3.1细胞膜的结构和功能课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

系统的边界对系统的稳定至关重要，细胞作为一个基本的生命系统，它的边界是什么？ 第1节 细胞膜的结构和功能 第3章 细胞的基本结构 细胞膜有哪些主要功能？ 流动镶嵌模型的基本内容是什么？ ◎本节聚焦 通过对细胞膜结构的探索过程的分析，你对科学的过程和方法有哪些领悟？ 一、细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开 原始海洋中有机物聚集进化出原始生命 将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统 细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定 细胞膜出现 意义 原始海洋景观想象图 资料：科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。例如，鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。 【思考】为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 2.控制物质进出细胞 细胞 细胞所需营养物质 对细胞有害的物质； 有些病菌、病毒等 抗体、激素等分泌物 细胞产生的废物 控制作用是相对的 细胞膜 多细胞生物的各个细胞是孤立存在的吗？它们是通过什么结构进行信息交流的呢？ 3.进行细胞间的信息交流 （1）间接交流 1.化学本质：糖蛋白 2.作用：接受激素等化学物质的信号 3.特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质） 受体： 接受信号的细胞 靶细胞： 受体 受体 （2）直接交流 强调：只有同种生物的精子和卵细胞能够识别和结合 精子和卵细胞之间的识别和结合 受体 高等植物细胞之间通过 传递信息 胞间连丝（通道） （3）通道交流 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。 胞间连丝 通道交流不需要细胞膜上的受体 对细胞间信息交流的两个认知误区 1.三种信息交流方式是发生于细胞与细胞之间的，而不是细胞内的信息交流。 细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。细胞膜的成分和结构是怎样的呢？ 2.细胞间信息交流并非都依赖于细胞膜上的受体蛋白，如通过细胞通道的信息交流方式；而某些通过化学物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息大都依赖于细胞膜上的受体蛋白。 二、细胞膜的成分 1.对细胞膜成分的探索 推测：细胞膜是由脂质组成的 不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质 【资料1】1895年，欧文顿用500多种化学物质对细胞膜的通透性进行了上万次的实验： 细胞膜 小资料 相似相溶 原理 【资料2】20世纪初，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，得知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？ ②无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜 ①无细胞壁，细胞容易吸水涨破 【资料3】1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现细胞表面张力明显低于油—水界面的表面张力；由于人们已经发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分，则表面张力会降低。 推测：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质 2.细胞膜的成分 成分 糖类 _____（主要 ） (动物细胞膜具有) 脂质 磷脂 蛋白质 (约50%) (约40%) (2%～10%) 胆固醇 注意：细胞膜的功能主要由蛋白质来行使，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。 特别提醒： 1.不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同。 2.在细胞的不同时期，细胞膜的成分及含量也会发生变化，如癌细胞表面的糖蛋白减少。 3.可利用颜色反应对细胞膜组成成分进行检测，如利用双缩脲试剂检测蛋白质。 脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？ 三、对细胞膜结构的探索 磷脂分子的结构如图所示： 结构图 模型 示意图 【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。 (2)若细胞内外均为水环境，细胞膜中的磷脂分子应如何分布？请画图表示。 水 水 水 水 (1)将磷脂放入盛有水的容器中，下列能正确反映其分布特点的是 。 A 磷脂双分子层 【资料1】1925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔，用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。 水 空气 由此推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 【资料2】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。 细胞外 细胞内 一层亮 两层暗 大胆提出：所有的细胞膜都为“蛋白质—脂质—蛋白质”三层静态结构模型 该模型可以解释细胞的哪些功能？不能解释哪些现象？ 蛋白质在细胞膜两侧可以帮助细胞进行物质运输等， 但是错误的将细胞膜描述为静态统一的结构，无法解释细胞的生长和分裂、变形虫的变形运动、受精时细胞融合等。 因此三层静态结构模型是错误的 【资料3】1970年，科学家用不同颜色荧光染料分别标记人细胞和小鼠细胞表面的蛋白质分子，然后将人—鼠细胞融合，一段时间后，不同颜色的荧光染料均匀分布在融合细胞膜表面。 表明：细胞膜具有流动性 【资料4】20世纪60年代，冰冻蚀刻技术得到了应用。科学家将细胞进行快速低温冷冻，用冷刀将细胞标本骤然冲断开。在电镜下观察到的蛋白质分布模型如下： 　蛋白质分子有的 、 、 于磷脂双分子层 镶在表面 部分或全部嵌入 贯穿 1972年辛格和尼克尔森总结前人的研究成果，并且在新的观察和实验证据的基础上，提出了新的生物膜模型———流动镶嵌模型，为大多数人所接受。 四、流动镶嵌模型的基本内容 名称：_ ________ 作用：膜的__________ 特点：______________ (1)图中A 磷脂双分子层 可侧向自由移动 基本支架 1.结构模型 A B C 注意：支架内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。 思考：既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？ 一是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙； 二是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白过膜。 (2)图中B 特点：大多数蛋白质分子是可以_____的 运动 磷脂双分子层 B C 蛋白质分子 名称：___________ 三种位置 镶在磷脂双分子层表面 部分或全部_____磷脂双分子层中 _____于整个磷脂双分子层 嵌入 贯穿 作用：在 等方面具有重要作用 物质运输 (3)图中C 名称： ，能和蛋白质结合形成 或与脂质结合形成 ，这些糖类分子统称为 。 位置：糖被只位于细胞膜的___侧 作用：与细胞表面的_____、细胞间的________等功能有密切关系 外 识别 信息传递 糖蛋白 糖脂 糖被 磷脂双分子层 蛋白质分子 C 糖类分子 糖蛋白 糖脂 是判断细胞内外的标志 2.结构特点 ——具有流动性 (1)原因：组成细胞膜的 和 大多是可以运动的 磷脂分子 蛋白质分子 (2)表现： 小鼠细胞和人细胞融合实验、变形虫的变形运动等 (3)意义： 细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。 磷脂双分子层 蛋白质分子 糖类 注意：膜的流动性主要受温度影响。一定范围内，随外界温度的升高，膜的流动性增强，但温度高出一定范围，则会导致膜结构被破坏。 3.功能特点 ——具有选择透过性 (1)表现： 细胞需要的离子和小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。 (2)举例： 鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液、 植物根对矿质元素的选择性吸收 4.流动性与选择透过性的联系： (3)生理意义： 控制物质进出 流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性。 （结构与功能相适应） 科学方法：提出假说 细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果吻合。 人类对自然界的认识永无止境，随着技术的不断创新和改进，人们对膜的研究必将更加细致入微...... 新的征程 课堂小结 细 胞 膜 成分与结构 功 能 控制物质进出细胞 进行细胞间的信息交流 将细胞与外界分隔开 脂 质 蛋白质 糖 类 磷脂双分子层-基本支架 镶、嵌、贯穿 糖蛋白、糖脂（糖被） 功能特点 结构特点 （选择透过性） （流动性） 课后练习(P46) 作业 完成课时评价作业（八、九） $$