3.1 细胞膜的结构和功能-【打磨课】2024-2025学年高一生物同步备课课件（人教版2019必修1）

细胞膜的结构 和功能 2019人教版必修一 第3章　细胞的基本结构 WANG JUN FANG 学习目标 1 从系统与环境关系的角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。（科学思维、生命观念） 2 分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础，概述流动镶嵌模型的主要内容。（科学思维） 3 分析对细胞膜成分与结构的探索历程，认同科学理论的形成是一个科学精神、科学思维和技术手段结合下不断修正与完善的过程。（科学探究、科学思维） WANG JUN FANG 没受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可看作是一个卵细胞。认真观察下面的图片，鸡蛋黄与蛋清之间被什么结构分隔开了？ 问题探讨 讨论 据此推测，细胞膜具有什么功能？ 【提示】细胞膜作为细胞的边界， 将细胞与外界环境分隔开。 WANG JUN FANG 细胞膜的功能 任务一 阅读 P40-41 思考归纳 1.细胞膜的功能有哪些？ 2.细胞膜在控制物质进出时体现了什么功能特点？ 3.细胞间进行信息交流的方式主要有哪些？ 请大家阅读教材40-41页，思考归纳以下问题 WANG JUN FANG 任务一 细胞膜的功能 1.细胞膜的功能有哪些？ 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。意义：细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 细胞的边界就是细胞膜，也叫质膜。 推测的原始海洋景观图 （1）将细胞与外界环境分隔开 WANG JUN FANG ②分别用清水和沸水浸泡苋菜，观察水色变化 【对照说明】活细胞膜不让色素出 ①台盼蓝染色细胞 【对照说明】活细胞膜不让染料进 任务一·探究活动 思考：基于以下实验，推断细胞膜还有什么功能？ WANG JUN FANG 分隔开 任务一 细胞膜的功能 1.细胞膜的功能有哪些？ 这种控制既具有普遍性，又具有相对性。 （2）控制物质进出细胞 代谢废物 不需要的物质 营养物质物质 水 核酸 2.细胞膜在控制物质进出时体现出了什么功能特点？ 病毒细菌 (相对的) 【功能特点】 细胞膜具有选择透过性。 WANG JUN FANG 任务一 细胞膜的功能 1.细胞膜的功能有哪些？ （3）进行细胞间的信息交流 在多细胞生物体内，各个细胞都不是独立存在的，它们之间必须保持功能的协调，才能使生物体健康地生存。而这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，还依赖于细胞间的信息交流。 细胞间信息交流的方式多种多样。 WANG JUN FANG 激素 ①通过分泌信号分子的信息传递。 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。 任务一 细胞膜的功能 ①通过分泌信号分子的信息传递。 3.细胞间进行信息交流的方式主要有哪些？ WANG JUN FANG ②通过质膜接触的信息传递。 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）。 任务一 细胞膜的功能 ②通过质膜接触的信息传递。 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 受体 3.细胞间进行信息交流的方式主要有哪些？ 受体的本质：糖蛋白。 作用：具有识别作用。 特点：一种受体只能识别一种信号分子(专一性)。 分布：多在质膜外侧/里 WANG JUN FANG ③通过相邻细胞间通道的信息传递。 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。 任务一 细胞膜的功能 ③通过相邻细胞间通道的信息传递。 胞间连丝 3.细胞间进行信息交流的方式主要有哪些？ WANG JUN FANG （2）控制物质进出细胞 （3）进行细胞间的信息交流 （1）将细胞与外界环境分隔开 细胞膜的功能 【总结】细胞膜的功能 细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。 【思考】细胞膜具有什么样的结构呢？ WANG JUN FANG 任务二 阅读P42--43 思考讨论 对细胞膜成分的探索 1.