3.1 细胞膜的结构和功能-2024-2025学年高一生物同步教学实用课件（人教版2019必修1）

细胞膜的结构和功能 细胞膜的结构和功能 课标要求 素养目标 概述细胞都由质膜包裹，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。 1：通过对细胞膜的功能、组成和结构的学习，形成结构与功能相适应的生命观念。（生命观念） 2：通过对细胞膜流动镶嵌模型的学习，培养模型与建模的科学思维方式。（科学思维） 3：通过学习细胞膜成分和结构的探索历程，培养科学探究能力。（社会责任） 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。 讨论：为什么活细胞不能被染色而死细胞能被染色？ 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。 讨论：细胞作为基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。据此推断细胞膜作为系统的边界应该具有什么样的功能？请自主学习课本P40-41页的内容 一、细胞膜的功能 （一）将细胞与外界环境分隔开： 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。 原始海洋 原始生命 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。 一、细胞膜的功能 （二）控制物质进出细胞 营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等） 不需要、有害的物质（如细菌、病毒等） 抗体、激素等 细胞合成并分泌 废物（CO2、尿素等） 细胞代谢产生 ①细胞需要的物质—进入细胞 ②不需要或对细胞有害的物质—不容易进入细胞 ③抗体、激素等物质合成后可分泌到胞外；细胞产生的废物也要排到胞外 ④有些病毒、病菌也能侵入细胞 细胞膜的功能特性：选择透过性 一、细胞膜的功能 （三）进行细胞间的信息交流 受体 血管 化学物质传递信息 细胞膜直接接触传递信息 通过细胞通道传递信息 （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。 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。 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。 类型1：间接接触 类型2：直接接触 类型3：通道连接 胞间连丝 一、细胞膜的功能 是谁，隔开了原始海洋的动荡 是谁，奏鸣了生命的交响 是谁，为我日夜守边防 是谁，为我传信报安康 与外界环境分隔开 控制物质进出 进行细胞间信息交流 除了以上提到的三种功能外，细胞膜还有细胞识别、保护细胞、参与细胞的运动、分泌等功能。 （1）物质传递 （2）接触传递 （3）通道传递 讨论：细胞膜的功能是由什么决定的呢？ 二、对细胞膜成分的探索 1.用文字整理科学家探究细胞膜成分的历程 2.根据磷脂分子特点，建构磷脂分子在空气——水界面和水中的分布模型 3.为什么细胞膜是由磷脂双分子层构成的？ 讨论：请自主学习课本P42页的内容，小组合作完成在对细胞膜成分的探索历程中有哪些科学家的参与，他们作出了哪些贡献。 二、对细胞膜成分的探索 资料1： 细胞膜 非脂溶性物质 脂溶性物质 相似相溶原理 欧文顿提出假说： 细胞膜是由脂质组成的 1895年，欧文顿（E.Overton）选用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验,发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：溶于脂质的物质 ，容易穿过细胞膜，不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜. 其他科学家实验（第二段） 结论：细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇（磷脂最多） 二、对细胞膜成分的探索 实验：细胞膜的制备 （1）原理：动物细胞放在清水里，细胞吸水胀破，内容物流出即可离心得到细胞膜 （2）材料：哺乳动物的成熟红细胞 对细胞膜进行成分分析 细胞膜化学分析表明：脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多 思考：哺乳动物的成熟红细胞作材料的优点是什么？ 二、对细胞膜成分的探索 资料2： 1917年美国科学家朗姆瓦发现磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的分子,磷脂分子的头部亲水，尾部疏水。 模型构建1 ：请根据磷脂分子的特点，建构磷脂分子在空气——水界面的分布模型 尾部 疏水端 头部 亲水端 模型构建2 ：请根据红细胞生活的环境，构建磷脂分子在细胞膜中的排布模型。 亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水 二、对细胞膜成分的探索 资料3： 1925年，两位荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel用丙酮从人的红细胞中提取脂 ,在空气—水界面上铺成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 从这个实验你能得出什么结论？ 结论：细胞膜中的脂质必然排列成连续的两层 S1 S2 二、对细胞膜成分的探索 资料4： 1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。 人们已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。 