3.1 细胞膜的结构和功能-2024-2025学年高一生物优质课件（人教版2019必修1）

第1节 细胞膜的结构和功能 1 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？ 活细胞的细胞膜具有选择透过性，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。 细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。 用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞 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。 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。 一、细胞膜的功能 1、细胞膜的功能 2、思考讨论 1、将细胞与外界坏境分隔开 细胞膜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。 2、控制物质进出细胞 细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞；细胞不需要的物质不容易进入细胞。 抗体、激素等物质在细胞内合成后，分泌到细胞外，细胞产生的废物也要排到细胞外；但是，细胞内有用的成分却不会轻易流失到细胞外。 细胞膜的控制作用是相对的，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病。 原始地球环境 1、细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞“社会”。如果没有信息交流，生物体不可能作为一个整体完成生命活动。细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构有关。 1、细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 （1）通过化学物质传递信息 内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素），通过血液到达全身各处，与靶细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。 （2）通过细胞直接接触传递信息 相邻两个细胞的细胞膜直接接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。 （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，高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。 1、细胞膜的功能 对细胞膜成分的探索 1895年，欧文顿（E.Overton）用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不易溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。据此推测：细胞膜是由脂质组成的。（依据相似相溶原理） 为进一步确定脂质成分的类型，利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并第一次利用哺乳动物红细胞（为什么用哺乳动物成熟的红细胞？），制备出纯净的细胞膜，并进行化学分析，得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子。磷脂的一端为亲水的头部，两个脂肪酸一端为疏水的尾，多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。 亲水的头 疏水的尾 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。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，他们发现细胞表面的张力明显低于油 - 水界面的表面张力。由于人们已发现了油脂滴表面如果附有蛋白质成分则表面张力会降低，因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。 空气 磷脂在水中的模式图 磷脂在细胞中的模式图 磷脂在空气中的模式图 对细胞膜成分的探索 讨论： 1、最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析还是通过对膜成分的提取与检测？ 最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析得出的。 2、根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气—水界面上铺展成单分子层？科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的？ 因为磷脂分子的“头部”亲水，“尾部”疏水，所以在水—空气的界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，“尾部”则朝向空气的一面。 科学家因测得从哺乳动物成熟红细胞中提取脂质，铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。 空气 对细胞膜成分的探索 讨论： 3、磷脂分子在水中能自发地形成双分子层，你如何解释这一现象？由此，你能否就细胞膜是由磷脂双分子层构成的原因作出分析？ 由于磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”，在水溶液中，朝向水的是“头部”，“尾部”受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时，磷脂分子的“尾部”相对排列在内侧，“头部”则分别朝向两侧水的环境，形成磷脂双分子层。细胞的内外环境都是水溶液，所以细胞膜磷脂分子的“头部”向着膜的内外两侧而“尾部”相对排在内侧，形成磷脂双分子层。 对细胞膜成分的探索 讨论： 4、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？ 如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂的“头部”将与水接触，“尾部”与苯接触，磷脂分子分布成单层。 磷脂分子在苯—水界面上分布的模型 苯 水 二、对细胞膜成分和结构的探索 1、细胞膜的组成成分 2、对细胞膜成分和结构的探索 1、细胞膜的组成成分 细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的。此外，还有少量的糖类。 脂质（约50%）。磷脂最丰富，动物细胞膜含有少量胆固醇。 蛋白质（约40%）。功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量就越多。 糖类（约2%~10%）。 2、对细胞膜成分和结构的探索 化学分析结果指出组成膜的脂质是磷脂和胆固醇 1972年，辛格和尼克尔森提出流动镶嵌模型 1925年，细胞膜中的脂质排列为连续的两层 1959年,罗伯特森提出的“三明治”模型：生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成的静态结构 1970年，指出细胞膜具有流动性 1895年，欧文顿： 细胞膜是由脂质组成的 1 3 2 4 6 7 1935年，丹尼利和戴维森提出细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质 5 “蛋白质-脂质-蛋白质”结构模式图 细胞膜结构的电镜照片 1、基本内容 2、特点 三、流动镶嵌模型的基本内容 1、基本内容 磷脂双分子层是膜的基本支架，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。 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，有的贯穿整个磷脂双分子层。 这些蛋白质在物质运输等方面具有重要作用。 细胞膜外表面，有糖类分子与蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。 糖被在细胞生命活动中具有重要功能。例如，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。 细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。 1、基本内容 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、运动等功能是非常重要。 2、特点 结构特点: 细胞膜具有一定的流动性。 功能特点: 细胞膜具选择透过性。 不对称性：膜两侧的分子性质和结构不相同。 科学方法 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。 提出假说 旁栏思考 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。 既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？ 帮范儿 再会 22 桃源仙居 骆集益 在水一方, track 30, disc 1 107418.18 XXX - 163 key(Don't modify):L64FU3W4YxX3ZFTmbZ+8/QfUoMJ6Rg4VDnu6/rhNalqp/2ALjZYEiRtG1rVSt06NAPVBisr10xPT+wf135pXvWXXBoG4e6lMYzjYZHyvgfv1wKX8JP3mTqafVFtoLCIgFXyh6Qf3JTO7OWhE0xfTuXgpovVsDV7aLQ4y+WhcFj2nSnJPSCcWmau1lq0zvcQYK8FAVTsxRuLzhLz+xSLtDA9f1HylF9UtQJQEWhRokooFFvNwQy2UHy9AFzKTVV0mTIEI9LXpQeDuNxcSpSRVF7rC0sditLThl33SZCZKsiU3IL4R2D//IJ4RD0X1dPc5NbURWk2yKWVR7/NINRcgZaFNgfQ2GbBU0XkSO3HrdBGsIMygOqy3xb4bojcTSknzi9MajM4ldupyQJhWWk8dZEDiWacaflsrzS69LgnRlHXQ+HG+Pu6w42XfA631hz4Bp4dnJzeHMbiVVVqmheX9TZy99WAipW2e4kThczg25R0= $$