根据相似相溶原理，你认为细胞膜中含有什么物质？ 2.这样的判断是推理假说还是对膜成分的提取与检测？ 3.为什么选择哺乳动物的成熟红细胞提取细胞膜？ 4.该化学分析结果能否验证欧文顿的假说是对的？ 5.根据丹尼利和戴维森的实验，你能提出什么假说？ 请大家阅读教材42-43页，思考归纳以下问题 WANG JUN FANG 1 2 3 4 1895年欧文顿探究植物细胞 膜的通透性 1.根据相似相溶原理，你认为细胞膜中含有 什么物质？ 2.这样的判断是推理（假说）还是对膜成分 的提取与检测？ 一、阅读教材42页第一段内容，思考以下问题： 溶于脂质的物质 不溶脂质的物质 推测:细胞膜是由 组成的 脂质 【提示】脂质 假说 对细胞膜成分的探索 任务二·探究活动 【提示】是推测（假说） WANG JUN FANG 1 2 3 4 1895年欧文顿探究植物细胞 膜的通透性 二、阅读教材42页第二段内容，思考以下问题： 推测:细胞膜是由 组成的 脂质 假说 对细胞膜成分的探索 任务二·探究活动 【提示】能 接着，科学家首次提纯分析 哺乳动物成熟红细胞的细胞膜 得知:______(多)、_______ 磷脂 胆固醇 提出假说 验证 3.为什么选择哺乳动物的成熟红细胞提取 细胞膜？ 【提示】哺成红细胞→吸水涨破→ 过滤离心→化学分析 【提示】优点：无细胞壁利于吸水涨破； 无核膜和众多细胞器膜干扰利于提纯细胞膜。 【补充】怎样才能获得细胞膜？ 4.该化学分析结果能否验证欧文顿的假说是 对的？ 验证假说 WANG JUN FANG 1 2 3 4 1935年丹尼利和戴维森探究 细胞膜的表面张力 推测：细胞膜除含脂质分子 分子外，可能还附有 1895年欧文顿探究植物细胞 膜的通透性 三、阅读教材42页第五段内容，思考以下问题： 推测:细胞膜是由 组成的 脂质 假说 对细胞膜成分的探索 任务二·探究活动 190X年科学家首次提纯分析 哺成红细胞膜的脂质成分 得知:______(多)、_______ 磷脂 胆固醇 提出假说 验证 验证假说 蛋白质 【提示】细胞膜除脂质外可能还附有蛋白质。 表面张力大小的测定结果 细胞膜(脂双层+？) ≈ 油脂滴+蛋白质 ＜ 油脂滴(油水界面) 如何验证该假说呢？ 假说 5.根据这个实验，你能提出什么假说？ WANG JUN FANG 1 2 3 4 1935年丹尼利和戴维森探究 细胞膜的表面张力 推测：细胞膜除含脂质分子 分子外，可能还附有 1895年欧文顿探究植物细胞 膜的通透性 三、阅读教材42页第五段内容，思考以下问题： 推测:细胞膜是由 组成的 脂质 假说 对细胞膜成分的探索 任务二·探究活动 190X年科学家首次提纯分析 哺成红细胞膜的脂质成分 得知:______(多)、_______ 磷脂 胆固醇 提出假说 验证 验证假说 蛋白质 假说 【验证假说】下表是近年科学家对多种细胞细胞膜成分的化学分析结果 质膜种类 组成成分 人体 红细胞 猪 红细胞 猪 肌细胞 猪小肠上皮 小鼠 肝细胞 变形虫 蛋白质 49 42 36 50 44 54 脂质 磷脂 43 43 60 44 52 42 胆固醇 少量 10 少量 少量 少量 少量 糖类 8 5 4 6 4 4 科学家对多种细胞细胞膜成分的化学分析结果，说明细胞膜中还有蛋白质、糖类。 验证 WANG JUN FANG 对细胞膜成分的探索 总结：细胞细胞膜成分 脂质 主要是磷脂和胆固醇，其中磷脂的含量最为丰富，大多为卵磷脂和脑磷脂。 > 蛋白质 功能主要由蛋白质来承担。功能越复杂，蛋白质的种类和数量越多。 > 糖类 糖蛋白（糖＋蛋白质）的作用：保护、润滑和识别。 糖脂（糖＋脂质） > WANG JUN FANG 任务三 阅读P43--45 思考讨论 4.罗伯特森根据电镜下看到的结构，提出了什么假说？ 6.根据资料1,你能提出什么质疑或假说？ 5.暗-亮-暗三层结构中，暗和亮分别对应什么成分？ 8.结合前面的实验，尝试总结细胞膜的结构模型？ 7.根据图片材料,你能提出什么质疑或假说？ 1.请画出多个磷脂分子在空气-水界面和水中的排布图， 进而为细胞膜上的磷脂分子的排布提出合理的假说？ 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，而在水中却自发地成双分子层？ 3.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？ 对细胞膜结构的探索 WANG JUN FANG 任务三 ▍回忆磷脂的结构组成？ 亲水的头部 疏水的尾部 脂肪酸链 磷酸基团 甘油 胆碱 对细胞膜结构的探索 WANG JUN FANG 阅读教材42页第四段内容，思考以下问题： 任务三 1.请推测并画出多个磷脂分子在空气-水界面和水中的排布图，进而为细胞膜上的磷脂分子的排布方式提出一种合理的假说？ 水面排布 水中排布 空气 水中 水 空 【提出假说】细胞膜上的磷脂呈 排列 双分子层 外水 内水 对细胞膜结构的探索 WANG JUN FANG 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，而在水中却自发地成双分子层？ 【提示】磷脂分子“头部”亲水接触水，“尾部”疏水避开水。所以在空气-水界面上铺展成单分子层，而在水中，磷脂分子内外均为水环境，磷脂分子的“尾部”相对排列在内侧，“头部”则分别朝向两侧的水环境。而细胞膜内外均为水溶液，故细胞膜上磷脂的排布类似在水中的排布。 阅读教材42页第四段内容，思考以下问题： 任务三 对细胞膜结构的探索 WANG JUN FANG 【补充】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？请画图说明。 苯 苯 水 水 水 阅读教材42页第四段内容，思考以下问题： 任务三 水 水 水 对细胞膜结构的探索 WANG JUN FANG 【提示】 ①单分子层面积=2倍红细胞表面积 ②人红细胞无核膜和细胞器膜，只有细胞膜。 3.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？ 【补充】若用蛙红细胞代替人红细胞，则单分子层面积 2×细胞膜 面积。原因是什么？ ＞ 【提示】因蛙红细胞含核膜、细胞器膜等。 阅读教材42页第四段内容，思考以下问题： 任务三 对细胞膜结构的探索 WANG JUN FANG 【提示】所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。他把细胞膜描述为静态的统一结构。 任务三 4.罗伯特森根据电镜下看到的结构，提出了什么假说？ 细胞膜结构的电镜照片 对细胞膜结构的探索 WANG JUN FANG 蛋白质 蛋白质 磷脂双分子层 【提示】 任务三 细胞膜结构的电镜照片 5.暗-亮-暗三层结构中，暗和亮分别对应什么成分？ 暗 亮 暗 对细胞膜结构的探索 WANG JUN FANG 【提示】细胞膜应该不是蛋白质—脂质—蛋白质这样的固定的三层结构。蛋白质可能分布在脂质之间。 任务三 细胞膜结构的电镜照片 6.根据资料1,你能提出什么质疑或假说？ 资料 1 细胞膜的厚度为7~8nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍。而按照“三明治”模型，若加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20nm。 对细胞膜结构的探索 WANG JUN FANG 任务三 思考：如何验证自己的假说？ 验证1 物理学家在低温下将细胞膜切开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面（冰冻蚀刻法），发现蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中。 对细胞膜结构的探索 冰冻蚀刻法 WANG JUN FANG 【提示】细胞膜不是静态的，应该是可以动的。 任务三 7.根据图片材料,你能提出什么质疑或假说？ 变形虫摄食照片 动物细胞有丝分裂模型图 对细胞膜结构的探索 WANG JUN FANG 【结构特点】 细胞膜具有流动性。 任务三 1970年，科学家将小鼠细胞和人细胞融合，并用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子。这两种细胞刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37℃下经过40 min，两种颜色的荧光均匀分布。 验证2 思考：如何验证自己的假说？ 对细胞膜结构的探索 WANG JUN FANG 科学方法 提 出 假 说 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。 WANG JUN FANG 任务三 8.结合前面的探索历程，尝试总结细胞膜的结构模型？ 1972年，辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型 对细胞膜结构的探索 WANG JUN FANG (1)细胞膜主要组成成分： (2)细胞膜的基本支架： (3)蛋白质分子分布方式： 任务三 8.结合前面的实验，尝试总结细胞膜的结构模型？ 