丹尼利和戴维森作如下推测：细胞膜除含磷脂分子外，可能还附有蛋白质 二、对细胞膜成分的探索 脂质 占总质量的50% 蛋白质 占总质量的40% 糖类 占总质量的2%-10% (1)磷脂最丰富，动物细胞膜含有少量胆固醇 (2)膜功能越复杂，蛋白质种类和数量越多 二、对细胞膜成分的探索 资料5： 20世纪50年代，电子显微镜诞生，科学家用它来观察细胞膜。1959年，罗伯特森用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜电镜照片，看到了“暗－亮－暗”的三层结构。他提出了生物膜模型并把生物膜描述为静态的统一结构。 20世纪40年代，有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。 细胞膜结构的电镜照片 二、对细胞膜成分的探索 资料5： 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。 吞噬作用 二、对细胞膜成分的探索 人-鼠细胞融合实验： 1970年，弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin ）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 融合 37℃ 40min 正在融合的细胞 红色荧光染料标记膜蛋白 绿色荧光染料标记膜蛋白 人细胞 小鼠细胞 这一实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性。 实验方法：荧光标记法 二、对细胞膜成分的探索 资料6： 为了揭示膜蛋白质的位置，科学家应用了新的技术——冰冻蚀刻技术，将细胞膜标本用干冰等冰冻,后用冷刀断开，升温后暴露其断裂面（如图） 蛋白质镶嵌、嵌入或贯穿于磷脂双分子层中。体现了膜结构内外的不对称性，不同上述蛋白质排列结构。 二、对细胞膜成分的探索 流动镶嵌模型： 时间：1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型——流动镶嵌模型，为多数人所接受。 科学方法：提出假说 根据对细胞膜和细胞中其他各种膜的微量化学分析结果来看,膜主要含有脂类和蛋白质两大类物质。蛋白质约占膜干重的40%,脂类约占50%。此外,细胞膜还含有约10%的碳水化合物,但是碳水化合物都是和膜蛋白质或脂结合成糖蛋白或糖脂,分布在细胞膜的外表面。 三、流动镶嵌模型的基本内容 流动镶嵌模型： 1、a是 ，构成了膜的基本支架，具有 ； 2、b是 有的 磷脂双分子层表面，有的部分或全部 磷脂双分子层中，有的 于整个磷脂双分子层。 3、c是 ，在细胞膜的 。糖蛋白作用： 。有些多糖与磷脂分子结合形成 。 磷脂双分子层 流动性 镶在 嵌入 贯穿 蛋白质分子 识别、信息传递 糖脂 糖蛋白 外侧 磷脂分子的侧向自由移动 膜中的蛋白质大多也能运动 2.生物膜的结构特点： 3.生物膜的功能特点： 具有选择透过性 具有一定的流动性 细胞膜外表面，有糖类分子与蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。 4.糖被： （糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。） 三、流动镶嵌模型的基本内容 1：细胞膜流动性的原因？ 科学方法 实验、推理和想象 提出假说 实验验证 提出假说 实验验证 建构模型 修正模型 最初依据实验现象和已有的知识和信息，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。一种假说最终被接收或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。 提出假说 细胞膜的结构和功能 课堂小结 细胞膜结构 脂质 磷脂: （主要） 磷脂双分子层，构成细胞膜（生物膜）的基本支架 可以运动 胆固醇： （少量，动物细胞膜具有） 蛋白质 或镶、或嵌、或贯穿于磷脂双分子中 膜功能主要承担者 糖类： 与蛋白质形成糖蛋白，与脂质形成糖脂 细胞膜的结构和功能 小试牛刀 1.人体注射卡介苗后，经过免疫细胞的识别等过程，血液中会出现抗结核杆菌的抗体。抗体的出现体现了细胞膜的哪一种功能？( ) A．控制物质进出细胞 　　 B．将细胞与外界环境分隔开 C．排泄功能 　　        D．进行细胞间的信息交流 A 细胞膜的结构和功能 小试牛刀 2.科学家将人的红细胞的细胞膜中磷脂成分提取出来，并将它置于烧杯中的空气—水界面上，在一定温度条件下，该膜面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。此膜在实验过程中磷脂分子的排列方式最可能是下图中的 （　　） C 细胞膜的结构和功能 小试牛刀 3．下图为细胞膜的流动镶嵌模型，有关叙述不正确的是(　　) A．具有①的一侧是细胞膜的外侧 B．①与细胞表面的识别作用有关 C．②是构成细胞膜的基本支架 D．细胞膜的选择透过性与①的种类和数量有关 D 细胞膜的结构和功能 小试牛刀 4．下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（ ） A．细胞膜是选择透过性膜 B．细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成 C．细胞膜的分子结构具有流动性 D．有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动 5．一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的面积增大 而厚度变小，其决定因素是细胞膜的（ ）。 A．结构特点具有流动性 B．选择透过性 C．专一性 D．具有运输物质的功能 A A 感谢观看 THANK YOU Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 $$