3.1 细胞膜的结构和功能（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版2019）

细胞的基本结构 第3章 第1节　细胞膜的结构和功能 返回目录 生物学　必修1 　 教材梳理·新知全解 关键能力·合作探究 随堂检测·要点速记 课时作业(八) 目 录 Contents 教材梳理·新知全解 知识点1　细胞膜的功能 外界环境 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 丙、甲、乙 有 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 知识点2　对生物膜成分与结构的探索 脂质 磷脂 胆固醇 返回目录 生物学　必修1 　 两层 蛋白质 返回目录 生物学　必修1 　 蛋白质— 脂质—蛋白质 流动性 流动镶嵌 返回目录 生物学　必修1 　 知识点3　流动镶嵌模型的基本内容 磷脂 蛋白质 返回目录 生物学　必修1 　 磷脂双分子层 基本支架 一定的流动性 蛋白质 镶 嵌入 贯穿 运动 返回目录 生物学　必修1 　 糖蛋白 细胞识别 返回目录 生物学　必修1 　 A 返回目录 生物学　必修1 　 关键能力·合作探究 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 探究点1　细胞膜的功能 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 探究点2　对细胞膜结构的探索 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 探究点3　流动镶嵌模型 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 随堂检测·要点速记 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 糖类 蛋白质 脂质(或磷脂) Y 返回目录 生物学　必修1 　 一定的流动 组成细胞膜的磷脂分子和部分蛋白质可以运动 进行细胞间的信息交流 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 [课标要求] 1.概述细胞膜的功能(生命观念)。　2.了解科学家对生物膜成分及结构的探索历程(科学思维)。　3.简述细胞膜的成分，并掌握细胞膜流动镶嵌模型的基本内容(科学思维)。 1．将细胞与____________分隔开 2．控制物质进出细胞 3．进行细胞间的信息交流 (1)图中①②③④的物质或结构的名称分别是____________ ______________________________________________________。 (2)植物细胞间的胞间连丝、人体内胰岛素的作用过程、精子和卵细胞之间的识别和结合分别属于上面的图______________ (填图中编号)。 (3)细胞间进行信息交流时往往需要受体和信号分子，受体和信号分子的结合______(填“有”或“没有”)特异性。 ①信号分子(激素)、②受体、③与膜结合的信号分子、④胞间连丝 植物细胞的最外层是细胞壁，那为什么“系统的边界”却是细胞膜呢？ 提示　因为这里所说的“系统”是指生命系统，在组成细胞的结构中，具有生命活性的结构是细胞膜、细胞质和细胞核，而细胞壁不具有生命活性。 1．对细胞膜成分的探索 历程 实验内容 结论 1895年，欧文顿 对植物细胞进行通透性实验，发现溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜 细胞膜是由________组成的 20世纪初 科学家利用哺乳动物的红细胞制备出纯净的细胞膜，进行化学分析 组成细胞膜的脂质有________和__________ 历程 实验内容 结论 1925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔 提取人红细胞的脂质在空气—水界面铺展成单分子层，测得面积为红细胞表面积的2倍 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的________ 1935年，英国学者丹尼利和戴维森 通过研究细胞膜的张力，发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力 细胞膜中除了脂质分子外，可能还附有__________ 2.对细胞膜结构的探索 历程 实验内容 结论 1959年，罗伯特森 电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构 所有的细胞膜都由_________ ________________三层结构构成 1970年 荧光标记的小鼠细胞和人细胞进行融合实验 细胞膜具有__________ 1972年，辛格和尼科尔森 新的观察和实验证据 细胞膜的____________模型 1．细胞膜的化学组成：细胞膜主要由________分子和__________分子组成。 2．细胞膜的结构模型 (1)图中① (2)图中② (3)图中③ 将磷脂放入盛有水的容器中，下列能正确反映其分布的是______。 1．(教材P40“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。 (1)为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ (2)据此推测细胞膜作为细胞的边界，具有____________的功能。 提示　(1)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，因此活细胞不被染色。死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。 (2)控制物质进出细胞 1．将细胞与外界环境分隔开 (1)膜的出现——生命起源中至关重要的阶段。 (2)细胞膜使细胞成为一个相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。 2．控制物质进出细胞 行使控制物质进出功能的主要是细胞膜上的蛋白质。 注意：只有活细胞的细胞膜才能控制物质进出细胞，死细胞的细胞膜是全透性的。 3．进行细胞间的信息交流 行使细胞间信息交流功能的物质是细胞膜上的糖蛋白。 (1)一些细胞如分泌细胞，分泌一些物质如激素，通过血液弥散到全身各处，被相应靶细胞膜上的受体识别，引起靶细胞的生理反应。 内分泌细胞激素―→体液运输靶细胞受体―→靶细胞产生特定的生理学效应。 (2)相邻两个细胞的细胞膜直接接触，通过糖蛋白识别，将信息从一个细胞传递给另一个细胞。 (3)高等植物细胞间的信息交流可通过细胞间的胞间连丝来实现。 4．细胞膜功能的探究方法 (1)控制物质进出功能的验证 (2)识别功能的验证 【例1】 据最新研究发现，内皮素在皮肤中分布不均是造成色斑的主要原因。内皮素拮抗剂进入皮肤可以和黑色素细胞膜的受体结合，使内皮素失去作用，这为美容研究机构带来了福音。请分析上述材料体现了细胞膜的哪项功能(　　) A．细胞膜中磷脂含量越高，功能越复杂 B．细胞膜作为系统的边界，严格控制物质进出细胞 C．细胞膜具有信息交流的功能 D．细胞膜的组成成分主要为磷脂和蛋白质 答案　C 解析　细胞膜的功能有：将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流。细胞膜上的受体可接受外界信息，体现了细胞膜具有信息交流的功能。细胞膜的主要组成成分为脂质和蛋白质，脂质中磷脂最丰富，细胞膜的功能与成分是两个不同的概念，应注意区分。 【例2】 下列关于细胞膜控制物质进出这一功能的叙述，错误的是(　　) A．对细胞有害的物质一定不能进入细胞 B．细胞对物质的控制作用是相对的 C．细胞内合成抗体分泌到细胞外 D．细胞产生的代谢废物排到细胞外 答案　A 解析　细胞膜可以控制物质进出细胞，细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞，但细胞对物质的控制作用是相对的，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入细胞，有些病毒、病菌也能侵入细胞。 1．细胞膜的成分及作用 (1)组成细胞膜的脂质主要是磷脂，另外，动物细胞膜中还含有少量胆固醇。 (2)细胞膜功能的复杂程度主要与细胞膜上的蛋白质有关，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。如肾小管上皮细胞与口腔上皮细胞相比，前者细胞膜中蛋白质含量高。 (3)细胞膜上的糖类和蛋白质结合形成糖蛋白，或者和脂质结合形成糖脂。糖蛋白和糖脂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有关。 2．细胞膜的结构特点——具有一定的流动性 (1)原因：膜结构中部分蛋白质分子和磷脂分子是可以运动的。 (2)影响因素：主要受温度影响，适当温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强，但温度高出一定范围，则导致膜被破坏。 (3)实验验证——人鼠细胞融合实验 3．细胞膜的流动性和选择透过性比较 项目 流动性 选择透过性 主要 表现 膜结构中的磷脂分子可以侧向自由移动，蛋白质大多也能运动，膜整体结构具有流动性 活细胞的细胞膜可以让水分子自由通过；细胞选择的小分子、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 构成膜的磷脂分子可侧向自由移动，具有流动性，大多数蛋白质分子也可以运动 膜上转运蛋白的种类和数量不同，决定了出入细胞的物质种类和数量不同 项目 流动性 选择透过性 区别 流动性是细胞膜的结构特点 选择透过性是细胞膜的功能特性 联系 流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能实现选择透过性 (1)不同种类的细胞，细胞膜的成分及物质的含量不完全相同。如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中没有。 (2)细胞在不同时期，细胞膜的成分及物质的含量也会发生变化。如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降，产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。 (3)蛋白质在细胞膜上的分布是不对称的。 【例3】 对细胞膜成分和结构的探索经历了漫长的过程，下列结论或假说对应错误的是(　　) A．根据脂溶性物质更易通过细胞膜推测细胞膜是由脂质组成的 B．根据提取的哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层面积是该红细胞表面积的2倍，推测细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层 C．根据电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯特森认为所有的细胞膜都由脂质—蛋白质—脂质三层结构构成 D．小鼠细胞和人细胞融合实验可证明细胞膜具有流动性 答案　C 解析　根据电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯特森认为所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，C项错误。 【例4】 如图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列有关叙述错误的是(　　) A．a是指磷脂分子的尾部，具有疏水性 B．糖蛋白在细胞膜的内外侧均有分布 C．c是指磷脂分子的头部，具有亲水性 D．