磷脂分子和蛋白质分子 磷脂双分子层。 水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。 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。 对细胞膜结构的探索 WANG JUN FANG 任务三 8.结合前面的实验，尝试总结细胞膜的结构模型？ (4)细胞膜具有流动性的表现： 【补充】细胞膜的外表面还有糖类分子和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的功能。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。 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。 对细胞膜结构的探索 WANG JUN FANG 细胞膜的特性 对细胞膜结构的探索 2.【结构特性】--具有一定的流动性 (1)实 例: 细胞的生长、融合、变形虫的运动。 (2)结构基础: 构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。 (3)生理意义: 对于完成物质运输、生长、分裂、运动等功能非常重要。 (4)影响因素: 温度影响膜的流动性。 1.【功能特性】--选择透过性 (1)实 例: 植物对矿质元素的吸收、小肠对营养物质的吸收等。 (2)结构基础: 膜上具有专一的运输物质的蛋白质。 (3)生理意义: 控制物质进出细胞。 (4)具体表现: 水分子可以自由通过，细胞需要的离子和小分子可以通过而其他离子、小分子和大分子不能通过。 WANG JUN FANG 社会责任 乳腺癌成为全球第一大癌症 2020年，世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）发布了2020年全球最新癌症数据，预测全球新增癌症人数共计 1,929万人。其中，乳腺癌新增人数达 226万，约占新发癌症病例的 11.4%，成为「全球第一大癌症」。 目前，化疗是癌症治疗的主要手段之一，治疗过程中有较大的副作用，且治愈效果不佳，其主要原因有两点： （1）药物在体内难以突破生物膜屏障; （2）药物不能定向作用于癌细胞，对正常细胞也具有较大的毒害作用。 WANG JUN FANG 社会责任 根据细胞膜的结构模型及其特点，思考如何解决药物在体内难以突破生物膜屏障的问题，提出治疗癌症的方案。 【提示】分子靶向药物治疗指将强有力的化疗药物（如紫杉醇）包裹在脂质体中，并对脂质体表面进行修饰，以达到药物靶向识别癌细胞并突破人体生物膜屏障的目的，从而提高化疗的效果并降低其毒副作用。 WANG JUN FANG 本课小节 细胞膜的结构和功能 WANG JUN FANG 1、基于对细胞膜结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。 ①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。（ ） ②细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入，有害的物质则 不能进入。（ ） ③向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个孔洞。（ ） ④糖在细胞膜内外侧均有分布，与细胞间的识别有关。（ ） ⑤罗伯特森推测电镜下观测到细胞膜暗-亮-暗三层结构为脂质-蛋白质-脂质。( ) 2、细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是（ ） A.细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜 B.由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜 C.细胞膜的蛋白质分子有物质运输的功能 D.细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型 巩固练习 一、概念检测 × × × B × × WANG JUN FANG 巩固练习 二、拓展应用 WANG JUN FANG 教材问题参考答案 WANG JUN FANG 教材问题参考答案 WANG JUN FANG 教材问题参考答案 2.B WANG JUN FANG 感 谢 聆 听 THANK YOU WANG JUN FANG $$