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

元素 各种化合物 细胞 动 物 细 胞 植 物 细 胞 细胞膜（第1节） 细胞质 细胞核（第3节） 细胞质基质 细胞器（第2节） 细胞壁（动物细胞无） 从外到内： 通过上一章的学习，我们了解了细胞的物质组成，知道由元素可形成各种化合物，而各种化合物按一定规律组合在一起便可形成一定的细胞结构，各细胞结构密切联系起来就形成一个统一的整体——细胞。那细胞具有怎样的结构？ 1 细胞膜有哪些主要功能？ 流动镶嵌模型的基本内容是什么？ 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？ 第1节　 细胞膜的结构和功能 第1节　 细胞膜的结构和功能 第3章　 细胞的基本结构 本节聚焦 2 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 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，应该具有什么功能？ 问题探讨 活细胞的细胞膜有选择透过性，台盼蓝是细胞不需要的物质 控制物质进出 国家的边界：边防线等 人体的边界：皮肤和黏膜 一个系统总有它的边界 细胞的边界：细胞膜 （质膜） 思考：细胞的边界为什么是细胞膜，不是细胞壁？ 植物细胞 动物细胞 扩展：细胞壁 1、细胞壁成分： 植物：纤维素和果胶 细菌：肽聚糖 真菌：几丁质 2、功能： ①保护作用 ②支持作用：细胞壁具有较强坚韧支撑性，可维持细胞的形态 3、特性： 对要进出的物质没有选择透过性（即是全透性） 推测的原始海洋景观图 将细胞与外界环境分隔开 1 一、细胞膜的功能 原始海洋中有机物聚集进化出原始生命 产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。 作用：细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 细胞膜出现 意义 　　 　　用冷水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜，汤却是红色的，这说明什么问题？ 　【提示】活细胞的细胞膜具有控制物质进出的功能。 你知道吗？ 7 控制物质进出细胞 细胞 可“进” 不易“进” 可“出” 不可“出” 营养物质 对细胞有害的物质 抗体、激素等物质，以及细胞产生的废物 细胞内的核酸等重要成分 病菌、病毒等 可能 侵入 注意：细胞膜的控制作用是相对的！ 功能特点：选择透过性 思考：哪些物质能进出细胞膜？哪些不能？ 8 受体 血管 进行细胞间的信息交流 3 方式一：间接交流 受体 信号分子 注意：有的受体分布在细胞内 （如甲状腺激素，性激素等） 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：特异性（一种受体只能识别一种或者一类物质） 受体简介 接受信号的细胞 靶细胞: 化学本质：糖蛋白 作用：激素等化学物质的信号接受 特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质） 信号分子与受体结合后，即靶细胞接收到相应的信息后，会发生相应的变化。 方式二：直接接触 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：（同种生物的）精卵识别和结合。 思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？ 胞间连丝 方式三：相邻两细胞通过通道进行交流 强调：通道交流不需要细胞膜上的受体 11 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，也不能是病毒和细胞之间。 (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。 易错 警示 ● 二、对细胞膜成分的探索 【自主阅读】请同学们自主阅读教材P42相关科学史，感悟科学探究的基本思路和方法，沿时间线梳理并完善下列内容 推测： 细胞膜是由 组成的 组成细胞膜的脂质有 和 其中 含量最多 推断： 细胞膜中的磷脂分子排列为连续的 层 推测： 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有 脂质 磷脂 胆固醇 磷脂 两 蛋白质 1895年 欧文顿的研究 制备细胞膜 进行化学分析 1925年 戈特、格伦德尔 提取脂质、铺展实验 1935年 丹尼利、戴维森 细胞膜张力研究 二、对细胞膜成分的探索 资料一 1895年欧文顿的实验 ● ● 细胞膜 ● ● ● ● ● ● 不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质 ● ● 根据实验，做出怎样的推出？ 推测：膜是由脂质组成的。 与化学的联系 相似相溶原理：“相似”是指溶质与溶剂在结构上相似，“相溶”是指溶质与溶剂彼此互溶。 欧文顿提出膜是由脂质构成的，是通过对现象的推理还是对膜成分的提取与检测？（现象推理） 时间：20世纪初 实验：科学家对哺乳动物成熟红细胞膜进行了化学成分分析 方法： 资料二 化学分析表明： 脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多 二、对细胞膜成分的探索 选材原因：因为哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器，所以没有核膜和细胞器膜，吸水涨破后获得的膜是纯净的细胞膜。 （有细胞壁的细胞，则需要除去细胞壁） 吸水涨破 特点：没有细胞核和众多的细胞器 大肠杆菌等原核生物也可以用于获取细胞膜，但需要用相应的酶先去掉细胞壁。 磷脂的结构 尾部(疏水) 头部(亲水) 磷酸及其衍生物 甘油 脂肪酸 C、H、O、N、P 元素： 磷脂的一端为亲水的头部，两个脂肪酸为疏水的尾部。 细胞膜成分的探索 空气 水 B A C 请根据磷脂分子的特点猜测其在空气与水界面上分布的模型。 磷脂分子在空气与水界面上分布的模型 讨论：如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？ 一瓶水里有一滴苯 17 细胞膜成分的探索 如果在细胞膜的两侧都有水的环境中，推测磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布？ 水 水 A 水 水 B 水 水 C 亲水的“头部”与 接触，疏水的“尾巴” 。 水 水 水 远离水 假说： 细胞膜中的磷脂分子排列为 。 双层 18 细胞膜成分的探索 【资料3】1925年，两位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，测得单分子层的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两层 实验结论： 思考：若用人的肝细胞，脂单分子层的面积与细胞表面积的2倍的关系？ 肝细胞内还有核膜和细胞器膜。大于 19 细胞膜成分的探索 除了脂质外，细胞膜还含有哪些成分？ 【资料4】1935年，丹尼利和戴维森发现细胞膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，已知脂滴表面如吸附有蛋白质成分时，表面张力则降低。 ≈ 假说： 细胞膜除了脂质外还可能有蛋白质 20 细胞膜成分的探索 蛋白质(%) 磷脂(%) 胆固醇（%） 糖类(%) 哺乳动物红细胞膜 49 33 10 8 小鼠肝细胞膜 44 45 8 3 大肠杆菌细胞膜 75 25 0 0 脂质（50%） 蛋白质（40%） 少量的糖类（2%~10%） 磷脂（主要） 胆固醇（动物细胞膜） 细胞膜的成分 功能越复杂的细胞膜蛋白质种类和数量越多 思考：脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的？ 