3.1 细胞膜的结构和功能（教学课件）-2024-2025学年高一生物上学期同步优质教学课件（人教版2019必修1）

第1节 细胞膜的结构和功能 高中生物学 第三章 细胞的基本结构 人教版 2019 目录 课堂小结 04 课堂练习 情境导入 02 03 素养目标 01 05 探究新知 一、细胞膜的功能 二、对细胞膜成分和结构的探索 三、流动镶嵌模型的基本内容 学习目标 核心素养 1.熟练掌握细胞膜的功能。 2.简述细胞膜成分和结构的探索过程。 3.熟记流动镶嵌模型的基本内容。 1.通过细胞膜功能，及流动镶嵌模型的学习建立结构与功能观。（生命观念） 2.制备细胞膜的方法及细胞膜成分的鉴定。（科学探究） 3.通过学习细胞膜结构的探索，体会科学发现的艰难，为科学奉献精神。（社会责任） 素养目标 情境导入 思考 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。 死细胞 为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 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。 细胞膜具有什么功能呢？ ◆特性：全透性。 ◆主要功能：支持和保护。 ◆主要组成成分： 果胶和纤维素。 一、细胞膜的功能 细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜,也叫质膜。 细胞膜（质膜）是细胞的边界 思考：植物细胞最外面是细胞壁，植物细胞的边界是否是细胞壁？ 植物细胞 植物的细胞壁起支持和保护的作用，具有全透性， 并不能控制物质进出细胞，所以不是真正的边界。 植物、细菌、真菌细胞的边界还是细胞膜。 一、细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开 (1)对细胞本身的意义： 保障细胞 的相对稳定，并成为 的系统。 (2)在进化方面的意义： 是生命起源过程中至关重要的阶段， 它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞。 ◆ ◆ 内部环境 相对独立 膜的出现 推测的原始海洋景观图 前提条件：活细胞 一、细胞膜的功能 2.控制物质进出细胞 细胞 需要的营养物质 可以进入 不需要的物质 不易进入 代谢废物 排出 抗体、激素 等物质 分泌出去 病菌、病毒等 可能侵入 ◆细胞膜的控制作用是相对的。 细胞膜的功能特性： 选择透过性 ◆ （1）化学物质（间接交流）： 细胞通过分泌化学物质（如激素），与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。 ◆靶细胞：接受信号的细胞 ◆受体：靶细胞膜上与信号特异性结合的位点。 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：专一性(一种受体只能识别一种或者一类物质) 有些小分子（如性激素）的受体位于细胞内。 一、细胞膜的功能 3. 进行细胞间的信息交流 受体 信号分子 (2)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。 一、细胞膜的功能 3. 进行细胞间的信息交流 如（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？ 受体 胞间连丝 强调：通道交流不需要细胞膜上的受体。 除了以上三种功能外，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。 一、细胞膜的功能 3. 进行细胞间的信息交流 （3）植物细胞通过 传递信息。 通道（胞间连丝） 胞间连丝 一、细胞膜的功能 3. 进行细胞间的信息交流 注意 ◆(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； 1.欧文顿发现： 非脂溶性物质不容易通过细胞膜，脂溶性物质容易通过细胞膜。相似相溶原理 据此推测： 。 细胞膜是由脂质组成的 科学家利用 ，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。 2.为了进一步确定细胞膜中脂质成分的类型： 得知： 组成细胞膜的脂质有______和________，其中_______含量最多。 胆固醇 磷脂 磷脂 哺乳动物成熟的红细胞 二、对细胞膜成分的探索 思考.讨论 思考:为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？ 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。 磷脂是组成细胞的主要脂质，是一种由甘油、脂肪酸、和磷酸等所组成的分子。它有一个亲水磷酸“头”部，和一个疏水的脂肪酸的“尾”部。 多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。 脂肪分子结构式 磷脂分子结构式 胆碱 磷酸 甘油 磷酸 衍生物 脂肪酸 头部 尾部 极性、亲水 非极性、疏水 磷脂分子模型 磷脂分子示意图 二、对细胞膜成分的探索 空气 水 B A C ①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 ②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？ 二、对细胞膜成分的探索 ③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？ 细胞 水 水 假说： 细胞膜中的磷脂分子排列为 。 双层 一瓶水里有一滴苯 14 3.1925年戈特和格伦德尔： 用_____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恰为红细胞表面积的 。 丙酮 2倍 据此推断：________________________________________ 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 二、对细胞膜成分的探索 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？ 大于,肝细胞内还有核膜和细胞器膜。原核细胞的细胞膜是2倍关系。 除了脂质外，细胞膜还含有哪些成分？ （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。 二、对细胞膜成分的探索 据此推断：_______________________________________ 细胞膜除脂质分子外，可能还附有蛋白质 细胞膜的成分 主要是磷脂、少量胆固醇（动物细胞膜） 在细胞膜行使功能时起重要作用 功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多 与蛋白质结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂。与细胞识别和信息传递有关。 脂 质： （50%） 蛋白质： （40%） 糖 类： （2%-10%） 小结： 思考：脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的？ 注：细胞膜的成分并不是一成不变的，如细胞癌变时，糖蛋白含量下降。 16 1.1959年，罗伯特森： _____下看到了细胞膜清晰的___________ 三层结构，他结合其他科学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说。 电镜 暗—亮—暗 罗伯特森假说内容： 生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质” 三层结构构成静态的统一结构。 质疑： 把生物膜描述为静态的刚性结构， 这显然与膜功能的多样性相矛盾。 无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动。 三、细胞膜结构的探索 2.人—鼠细胞融合实验 人细胞 红色荧光染料标记的膜蛋白 绿色荧光染料标记的膜蛋白 小鼠细胞 细胞融合 杂交细胞 37 ℃ 40min 结论：____________________________________________________ 蛋白质分子是可以运动的,说明细胞膜具有流动性。 （在一定范围内，温度升高，流动性增强） 细胞膜的结构特点：具有一定流动性 3.辛格(S.J.Singer) 、尼科尔森(G.Nicolson)： 提出的流动镶嵌模型为多数人所接受。 三、细胞膜结构的探索 荧光标记法 名称：____________ 作用：膜的__________ 特点： 。 A B C ①图中A 磷脂双分子层 内部疏水，水溶性分子或离子不能自由通过可侧向自由移动 基本支架 细胞膜主要由磷脂和蛋白质组成 四、细胞膜流动镶嵌模型的基本内容 1.结构模型 1层细胞膜 1层磷脂双分子层 2层磷脂分子 四、细胞膜流动镶嵌模型的基本内容 拓展归纳 磷脂分子、磷脂双分子层和细胞膜的关系 （1）结构关系: （2）数量关系: 磷脂分子 磷脂双分子层 细胞膜 聚集成两层 头向外，尾向内 ＋蛋白质等 相当于 相当于 A B C ②图中B 名称：___________ 三种位置 镶在磷脂双分子层表面 部分或全部_____磷脂双分子层中 _____于整个磷脂双分子层 特点：大多数蛋白质分子是可以_____的 蛋白质 嵌入 贯穿 运动 四、细胞膜流动镶嵌模型的基本内容 1.结构模型 蛋白质分子不均匀分布，体现了膜结构的不对称性 A B C ③图中C 名称：糖类分子(糖被)， 能和蛋白质结合(糖蛋白)或与脂质结合(糖脂) 位置：细胞膜的____表面 作用：与细胞表面的_____、细胞间的 等功能有密切关系 外 识别 信息传递 糖蛋白 判断细胞膜外侧的依据 四、细胞膜流动镶嵌模型的基本内容 1.结构模型 四、细胞膜流动镶嵌模型的基本内容 2.结构特点 流动性 磷脂分子 蛋白质 结构特点 特点：具有 。 原因：组成细胞膜的 和 大都是运动的 。 分泌蛋白的分泌、变形虫的运动、吞噬细胞的吞噬 细胞膜的流动性是其表现选择透过性的结构基础。 四、细胞膜流动镶嵌模型的基本内容 生活联系 脂质体 1.根据磷脂分子可在水相中形成稳定脂双层膜的现象而制备的人工膜。 2. 用途：可嵌入不同的膜蛋白， 是 研究膜脂与膜蛋白生物学性质以及转基因、药物靶向的好材料。 观察图片中运载药物的脂质体的特点,为什么两类药物的包裹位置各不相同？ P46拓展应用2 课堂小结 课堂练习 C ③糖蛋白通常位于细胞膜外，发挥受体的作用 1. 1972年，辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。如图是细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列相关叙述不正确的是（ 　） A. a的疏水性确保了双层结构的稳定性 B. ①有流动性，大多数②③也可以运动 C. ③通常位于细胞膜内，发挥受体的作用 D. ②的种类和数目与细胞膜功能的复杂程度有关 课堂练习 C 水溶性药物需要放在①脂质体内部，而脂溶性药物需要放到②两层磷脂分子之间 2. 用磷脂双分子层做成的脂质体可以将药物包裹成小球，通过小球膜与细胞膜的融合将药物送入细胞，从而达到治疗疾病的目的。如图是携有特异性抗体的脂质体，它可作为靶向药物的运载体。下列说法错误的是（ 　） A. 小球膜与细胞膜的融合与膜的流动性有关 B. 脂质体上加入抗体有助于药物作用于靶细胞 C. ①处可加入脂溶性药物，②处可加入水溶性药物 D. 利用脂质体包裹，通过缓释可降低某些药物对人体的毒副作用 谢谢您的聆听 人教版 2019 $$