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

论证细胞是系统 第一节 细胞膜的结构和功能 学习目标 体会科学家探索细胞膜结构的过程。 简述细胞膜流动镶嵌模型的基本内容。 简述细胞膜的功能。 学习重难点 细胞膜的功能。 细胞膜结构的探索过程的分析 流动镶嵌模型的内容 情境导入 没有什么岁月静好，不过是有人替我们负重前行;奉献、使命、责任，在我们的边防战士身上体现的淋漓尽致。 边防线作为一个国家的边界，对于国家安全十分重要。系统的边界对系统的稳定至关重要。作为最基本生命系统的细胞。它的边界是什么呢? 细胞膜的功能 任务一：结合教材问题探讨，思考一下植物细胞的边界为什么不是细胞壁呢？ 讨论： 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，应该具有什么功能？ 台盼蓝不是细胞需要的物质，活细胞的细胞膜具有选择透过性，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。 具有控制物质进出的功能。 问题探讨 细胞膜的功能 任务二：阅读教材P40-41的内容 小组合作讨论出细胞膜的功能。 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。 原始海洋 古细菌 原始生命 1.将细胞与外界环境分隔开 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。 细胞膜的功能 2.控制物质进出细胞 营养物质 水、无机盐、氨基酸、葡萄糖等。 废物 分泌物 CO2、尿素、多余的无机盐等 抗体、激素 等物质 思考：既然细胞膜可以控制物质进出细胞，为什么我们还会生病呢？ 细胞膜的功能特性：选择透过性 控制作用是相对的 例如：有些病毒、细菌也能侵入细胞，使生物体患病。 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 在多细胞生物体内，各个细胞不是孤立存在的，它们之间必需保持功能的协调。这种协调性的出现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于______的传递。 信息 趣味活动：“及时送信” 思考：你今天中午想约自己的朋友一起去打羽毛球，你会如何传递这个消息呢？ （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。 受体 血管 （1）化学物质传递信息 拓展受体： 化学本质：糖蛋白(蛋白质) 作用：接受激素等化学物质的信号 特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质） （2）细胞膜直接接触传递信息 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。 （3）通过细胞通道传递信息 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。 细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 间接交流 直接交流 通道交流 概念1：细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜。 小结 习题巩固 1.判断正误 (1)细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入细胞，而对细胞有害的物质则不能进入(　　) (2)进行细胞间的信息交流都依赖于靶细胞的细胞膜上的受体与信号分子结合(　　) (3)高等植物的胞间连丝也能使细胞间进行物质交换(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√ 习题巩固 2.如图表示细胞膜的功能模式图。据图分析，下列说法不正确的是(　　) A．功能①在生命起源过程中具有重要作用 B．功能②表示进入细胞的物质对细胞都有利 C．胰岛素调控生命活动可用图中③表示 D．相邻的高等植物细胞可通过功能④进行信息交流 B 对细胞膜成分的探索 任务三：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。 【对细胞膜成分的探索】 人物 时间 实验过程 结果 欧文顿 1895年 用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次试验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样 溶于脂质的物质 不溶于脂质的物质 细胞内 细胞外 细胞膜 推测细胞膜由脂质组成 相似相溶原理 【对细胞膜成分的探索】 人物 时间 实验过程 结果 欧文顿 1895年 用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次试验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样 推测细胞膜由脂质组成 目的 材料 实验过程 结果 通过一定的方法制备出纯净的细胞膜， 进行化学分析 确定细胞膜中脂质成分的类型 哺乳动物红细胞 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多 思考：实验材料为什么选择哺乳动物成熟红细胞？ ①动物细胞没有细胞壁 ②哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和众多的细胞器，可获得较为纯净的细胞膜 磷脂分子的结构 【对细胞膜成分的探索】 磷脂是一种由磷酸、甘油、脂肪酸等组成的分子，磷酸“头部”是亲水的，两个脂肪酸一端为疏水的“尾”部。 思考：磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？ 