上的脂质分子。 脂质在水中的三种行为 将疏水的尾部埋在里面，将亲水的头部露在外面 微团 脂双层 脂质体 自发形成 哪种结果在水中最稳定？________ 脂质体 脂质体靶向制剂 _______药物 ________药物 抗体 找到靶细胞 由于脂质体是磷脂双分子层构成的,到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发⽣_____,也可能会被细胞以____的方式进入细胞,从而使药物在细胞内发挥作用。 融合 胞吞 水溶性 脂溶性 2.膜蛋白的发现 细胞的 表面张力 水 油-水界面 表面张力 油-水界面 表面张力_____ 蛋白质 水 下降 ＜ 实验 结论 细胞膜除了含有脂质分子外， 可能还附有________________。 蛋白质 3.膜的其他成分 细胞膜中还有少量的________。 细胞膜的成分 主要成分 少量成分 脂质(50%) 蛋白质(40%) 糖类(2%~10%) 磷脂(丰富) 胆固醇(少量) 糖类 (主要存在于动物细胞膜) [总结：膜的成分] 对细胞膜结构的探索 二、 1.静态结构 ①推测：脂质(脂双层)_______各覆盖着蛋白质。 两边 ②实验验证 实验 罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的__________的三层结构 结合其他科学家的工作 所有的细胞膜都是由______________________三层结构构成的。 暗-亮-暗 结论 中间的亮层是脂质分子(脂双层)，两边的暗层是蛋白质分子。 蛋白质-脂质-蛋白质 结合其他科学家的工作 证据1：电镜观察的亮带是3.5nm,刚好符合___________ ________________之间的距离。 (其他证据) 层亲水头部 磷脂双分子 结合其他科学家的工作 证据2： (其他证据) 蛋白质对电子的阻挡作用大 亮带 电子透过样品较多 脂双层对电子的阻挡作用小 电子透过样品较少 暗带 蛋白质对电子的阻挡作用大 电子透过样品较少 暗带 细胞膜的静态结构与细胞膜复杂的功能不适应。 2.发现膜具有流动性 —— 人-鼠细胞融合实验 实验 绿色荧光染料标记的膜蛋白 红色荧光染料标记的膜蛋白 两种颜色的荧光__________分布 结论 细胞膜具有流动性 相关其他实验 均匀 标记 标记 相关其他实验 —— 荧光漂白恢复 未标记的细胞膜表面 荧光染料标记细胞膜上的磷脂或蛋白质 激光漂白细胞膜表面某区域 荧光标记分子进入到漂白区 漂白区恢复到与周围荧光强度相同 激光 实验 结论 证明细胞膜具有流动性 还可根据_____________的速度， 可推算出膜脂或膜蛋白的流动速度。 荧光恢复 时间 激光 荧光密度 3.提出流动镶嵌模型 质壁分离现象 变形虫的运动 胞吞、胞吐等 间接说明细胞膜具有流动性 冰冻蚀刻实验 细胞膜断裂面上有许多镶嵌在膜上、深浅不一的蛋白质颗粒 人鼠细胞融合实验 荧光漂白恢复实验 流动 镶嵌 直接说明细胞膜具有流动性 1972年， 辛格和尼克尔森提出流动镶嵌模型 流动镶嵌模型的基本内容 三、 1.成分 ①细胞膜的主要成分是________和_______。 ②________________是膜的基本支架。 ____________或_______不能 自由通过，具有_____作用。 ③蛋白质分子以不同方式镶嵌在___________________中。 磷脂 蛋白质 磷脂双分子层 水溶性分子 离子 屏障 磷脂双分子层 流动镶嵌模型的基本内容 三、 1.成分 ③蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中。 有镶在磷脂双分子层________，有的部分或全部_______磷脂双分子层中，有的_______整个磷脂双分子层。 这些蛋白质分子在___________等方面具有重要作用。 