细胞膜的选择透过性与b、d的种类和数量有关 答案　B 解析　磷脂分子具有亲水的头部和疏水的尾部，A、C项正确；糖蛋白只位于细胞膜的外侧，B项错误；细胞膜的选择透过性与膜上蛋白质的种类和数量有关，D项正确。 磷脂分子有一个亲水磷酸“头部”和一个疏水脂肪酸“尾部”，在水中磷脂分子排成“尾部”相连的双层结构。 关于细胞膜结构和功能特性的2点提示 (1)只有活细胞的膜才具有流动性和选择透过性。 (2)流动性是细胞膜结构的固有性质，无论细胞是否与外界发生物质交换，流动性总是存在；而选择透过性只在完成物质交换功能时才能体现出来。 1．关于“流动镶嵌模型”的几个注意点 (1)细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇。 (2)生物膜上的蛋白质分子并不都是可以运动的，例如细胞膜上与细胞内骨架纤维相结合的蛋白质一般不具有流动性。 (3)糖被是指细胞膜表面与蛋白质或脂质相结合的糖类分子，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。 (4)有糖蛋白(或糖脂)的一侧——外侧，无糖蛋白(或糖脂)的一侧——内侧。可见，细胞膜具有不对称性。 【例5】 如图为细胞膜的结构模型示意图，A、B表示细胞膜的两侧。下列有关说法错误的是(　　) A．细胞膜因具有图中1表示的基本支架而具有对称性 B．动物细胞吸水时，图中1的厚度会变小 C．图中A侧具有糖蛋白，是细胞膜的外侧 D．细胞膜具有流动性与图中1、3都有关 答案　A 解析　细胞膜两侧的分布不具有对称性，A项错误；动物细胞吸水时细胞膨胀，1磷脂双分子层的厚度会变小，B项正确；图中A侧具有糖蛋白，是细胞膜的外侧，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系，C项正确；细胞膜具有流动性依赖于1磷脂双分子层能够流动和大多数3蛋白质可以运动，D项正确。 1．(2022·河北)关于细胞膜的叙述，错误的是(　　) A．细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流 B．细胞膜上多种载体蛋白协助离子跨膜运输 C．细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中 D．细胞膜上多种蛋白质参与细胞间信息交流 答案　C 解析　在分泌蛋白的合成和分泌过程中，高尔基体膜形成的囊泡融合到细胞膜中，此过程细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流，A项正确；载体蛋白具有专一性，所以细胞膜上多种载体蛋白可协助不同的离子跨膜运输，B项正确；膜蛋白在磷脂双分子层中的分布是不对称、不均匀的，或镶、或嵌入、或贯穿于磷脂双分子层，C项错误；细胞膜上多种蛋白质与糖类结合，形成糖蛋白，糖蛋白与细胞表面的识别功能密切相关，可参与细胞间的信息交流，D项正确。 2．异体器官移植手术往往很难成功，最大的障碍就是异体细胞的排斥，这主要是由于细胞具有识别作用，这种生理功能的结构基础是(　　) A．细胞膜具有选择透过性 B．细胞膜具有一定的流动性 C．细胞膜的主要成分是蛋白质和磷脂 D．细胞膜的外表面有糖被 答案　D 解析　细胞排斥的前提是生物识别“自己”和“非己”，这种识别作用主要依赖于细胞膜上的糖被。 3．脂质体是由磷脂分子构成的人工膜(如图所示)，下列叙述错误的是(　　) A．脂质体的形成是由于磷脂分子具有亲水端和疏水端 B．脂质体含有C、H、O、N、P五种元素 C．药物甲为脂溶性药物，药物乙为水溶性药物 D．脂质体能与细胞膜融合，这依赖于细胞膜的流动性 答案　C 解析　药物甲在脂质体内部亲水环境中，为水溶性药物，药物乙包裹在两层磷脂分子之间的疏水环境中，为脂溶性药物，C项错误。 4．如图是细胞膜的流动镶嵌模型，下列有关说法错误的是(　　) A．图中①是糖被，与细胞表面的识别功能无关 B．若图为变形虫的细胞膜，则②和③的流动性是变形虫运动的基础 C．图中③的种类和数量决定了细胞功能的复杂程度 D．细胞膜外表面的糖类还可以与脂质结合形成糖脂 答案　A 解析　图中①是糖被，具有细胞识别、保护和润滑等功能，A项错误；②是磷脂，③是蛋白质，两者可以运动，是变形虫这种单细胞生物能运动的基础，B项正确；蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞膜中蛋白质的种类和数量决定了细胞功能的复杂程度，C项正确；细胞膜外表面的糖类可以与蛋白质或脂质结合，D项正确。 5．如图中X、Y、Z表示构成细胞膜的三种主要的有机物，请回答下列问题： (1)图中的物质X、Y和Z分别表示________、__________、__________________。不同细胞膜的功能不同，主要与______(填“X”“Y”或“Z”)的种类和数量有关。 (2)吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有____________性，这是因为____________________________________________。 (3)将不同物种的植物混合种植，柱头只能识别同种植物的花粉，而不同物种的花粉不能被识别，无法完成受精，这体现了细胞膜具有________________________的功能。 要点速记 1．组成细胞膜的成分有磷脂、糖类和蛋白质，故其组成元素有C、H、O、N、P等。 2．功能越复杂的细胞膜，其上蛋白质的种类和数量越多。 3．细胞膜将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定，植物细胞的细胞壁不具有此功能。 4．细胞膜能控制物质进出细胞，以保证细胞正常代谢的进行。 5．细胞间信息交流的方式有三种：通过化学物质传递信息、细胞间直接接触传递信息、通过细胞通道传递信息。 6．细胞膜的结构特性是具有一定的流动性，功能特性是选择透过性。 7．生物膜属于选择透过性膜，当细胞死亡时，生物膜的选择透过性丧失。 $$