【资料4】 不同生物细胞膜成分表 比较哺乳动物红细胞和大肠杆菌细胞膜的成分异同，分析哪种成分决定细胞膜功能的复杂程度？ 21 　　1．罗伯特森的发现 　　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。 　　提出假说：膜是由“＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿”构成的三层静态的统一结构。 蛋白质—脂质—蛋白质 　　三、对细胞膜结构的探索　 自主学习 22 2．人-鼠细胞融合实验 1970年，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。 实验表明：细胞膜具有＿＿＿＿＿。 流动性 　　三、对细胞膜结构的探索　 自主学习 1972年辛格（S. J. Singer）和尼克尔森（G. Nicolson）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，为多数人所接受。 　　1．细胞膜主要是由＿＿＿分子和＿＿＿＿分子构成的。 ＿＿＿＿＿＿＿＿是膜的基本支架。 　　2．蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的＿＿＿表面，有的部分或全部＿＿＿其中，有的＿＿＿于整个磷脂双分子层。 　　3．细胞膜不是静止不动的，而是＿＿＿＿＿＿＿。 磷脂 蛋白质 磷脂双分子层 镶在 嵌入 贯穿 自主学习 流动镶嵌模型的基本内容 可以侧向自由移动 大多也能运动 蛋白质 胆固醇 磷脂分子 磷脂双分子层 　　细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能非常重要。 　　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。 糖蛋白 糖脂 具有流动性 25 　　　细胞膜的结构 26 脂双层为基本骨架 细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动 磷脂 蛋白质 镶、嵌入、贯穿 流动镶嵌模型 糖类（少） 组分 物质运输等 细胞外侧 识别、信息传递等 结构特点：流动性 1.将细胞与外界环境分隔开 结构 功能 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 小结 27 　　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通过膜。 糖脂 　　　 旁栏思考 28 　　1．下图是细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列叙述正确的是（　　） 　　A．细胞膜功能的复杂性与②的种类无关 　　B．在水环境中，①可自发形成双层结构 　　C． ③在细胞的内外两侧均有分布，起到信息传递的作用 　　D．此图为电子显微镜下观察到的细胞膜亚显微结构 B 即 时 巩 固 29 　　2．细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。下列相关叙述不正确的是（　　）。 　　A．细胞膜的糖被在细胞间的信息交流中具有识别作用 　　B．细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性 　　C．细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异 　　D．磷脂双分子层不能体现细胞膜控制物质进出的选择性 D 即 时 巩 固 30 　　一、概念检测 　　1．基于对细胞膜结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。 　　（1）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。（　　） 　　（2）细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入，而对细胞有害的物质则不能进入。（　　） 　　（3）向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下个空洞。（　　） ✘ ✘ ✘ P46　练习与应用 　　2．细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是（　　） 　　A．细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜 　　B．由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜 　　C．细胞膜的蛋白质分子有物质运输功能 　　D．细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型 B P46　练习与应用 　　二、拓展应用 　　1．在解释不容易理解的陌生事物时，人们常用类比的方法，将陌生的事物与熟悉的事物作比较。有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行类比：窗纱能把昆虫挡在外面，同时窗纱的小洞又能让空气进岀。你认为这种类比有什么合理之处，有没有不妥当的地方？ 　　【提示】把细胞膜与窗纱进行类比,合理之处是说明细胞膜与窗纱一样可以允许一些物质出入，阻挡其他物质出入。这样的类比也有不妥之处。例如，窗纱是一种简单的刚性的结构，功能较单纯，细胞膜的结构和功能要复杂得多；细胞膜是活细胞的重要组成部分，活细胞的生命活动是一个主动的过程，而窗纱是没有生命的，它只能是被动地在起作用。 P46　练习与应用 　　二、拓展应用 　　2．下图是由磷脂分子构成的脂质体，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。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。 　　（1）为什么两类药物的包裹位置各不相同？ 　　【提示】由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷　　　　　脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能被稳定地　　　　　　　包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，能在水　　　　　　　中结晶的药物可稳定地包裹其中。 P46　练习与应用 　　二、拓展应用 　　2．下图是由磷脂分子构成的脂质体，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。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。 　　（2）请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何　　　　　　进入细胞内发挥作用？ 　　【提示】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融合，也可能会被细　　　　　胞以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。 P46　练习与应用 FormatFactory : www.pcfreetime.com EV录屏5.1.4软件录制 Lavf58.33.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn $$