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必修1

第1节 细胞膜的结构及功能 科学家用显微镜注射器将一种叫作伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能逸出细胞，为什么？ 细胞作为一个完整的系统，它有边界。 细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，细胞膜在生命活动中起到什么作用？ 细胞膜 细胞壁 细胞核 细胞质 叶绿体 液泡 注意：植物细胞的边界也是细胞膜，不是细胞壁，因为细胞壁的作用是维持细胞形状，具有全透性。 植物细胞的边界是什么？ 一、细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开 原始地球环境 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。 细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 细胞膜出现 意义 4 资料一：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。 思考：为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 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。 营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等） 抗体、激素等 细胞合成并分泌 废物 （CO2、尿素等） 细胞代谢产生 细胞膜的控制作用是相对的 2.控制物质进出细胞 一、细胞膜的功能 （选择透过性） 一些有害物质、部分病毒和病菌能进入细胞 3.进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 靶细胞 靶细胞 内分泌细胞 激素 血液 受体 1、化学本质：糖蛋白 接受信号的细胞 靶细胞： 受体简介： 间接交流 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） 7 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 受体 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。 一、细胞膜的功能 3.进行细胞间的信息交流 例如：精子和卵细胞的识别和结合 直接交流 8 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，如：高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接 高等植物细胞间具有胞间连丝 一、细胞膜的功能 3.进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 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 细胞膜的功能 除了以上的三种功能外，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。 作为系统的边界，细胞膜在细胞的生命活动中有多种功能。有关下图模型的说法，错误的是(　　) 新课程P60 A．图示信息主要体现了细胞膜能进行细胞间信息交流的功能B．甲细胞分泌a物质与细胞膜控制物质进出的功能有关C．乙细胞上识别a物质的受体b可以识别所有的信号分子D．b物质的主要成分是蛋白质 C 受体具有专一性 糖蛋白 C 1．废电池含有大量重金属汞、镉、锰、铅等，人们一旦食用受电池污染的土地生产的农作物或是喝了受污染的水，有毒的重金属便会进入人体细胞对人类健康造成极大的威胁。这说明(　　) 新课程P60A．构成细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层B．细胞膜的结构与细胞间的信息交流有关C．细胞膜对物质进入细胞的控制是有一定限度的D．细胞膜不具有将细胞与外界环境分隔开的功能 2．下列生理活动不能体现细胞间信息交流的是(　) 新课程P60/2A．动物分泌的激素使靶细胞的代谢活动发生改变B．人成熟的红细胞吸收水分C．精卵之间的识别与结合D．高等植物细胞间通过胞间连丝来进行信息交流 B 细胞膜的功能由他的成分和结构决定 ？ 细胞膜 非脂溶性物质 脂溶性物质 1895年欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验。 探索1 发现： 溶于脂质的物质更容易通过细胞膜 推测： 细胞膜是由脂质组成的 二、对细胞膜成分的探索 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 科学家第一次将膜从哺乳动物成熟红细胞中分离出来 红细胞的细胞膜 化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 20世纪初科学家利用哺乳动物成熟的红细胞，制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。 二、对细胞膜成分的探索 探索2 为什么挑选哺乳动物成熟的红细胞？ ①无细胞壁 ②无细胞核 ③无众多细胞器 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 标签 0 ... text has been truncated due to evaluation version limitation. 15 结构图 模型 示意图 亲水端 （头部） 疏水端 （疏水） 二、对细胞膜成分的探索 磷脂的一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾 磷酸 甘油 脂肪酸 标签 0 ... text has been truncated due to evaluation version limitation. 