空气 水 思考： 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 【对细胞膜成分的探索】 人物 时间 实验过程 结果 欧文顿 1895年 用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次试验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样 推测细胞膜由脂质组成 目的 材料 实验过程 结果 通过一定的方法制备出纯净的细胞膜， 进行化学分析 确定细胞膜中脂质成分的类型 哺乳动物红细胞 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多 人物 时间 实验过程 结果 戈特 格伦德尔 1925年 用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面中铺展成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面的2倍 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 思考:如果用其他细胞膜做实验，数量关系还是2倍吗？ 其他细胞除了细胞膜外，还包含核膜和各种细胞器膜，这些膜结构中也含有磷脂分子。 【对细胞膜成分的探索】 人物 时间 实验过程 结果 欧文顿 1895年 用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次试验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样 推测细胞膜由脂质组成 目的 材料 实验过程 结果 通过一定的方法制备出纯净的细胞膜， 进行化学分析 确定细胞膜中脂质成分的类型 哺乳动物红细胞 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多 人物 时间 实验过程 结果 戈特 格伦德尔 1925年 用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面中铺展成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面的2倍 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 人物 时间 实验过程 结果 丹尼利 戴维森 1935年 研究了细胞膜的张力，发现细胞表面的张力明显低于油-水界面的表面张力 推测细胞膜可能附有蛋白质 大胆创新： 请你根据已有的知识，说出验证“细胞膜中含有蛋白质”这一假说的实验思路。 【细胞膜的成分的总结】 细胞膜 的成分 脂质（约占50%） 蛋白质（约占40%） 糖类（2%-10%） 磷脂是构成细胞膜的主要成分，此外动物细胞还有少量的胆固醇 在细胞膜行使功能时起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的数量和种类就越多 细胞膜结构的电镜照片 资料 1959年,罗伯特森（J.D.Robertsen）在电镜下看到细胞膜清晰的暗-亮-暗三层结构 蛋白质 脂质 蛋白质 ①“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构 ② 细胞膜是静态的统一结构 模型特点： 蛋白质分布对称 对细胞膜结构的探索 质疑： 阅读以下材料，指出三明治模型的不足之处，并对细胞膜的结构进行合理推测。 材料一:电子显微镜下，细胞膜的厚度约为7-8nm，是单层磷脂厚度的两倍，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20nm。 材料二：细胞的生长、变形虫的变形运动等现象不好解释 新技术带来新模型： 用荧光染料标记某种物质，利用其荧光特性，来反应研究对象的相关信息。 荧光标记技术 37℃下40min后出现了什么现象？说明什么？ 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 小鼠细胞 绿色荧光染料标记的膜蛋白 细胞融合 40min 37 ℃ 杂交细胞 红色荧光染料标记的膜蛋白 人细胞 荧光标记技术 细胞杂交技术 ①该实验直接证明蛋白质分子可以运动；蛋白质分子的运动间接说明磷脂分子也可以运动；因此该实验说明了细胞膜具有一定的流动性 ②细胞膜的流动性与温度有关。一定范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强。 在新的观察和实验证据的基础上，1972年辛格和尼科尔森提出了新的细胞膜模型——流动镶嵌模型，为多数人所接受。 任务四：阅读教材P44-45，找到流动镶嵌模型的内容 流动镶嵌模型内容 1、细胞膜主要由磷脂双分子层和蛋白质组成。细胞膜还有少量的多糖。 2、磷脂分子以疏水性尾部相对朝向膜的内侧，亲水性头部朝向膜的外侧，磷脂双分子层构成了生物膜的基本支架 一层膜 = 一层磷脂双分子层 = 2层磷脂分子层 流动镶嵌模型内容 3、蛋白质分子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，有的贯穿于整个磷脂双分子层，表现出分布的不对称性。 流动镶嵌模型 4、在细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫做糖被。 流动镶嵌模型的内容 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 糖蛋白所在的一侧是细胞膜外侧 小结 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、嵌入、贯穿 细胞膜 糖类（少） 组分 内部疏水，屏障 物质运输等 细胞表面 信息传递等 运动 运动 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 功能特点：选择透过性 习题巩固 1.判断正误 (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)膜两侧的分子性质和结构不相同，如糖蛋白只分布在细胞膜外侧(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√ 习题巩固 2.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 A 习题巩固 2.提取生物膜中的磷脂分子，将其放入水中可以形成双层磷脂分子的球形脂质体(如图所示)，它载入药物后可以将药物送入相应细胞，下列关于细胞膜和脂质体的叙述，错误的是(　　) A．磷脂分子在水中能自发形成磷脂双分子层是因为其具有亲水的“头部”和疏水的“尾部” B．在a处嵌入水溶性药物，利用脂质体与细胞膜融合的特点将药物送入细胞 C．在b处嵌入脂溶性药物，利用脂质体与细胞膜融合的特点将药物送入细胞 D．该脂质体与细胞膜融合是利用它们都具有流动性这一功能特点 D 祝大家学业有成 同学们我们下节课再见