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

第三章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能 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？ 控制物质进出细胞 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。 问题探讨 活细胞的细胞膜具有选择透过性，染料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。死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的能力，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。 本节聚焦: 细胞膜有哪些主要功能？ 流动镶嵌模型的基本内容是什么？ 通过对细胞膜结构探索过程的分析，你对科学的过程和方法有哪些领悟？ 一、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.进行细胞间信息交流 ①通过体液运送化学物质 ②通过细胞膜直接接触 ③通过细胞间通道 一、细胞膜的功能 细胞膜将生命物质与海洋环境相互分隔开来 产生了原始的细胞 保障了细胞内部环境的相对稳定 功能1：将细胞与外界环境分隔开来 谷丙转氨酶（ALT）合成并主要存在于肝细胞中，肝细胞内谷丙转氨酶的浓度比血浆高1000～3000倍，血浆中含量极少，只要有1%的肝细胞坏死，便可使血浆中谷丙转氨酶指标增高1倍。因此血浆谷丙转氨酶被世界卫生组织推荐为肝功能损害最敏感的检测指标。这个资料体现了细胞膜的什么功能？ 一、细胞膜的功能 细胞需要的 细胞产生的 抗体、激素等分泌物 有害物质，如 下图为细胞膜控制物质进出的模式图，自主阅读教材P40并完成学案（探究一）（填空并用箭头方向示意物质进出方向） 相对控制作用 细胞膜（功能特性：选择透过性） 营养物质 代谢废物 病菌、病毒 功能2：控制物质进出细胞 菠菜 一、细胞膜的功能 联系生活 活细胞 死细胞 细胞膜被破坏，叶绿素等色素释放出来 苋菜 用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜汤，汤却是红色的，这个现象体现了细胞膜的什么功能？ 将大量鸡的卵细胞和鸡的精子、以及与鸡亲缘关系较远的生物的精子混合在一起，并在适宜条件下培养，发现只有鸡的精子能和鸡的卵细胞相互结合。这个现象说明了什么？ 资料分析 功能3：进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 内分泌细胞 激素 靶细胞 血管 靶细胞 方式一、物质传递 受体 实例：胰岛素从胰岛B细胞的细胞膜释放后，随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜上的相应受体结合，将信息传递给靶细胞。 功能3：进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 功能3：进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 方式二、接触传递 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 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。 如：精子和卵细胞之间的结合 功能3：进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 方式三、通道传递 植物细胞：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：高等植物细胞间通过胞间连丝相互连接进行信息交流。 二、对膜成分的探索 二、对细胞膜成分的探索 【自主阅读】请同学们自主阅读教材P42相关科学史，感悟科学探究的基本思路和方法，沿时间线梳理并完善下列内容 推测： 细胞膜是由 组成的 组成细胞膜的脂质有 和 其中 含量最多 推断： 细胞膜中的磷脂分子排列为连续的 层 推测： 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有 脂质 磷脂 胆固醇 磷脂 两 蛋白质 1895年 欧文顿的研究 制备细胞膜 进行化学分析 1925年 戈特、格伦德尔 提取脂质、铺展实验 1935年 丹尼利、戴维森 细胞膜张力研究 二、对细胞膜成分的探索 1895年 欧文顿的研究 制备细胞膜 进行化学分析 思考： 1、欧文顿最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析还是对膜成分的提取与检测？ 发现现象：溶于脂质的物质容易穿过细胞膜，不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜。 依据：相似相溶原理 推断：细胞膜由脂质组成 细胞膜 化学学科交叉： 相似相溶原理通俗地讲，即分子结构越相似的物质，越容易互相溶解。 溶于脂质的物质 不溶于脂质的物质 二、对细胞膜成分的探索 1895年 欧文顿的研究 制备细胞膜 进行化学分析 现象： 脂溶性物质容易通过细胞膜 分析推理： 细胞膜由脂质构成 实验验证： 提取哺乳动物成熟红细胞的细胞膜，进行化学分析 科学思维——推理 推理是由一个或几个已知的判断推出一个新的判断的思维形式，在科学研究中具有极其重要的作用。 注意：如果不能考察某类事物的全部对象，只根据部分对象作出推理，推理不一定完全可靠。 二、对细胞膜成分的探索 1925年 戈特、格伦德尔 提取脂质、铺展实验 已有研究： 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 提出问题：磷脂在细胞膜中如何排布呢？ 亲水的头部（极性） 疏水的尾部 （非极性） 用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气——水界面上铺展成単分子层。 甘油 脂肪酸 二、对细胞膜成分的探索 1925年 戈特、格伦德尔 提取脂质、铺展实验 已有研究： 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：科学家如何推导出“磷脂分子在细胞膜中排列为连续的两层”？ 空气 水 用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气——水界面上铺展成単分子层。 単分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 推断： 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 细胞内外都是水环境，磷脂分子如何排布成两层呢？ 二、对细胞膜成分的探索 1895年 欧文顿的研究 制备细胞膜 进行化学分析 1925年 戈特、格伦德尔 提取脂质、铺展实验 1935年 丹尼利、戴维森 细胞膜张力研究 现象： 细胞的表面张力明显低于油-水界面的张力 已有研究： 油脂滴表面若吸附有蛋白质，则表面张力会降低 推测： 细胞膜成分除了有脂质外，还有蛋白质 细胞膜的成分 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多 二、对细胞膜成分的探索 细胞膜的成分 二、对细胞膜成分的探索 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。 脂质：磷脂（主要）和胆固醇 蛋白质：在细胞膜行使功能时起重要作用 糖类：多糖 这些成分如何有序地组成细胞膜的结构呢？ 1.1959年罗伯特森在电镜下发现了什么结构？ 2.他提出了什么假说？有什么特点？ 3.人们都相信他的这个模型吗？ 暗-亮-暗 蛋白质-脂质-蛋白质。 静态的统一模型 1960年代有人质疑：不能解释细胞的变形和细胞生长 二、对细胞膜成分的探索 人细胞 鼠细胞 荧光标记 膜蛋白 诱导融合 40分钟后 370C 1970年人鼠荧光标记 1.在实验中科学家用了什么新的科学方法来研究细胞膜上的蛋白质的运动？ 2.这个实验证据表明了什么？ 细胞膜具有一定的流动性 贯穿磷脂双分子层 嵌入在磷脂双分子层中 磷脂分子 磷脂双分子层，基本骨架 镶在膜表层 糖蛋白 外 内 磷脂双分子层构成膜的基本支架 磷脂的疏水尾部决定了水溶性极性分子或离子难以通过——屏障作用 蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中 镶嵌的具体方式：嵌入、镶或贯穿 功能越复杂的膜，蛋白质的含量越多 膜具有流动性 组成膜的磷脂分子（如侧向移动）和大部分蛋白质分子可以运动 膜的流动性对于膜执行功能非常重要 模拟题提示： 镶嵌（mosaic）是对蛋白质和磷脂结合方式的统称。模拟题把“镶嵌”理解成“镶＋嵌入”。 三.流动镶嵌模型的基本内容 三.流动镶嵌模型的基本内容 （1）基本支架：_______________。其内部是磷脂分子的_______端，______性分子或离子不能自由通过，具有屏障作用。 （2）蛋白质分子以不同方式 在磷脂双分子层中。蛋白质分子在 方面有重要作用。 磷脂双分子层 疏水 水溶 镶嵌 物质运输 (3)细胞膜具有 ：磷脂分子可以侧向自由移动，膜中蛋白质大多也能运动。 （4）细胞膜的外表面有 。与细胞表面的识别和细胞间的信息交流有关。 糖被 流动性 1.3.2.3 流动镶嵌模型的主要内容 糖被是指细胞膜外表面的糖类分子，与细胞表面识别和细胞间信息传递密切相关 模拟题提示： 原教材认为糖被是细胞膜外的糖蛋白。模拟题不一定能及时更正该说法。 注意糖被位于细胞膜外侧。 ①组成成分：______________________ ②基本支架：______________________ ③蛋白质分布：____________________ ④结构特点：______________________ ⑥糖被：__________________________ 脂质、蛋白质、糖类 磷脂双分子层 镶在、嵌入、贯穿 膜具有流动性 与细胞识别、细胞间的信息交流有关 三、流动镶嵌模型基本内容： 磷脂分子可以运动，蛋白质大多能运动 人鼠细胞融合实验，变形虫运动，白细胞吞噬病菌 ⑤原因分析：___________________ ⑦实例：__________________________ 四、细胞壁 植物细胞、细菌等的最外侧是细胞壁，细胞壁是细胞的边界吗? 四、细胞壁 1、细胞壁成分： 植物：纤维素和果胶 细菌：肽聚糖 真菌：几丁质 2、功能： ①保护作用 ②支持作用：细胞壁具有较强坚韧支撑性，可维持细胞的形态 3、特性： 对要进出的物质没有选择透过性（即是全透性） 植物细胞壁为什么不是植物细胞的边界，这与细胞壁松散的结构相关。 延伸思考 1、制备纯净的细胞膜常用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，选用此种材料的好处是？ （提示：细胞核有核膜、线粒体等细胞器有的也有膜结构） 哺乳动物成熟的红细胞无细胞壁、细胞核和各种具膜结构的细胞器 2、植物细胞最外层结构是细胞壁，为什么不把植物细胞壁称为植物细胞的边界？（作为边界应该要有怎样的功能？） 小结： 1. (1)× (2)× (3)× 2. B 拓展应用 1. 把细胞膜与窗纱进行类比，合理之处是说明细胞膜与窗纱一样可以允许一些物质出入，阻挡其他物质出入。 这样的类比也有不妥之处。 例如，窗纱是一种简单的刚性的结构，功能较单纯，细胞膜的结构和功能要复杂得多；细胞膜是活细胞的重要组成部分，活细胞的生命活动是一个主动的过程，而窗纱是没有生命的，它只能是被动地在起作用。 2. (1) 由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。 (2) 由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。 　一、细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开 使细胞成为①　 　的系统,保障细胞②　 　的相对稳定。 2.控制物质进出细胞 相对独立 内部环境 营养物质 抗体 废物 核酸 3.进行细胞间的信息交流 (1)通过⑦　 　交流。如:内分泌细胞分泌的激素作用于靶细胞。 (2)通过⑧　 　相互接触交流。如:精子和卵细胞之间的识别和结合。 (3)通过通道交流。如:植物细胞的⑨　 　。 化学物质 细胞膜 胞间连丝 二、对细胞膜成分的探索 1.细胞膜成分的探索过程 时间 科学家或实验 结论 1895年 欧文顿 细胞膜是由⑩__________组成的 20世纪初 以卵细胞等为实验材料进行膜的分离实验 组成细胞膜的脂质中有磷脂和胆固醇,其中磷脂含量最多 1925年 戈特和格伦德尔的提取脂质实验 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的 ⑪_____________ 1935年 丹尼利和戴维森研究细胞膜的张力实验 推测细胞膜除含脂质分子外,可能还附有 ⑫_____________ 脂质 蛋白质 两层 2.细胞膜的成分 3.细胞膜成分与功能的关系:功能越复杂的细胞膜, ⑭__________的种类和数量越多。 磷脂 蛋白质 三、对细胞膜结构的探索历程 时间 科学家或实验 结论 1959年 罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的⑮______________的三层结构 所有的细胞膜都由⑯______________________三层结构构成,把细胞膜描述为⑰_____________的统一结构 1970年 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 细胞膜具有⑱_____________ 1972年 辛格和尼科尔森 提出细胞膜的⑲___________模型 暗—亮—暗 流动镶嵌 蛋白质-脂质-蛋白质 静态 流动性 流动性 磷脂分子 蛋白质分　 磷脂双分子层 基本支架 蛋白质 运动的 糖蛋白 外表面 细胞识别 流动性 Lavf57.62.100 Tencent APD MTS Lavf56.40.101 Tencent APD MTS Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 $$