表面 嵌入 贯穿 物质运输 磷脂 蛋白质 形成磷脂双分子层 作为细胞膜的基本支架 具有屏障作用 维持蛋白质的结构 镶嵌在磷脂双分子层中 镶在表面 镶在表面 全部嵌入 贯穿其中 部分嵌入 运输：载体/通道 催化：酶 接受、转导信号：受体 结构蛋白：连接蛋白 组织相容性抗原 … … 糖类 位于细胞膜的外表面，与蛋白质或脂质相连形成糖蛋白或糖脂。 糖被 糖蛋白 糖脂 ①糖蛋白质和糖脂是在_______和_________中合成的(糖链被加上去)。 ②与细胞__________、细胞间___________有关。 ③细胞器膜上的糖类位于膜的内表面。 表面识别 信息传递 内质网 高尔基体 2.特性 流动性(结构特点) ①构成膜的______分子可以______自由移动，膜中的_______大多也能运动。 ②细胞膜的流动性对于细胞完成__________、______、________、_______等功能都是非常重要的。 侧向自由扩散 细胞骨架 少数蛋白质与细胞骨架相连，不具有运动性。 磷脂 侧向 蛋白质 物质运输 生长 分裂 运动 专题：影响膜流动性的因素 1.温度 膜蛋白和膜脂的运动是一种热运动， 温度越高其流动性越大， 温度越低流动性越小。 存在某个临界温度，低于该温度时， 膜就变成固态状而失去了流动性。 临界温度 温度 固相 液相 专题：影响膜流动性的因素 2.膜脂对流动性的影响 ①膜脂的脂肪酸链长度 膜脂的脂肪酸链_____，流动性_____， 膜脂的脂肪酸链_____，流动性_____。 尾部相互作用 使流动性下降 ②膜脂的脂肪酸不饱和度 膜脂的脂肪酸不饱和度_____，流动性越强， 膜脂的脂肪酸不饱和度_____，流动性越弱。 不饱和度低 不饱和度高 越短 越强 越长 越弱 越高 越低 2.膜脂对流动性的影响 ③胆固醇 在临界温度以上： 胆固醇限制膜的流动性， 具有稳定膜结构的作用。 在临界温度以下： 胆固醇增加脂肪酸链的运动， 增强膜的流动性。 胆固醇对膜的流动性具有调节作用 2.特性 不对称性 磷脂酰肌醇 糖脂 胆固醇 鞘磷脂 ①含义 组成细胞膜的脂质、蛋白质和糖类在膜两侧的分布是不对称的。(如图所示) ②意义 导致了膜两侧的功能不同， 导致膜具有方向性，保证了生命活动高度有序。 脂筏模型 糖脂 脂筏 脂筏 糖蛋白 1997年德国生物学家西蒙斯等研究发现，细胞膜的磷脂双分子层并不是完全均匀的结构，内部存在富含胆固醇、鞘磷脂和特定种类膜蛋白的微小区域。由于鞘磷脂具有较长的饱和脂肪酸链，分子间的作用力较强，所以这些区域结构致密，如同漂浮在磷脂双分子层上的“筏”,称为脂筏。 脂筏模型 糖脂 脂筏 脂筏 糖蛋白 脂筏载着具有生物功能的膜蛋白，就像一个蛋白质停泊的平台，与膜的信号传递、物质的跨膜运输及病原体侵染细胞和蛋白质分选等均有密切的关系。脂筏最初可能在内质网上形成，转运到细胞膜上后，有些脂筏可在不同程度上与膜下细胞骨架蛋自交联。据推测，个直径100nm大小的脂筏可能载有600个蛋白质分子。 治疗艾滋病的新思路——改造细胞膜 艾滋病是对人类危害极大的一种传染病，迄今我们仍然没有找到有效治疗艾滋病的方法。引发艾滋病的HIV专性寄生在人体T淋巴细胞内，病毒的大量增殖会子致患者免疫机能崩溃，使人最终死于各种病原体的感染或恶性肿溜。 治疗艾滋病的新思路——改造细胞膜 HIV表而有一种名为gp41-gp120的蛋白质复合体，它能与T淋巴细胞表面的CD4蛋白发生特异性结合，再在 T淋巴细胞细胞膜中的CCR5蛋白辅助下，使病毒包膜与细胞膜融合，遗传物质最终进入T淋巴细胞。 治疗艾滋病的新思路——改造细胞膜 人群中有些“幸运儿”天生就具有对 HIV 的抵抗力，因为他们带有突变型的CCR5基因，其 CCR5 蛋白不会辅助 HIV 的侵染。布朗是一名艾滋病患者，后来又不幸患上了白血病。 治疗艾滋病的新思路——改造细胞膜 为了治疗白血病，布朗在2007年接受了造血干细胞移植。幸运的是，干细胞捐献者正是一位CCR5基因突变者，布朗的白血病和艾滋病都被治愈了。 治疗艾滋病的新思路——改造细胞膜 这一病例启发了研究人员：如果破坏掉艾滋病患者 T 淋巴细胞的CCR5基因，对细胞膜进行改造，就有望治愈艾滋病。也许在不久的将来，通过合理使用生物技术，人类能够实现征服艾滋病的梦想。 $$