3.1 细胞膜的结构和功能（第二课时）-2024-2025学年高一生物上学期同步授课课件（2019人教版必修1）

第3章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能（第二课时） 课 型： 授课人： likezhisheng 问题探讨 【学习目标】 1、阐述科学家对细胞膜结构的探索过程。 2、简述生物膜流动镶嵌模型的基本内容。 likezhisheng 一、对细胞膜成分的探索 （资料1） 人物：欧文顿 实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验。发现脂质更容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜。 根据相似相溶原理，提出假说：细胞膜是由脂质组成的 细胞膜 非脂溶性物质 脂溶性物质 最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析而推测出来的。 likezhisheng 资料2 目的：确定细胞膜中脂质成分的类型 实验：科学家利用哺乳动物的成熟红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。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。 提问：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(无核膜)和众多的细胞器（无细胞器膜），易制得纯净的细胞膜。 一、对细胞膜成分的探索 likezhisheng 一、对细胞膜成分的探索 【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，“尾部”是疏水的。 磷脂分子的结构 多个磷脂分子在水中形成双分子层 likezhisheng 一、对细胞膜成分的探索 【思考】磷脂分子在空气——水界面上会怎样排布？ 水 空气 【思考】两层磷脂分子在水中是怎样排布的呢？ 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。 likezhisheng 一、对细胞膜成分的探索 （资料3）人物：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。 实验推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 likezhisheng 一、对细胞膜成分的探索 （资料4） 人物：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；当时人们已经发现，如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低。 提问：以上资料说明细胞膜中还可能含有什么物质? 推测：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。 likezhisheng 一、对细胞膜成分的探索 罗伯特森提出：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构。 暗-亮-暗 （资料5）人物：罗伯特森 在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 likezhisheng 一、对细胞膜成分的探索 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、白细胞吞噬细菌等。 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。 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。 变形虫摄食纤毛虫 细胞分裂 白细胞吞噬细菌 likezhisheng 一、对细胞膜成分的探索 （约50%） （约40%）: （约2%—10%） 细胞膜的主要成分 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的_____和______越多。 （主要） （动物细胞膜） 种类 糖类 脂质 蛋白质 磷脂 胆固醇 数量 糖类+蛋白质糖蛋白； 糖类+脂质分子糖脂； 分布在细胞膜的外表面，糖蛋白具有保护、润滑和细胞识别的作用 likezhisheng 一、对细胞膜成分的探索 （资料6）1970年科学家用绿色荧光染料标记小鼠细胞表面蛋白质分子，用红色荧光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。 发现：这两个细胞刚融合时，融合细胞一半发绿色荧光，另一半发红色荧光；在37℃下经过40 min，两种颜色的荧光均匀分布。 结论： 细胞融合实验以及相关的实验证明细胞膜具有流动性。(结构特性） 该实验只说明了蛋白质有流动性，而不能说明脂质分子具有流动性 荧光标记法 likezhisheng 一、对细胞膜成分的探索 20世纪60年代，科学家利用冰冻蚀刻技术将细胞进行快速低温冷冻，用冷刀将细胞标本骤然冲断开。这时，磷脂双分子层的疏水端裂开，从而显示出蛋白质颗粒在膜之中的真实分布情况。通过一定的技术处理，科学家在电子显微镜下观察到，细胞膜的外层磷脂和内层磷脂表面都有凸起的蛋白质颗粒，还有蛋白质随着另一层磷脂离开之后留下的窟窿。 likezhisheng （资料7）人物：辛格和尼科尔森 在新的观察和实验证据的基础上，提出了新的生物模型——流动镶嵌模型，为大多数人所接受。 一、对细胞膜成分的探索 likezhisheng 二、流动镶嵌模型 A B C 磷脂双分子层 蛋白质 糖蛋白 D 糖脂 流动镶嵌模型的基本内容 likezhisheng 二、对细胞膜成分的探索 ①磷脂双分子层构成膜的基本支架。其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能通过，因此具有屏障作用。 ②蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂分子层中：有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿整个磷脂双分子层。这些蛋白质在物质运输方面由重要作用。 组成： 细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成。 结构 特点：细胞膜具有流动性。（结构特性） 磷脂分子可侧向自由移动 膜上的蛋白质分子大多也能运动 磷脂分子 磷脂双分子层 蛋白质分子 分布不均匀，细胞膜具有不对称性 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。 糖被在生命活动中具有重要功能，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。 蛋白质 胆固醇 磷脂分子 磷脂双分子层 糖蛋白 糖脂 判断细胞膜内外侧依据：有糖被的一侧为细胞膜的内侧 项目 流动性 选择透过性 主要表现 生物膜中的蛋白质和脂质分子在膜中可作为多种形式的移动，膜整体也可以流动 细胞膜选择的小分子、离子可以通过，其他小分子、离子、大分子物质则不能通过。 结构基础 磷脂分子具有流动性，大多数蛋白质分子也可以运动 膜上蛋白质的种类和数量不同 区别 流动性是膜的结构特点 选择透过性是膜的功能特性 实例 变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐 植物对离子的选择性吸收、肾小管的重吸收 联系 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，凡是影响磷脂分子和蛋白质分子活性的因素（温度、pH、蛋白酶、脂溶剂等），均能够影响的流动性，影响膜的选择透过性 二、流动镶嵌模型 likezhisheng 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相吻合。 科学方法：提出假说 likezhisheng 1.细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇。 2.功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。 3.磷脂双分子层是细胞膜的基本支架。 4.糖被只分布于细胞膜的外表面，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。 5.细胞膜的结构特点：具有流动性， 细胞膜功能特性：选择透过性。 likezhisheng 1.写出下列物质名称 ①_________ ②_________ ③______________ ④_________ ⑤___________ A、B中_____为细胞外侧，_____为细胞内侧 糖蛋白 蛋白质 磷脂双分子层 糖被 磷脂分子 A B 课堂检测 likezhisheng 2.结合教材磷脂分子的结构式和由磷脂分子构成的脂质体，思考并讨论下列问题： (1)磷脂分子含有的元素有______________________。 (2)单纯的磷脂分子在水中可以形成双层脂分子的球形脂质体(如图)，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。脂质体中，在b处嵌入脂溶性药物，在a处嵌入水溶性药物。为什么两类药物的包裹位置各不相同？ 构成细胞膜的磷脂分子，磷酸“头”部亲水，脂肪酸“尾”部疏水，所以a处应嵌入亲水性的物质，b处应嵌入疏水性的脂溶性的物质。 C、H、O、N、P 3.下列有关细胞膜的叙述，不正确的是（ ） A.细胞膜主要有脂质和蛋白质组成 B.不同功能的细胞，其细胞膜蛋白质的种类和数量相同 C.组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富 D.癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关 B 4.下列关于细胞膜结构探索历程的说法，不正确的是（ ） A、最初是通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的 B、三层结构模型认为细胞膜为静态的结构 C、流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动 D、三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的 D (1)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞(　　) (2)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的(　 ) (3)膜两侧分子性质和结构不同，如糖蛋白只分布在细胞膜外侧(　 ) (4)动物细胞系统边界是细胞膜，植物细胞的系统边界是细胞壁( ) (5)在组成细胞膜的脂质中，胆固醇最丰富( ) (6)蛋白质分子构成细胞膜的基本支架( ) (7)变形虫和草履虫的细胞膜基本成分不同( ) (8)同一生物体的细胞膜中蛋白质的种类和数量相同( ) √ × × × × × × × 判断题 likezhisheng 课堂小结 下节提示：细胞器之间的分工合作 本课结束 likezhisheng 问题探讨 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$