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

授课： 人教版高中生物必修一 第三章 · 细胞的基本结构 目录 CONTENTS 01.细胞膜的功能 02.细胞膜成分的探索 03.细胞膜结构的探索 04.流动镶嵌模型 YOUR LOGO 01 细胞膜的功能 细胞膜的功能 The function of Cell Membrane 一、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 细胞膜的功能 The function of Cell Membrane ④ ①②③→细胞膜的控制作用具有普遍性。 ④环境中一些对细胞有害的物质有可能进入细胞；有些病毒、病菌也能侵入细胞使生物体患病。→ 细胞膜的控制作用具有相对性。 ② ③ 不需要或有害物质 ① 二、控制物质进出细胞 细胞膜的功能 The function of Cell Membrane 资料：施莱登和施旺在细胞学说中强调“细胞既是一个相对独立的单位，又和其他细胞构成的整体起作用”。由此说明多细胞生物体的生命活动必须依赖于细胞之间的协调配合才能完成。 【思考】细胞之间是如何实现协调配合的？ 细胞间的信息交流的方式有哪些？ 三、进行细胞间的信息交流 细胞膜的功能 The function of Cell Membrane 三、进行细胞间的信息交流 间接交流 内分泌细胞的激素（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。 激素 细胞膜的功能 The function of Cell Membrane 三、进行细胞间的信息交流 直接交流 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：精子和卵细胞之间的识别和结合。 靶细胞 发出信号的细胞 与膜结合的信号分子 膜上接受信号分子的受体 细胞膜的功能 The function of Cell Membrane 三、进行细胞间的信息交流 胞间连丝 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：高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。 胞间连丝 细胞膜的功能 The function of Cell Membrane ✽ 此外，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。 YOUR LOGO 02 对细胞膜成分的探索 细胞膜结构的探索历程 膜成分的探索 1895欧文顿 溶于脂质的物质容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。 20世纪初 利用哺乳动物成熟红细胞作为实验材料，制备出纯净的细胞膜，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。 1935丹尼利和戴维森 细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力 推测：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。 1925 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 膜是由脂质组成的 【资料1】1895年欧文顿：多种物质对膜的通透性实验，溶于脂质的物质容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。 ● ● 细胞膜 ● ● ● ● ● ● 溶于脂质的物质 ● ● 不溶于脂质的物质 提出假说：细胞膜是由脂质组成的 【资料2】 发现：（1）组成细胞膜的脂质有 和 ，其中磷脂含量最多。 磷脂 胆固醇 发现：（2）磷脂的一端为 的头，两个脂肪酸一端为 的尾，且多个磷脂分子在水中总是自发地形成 分子层。 双 亲水 疏水 【资料3】1925年戈特和格伦德尔将人的红细胞膜的脂质，在空气-水界面上将其铺展成单分子层，测得单分子层的面积约为红细胞表面积的2倍。 推测：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 水层 空气 磷脂双分子层 【资料4】1935年，英国学者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；当时人们已经知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低。 推测：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。 脂质:大约占50% 蛋白质:大约占40% 糖类:大约占2%-10% 磷脂最丰富，还有少量胆固醇 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。 思考讨论1：为什么用哺乳动物成熟的红细胞能制备出纯净的细胞膜呢？ ①无细胞壁，细胞容易吸水涨破； ②无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。 思考讨论2：如果把磷脂分子铺在水面上，它将如何在水—空气界面上排布？ 思考讨论3：如果搅动水槽中的水，迫使磷脂分子进入水溶液中，磷脂分子在水溶液中又将如何分布？ 搅动后 水溶液中 形成球状的微团 思考讨论4: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 YOUR LOGO 03 对细胞膜结构的探索 对细胞膜结构的探索 脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？ 20世纪40年代，曾有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。 对细胞膜结构的探索 脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？ 【资料】关于电镜成像：电子束照射大分子物质，散射度高，呈暗带；照射小分子物质，散射度低，呈亮带。 1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗结构。 细胞膜结构的电镜照片 细胞模型假说：所有细胞膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成的三层静态的统一结构（三明治模型）。 对细胞膜结构的探索 脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？ 你同意细胞膜是静态的观点吗？那以下现象如何解释？ 对细胞膜结构的探索 脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？ 时间：1970年 实验：荧光染料标记人和鼠细胞表面的蛋白质后，将两种细胞融合。 表明：细胞膜具有流动性。 两种颜色的荧光均匀分布 对细胞膜结构的探索 脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？ 1972年，辛格和尼科尔森提出的流动攘嵌模型，被大多数人所接受。 糖被 YOUR LOGO 04 流动镶嵌模型的基本内容 细胞膜的流动镶嵌模型 Flow Mosaic model of cell membrane 1、细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。 2、磷脂双分子层是膜的基本骨架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。 3、蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：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，有的贯穿于整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子 在物质运输等方面具有重要作用。 4、细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、 生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。 细胞膜的流动镶嵌模型 Flow Mosaic model of cell membrane 磷脂双分子层 ① 蛋白质分子 （镶、嵌、贯穿） 糖类 （糖被） 糖蛋白 糖脂 ② ③ ④ ⑤ 识别和信息交流 糖被只存在于细胞膜外侧，可以据此判断细胞膜的内外侧。 细胞膜的流动镶嵌模型 Flow Mosaic model of cell membrane 与生活中的联系： 癌症——21世纪的“第一杀手” 细胞膜的组分并不是不可变的，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。 细胞膜的流动镶嵌模型 Flow Mosaic model of cell membrane 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被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合。 ✮科学方法——提出假说 归纳·总结 Lavf58.28.100 Lavf58.28.100 Chart1 脂质 蛋白质 糖类 含量 糖类 2-10% 50 40 10 Sheet1 成分 含量 脂质 50 蛋白质 40 糖类 10 若要调整图表数据区域的大小，请拖拽区域的右下角。 $$