16 (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 A (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 。 思考： 二、对细胞膜成分的探索 1925年，两位荷兰科学家戈特（E.Gorter）和格伦德尔（F.Grendel）用丙醇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。 （磷脂双分子层） 二、对细胞膜成分的探索 探索3 由此推断出：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。 蛋白质会降低表面张力 推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质 二、对细胞膜成分的探索 探索4 20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。从而证明细胞膜中存在蛋白质。 脂质 50% 蛋白质 40% 糖类 2%-10% 二、对细胞膜成分的探索 这些物质如何组成细胞膜的呢？ 脂质 主要是磷脂和胆固醇，其中磷脂的含量最为丰富。 蛋白质 功能主要由蛋白质来承担。功能越复杂，蛋白质的种类和数量越多。 糖类 含量相较于脂质和蛋白质较少，约占2%-10%。 比例 脂质 蛋白质 糖类 50 40 10 三、对细胞膜的结构探索 资料1 1959年，罗伯特森利用电镜获得了清晰的细胞膜照片，照片显示暗—明—暗的三层结构。 提出假说：所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。他把细胞膜描述为静态的统一结构。 思考这个模型有无不妥之处？ 两层暗 一层亮 21 变形虫摄食纤毛虫 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。 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。 酵母菌出芽生殖 细胞分裂 “静态结构” Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 三 三、对细胞膜的结构探索 资料2： 1970年，荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 诱导融合 40分钟后 370C 荧光标记膜蛋白 鼠细胞 人细胞 人鼠细胞融合实验过程图 杂交细胞 结论：细胞膜上的蛋白质是可以运动的。细胞膜具有一定的流动性。 23 根据电镜照片和膜厚度的证据， 你认为蛋白质和脂质应该如何分布？ 蛋白质 磷脂 蛋白质 “蛋白质可能镶嵌在磷脂双分层之间” 三、对细胞膜的结构探索 根据罗伯特森拍摄到的细胞膜图像，测定细胞膜的厚度为7—8 nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍，而按照“三明治”模型，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20nm。 资料3 24 资料4 20世纪60年代，科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结构中蛋白颗粒在磷脂双分子层中的位置 生物膜中的蛋白质镶在、嵌入、贯穿于磷脂双分子层 三、对细胞膜的结构探索 25 磷脂分子 磷脂双分子层 蛋白质分子 糖类（糖被） 糖蛋白 糖脂 糖被 （细胞膜上的糖类分子） 糖类 + 蛋白质 — 糖蛋白 糖类 + 脂质 — 糖脂 糖被只位于细胞膜外表面，具有识别、信息传递功能 糖蛋白 三、对细胞膜的结构探索 1972年，辛格和尼科尔森根据新的观察和实验证据，提出细胞膜的流动镶嵌模型，并为大多数人接受。 资料5 27 流动镶嵌模型 成分 基本支架 蛋白质排布方式 多糖 结构特点 功能特点 脂质、蛋白质、少量糖类 磷脂双分子层 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 形成糖蛋白或糖脂，仅位于膜外侧 具有一定的流动性 选择透过性 细胞膜的不对称性 四、流动镶嵌模型的基本内容 学生自行阅读课本内容 阅读教材P44—P45关于流动镶嵌模型的基本内容，回答下列问题： ①A为_____________，是膜的基本支架； ②B为____________，镶嵌在磷脂双分子层中：有的_____在表面，有的部分或全部______，有的______磷脂双分子层； ③细胞膜具有______性：磷脂分子侧向自由移动，大多数蛋白质可以运动； ④糖类和蛋白质结合形成C( )，与脂质结合成D( )，这些糖类叫作_______，和细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有关。 A B C D 磷脂双分子层 蛋白质分子 镶 嵌入 贯穿 流动 糖被 糖蛋白 糖脂 1.下图是细胞膜亚显微结构模式图，①～③表示构成细胞膜的物质，有关说法错误的是(　　) 新课程P66/4 A．膜中的①与②是可以移动的B．图中①由两层单位膜构成C．③使细胞膜具有一定的“刚性”D．部分物质②起着生物催化剂的作用 B 2.(多选)如图是细胞膜的结构模型示意图，其中④是细胞骨架。下列叙述错误的是(　　 )新课程P223 A．①是糖脂，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递有关B．细胞膜具有流动性，表现为②③都可以侧向自由移动 C．功能越复杂的细胞膜，②的种类和数量越多D．④由蛋白质和纤维素组成，与细胞运动、分裂、分化等生命活动密切相关 ABD 糖蛋白 蛋白质 磷脂分子 细胞膜具有流动性，是因为磷脂双分子层可以侧向移动，具有流动性，膜中的大多数蛋白质分子也是可以运动的 蛋白质纤维 细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，蛋白质纤维不是蛋白质和纤维素 课堂小结 细 胞 膜 成分与结 构 功 能 2.控制物质相对进出 3.信息交流 1.将细胞与外界分隔 脂 质 蛋白质 糖 类 磷脂双分子层-基本支架 镶、嵌、贯穿 糖蛋白 功能特点 结构特点 （选择透过性） （流动性） Lavf54.6.100 $$