3.1 细胞膜的结构和功能-【省心备课】2024-2025学年高一生物同步教学精品课件（人教版2019必修1）

第1节 细胞膜的结构和功能 第3章 细胞的基本结构 问题探讨 细胞的边界： 细胞膜（质膜） 国家的边界： 边防线等 人体的边界： 皮肤和黏膜 一个系统总有它的边界 蛋清是供受精卵发育的营养物质。 问题探讨 思考：为什么细胞壁不是细胞的边界？ 1.分布：植物、真菌及大多数原核细胞 3.功能：支持、保护作用 细胞壁与细胞膜结构示意图 植物：纤维素和果胶 细菌：肽聚糖 真菌：几丁质 细胞壁对要进出细胞的物质没有选择性即全透性，它不能保证细胞内部的稳定。 2.成分 植物、细菌、真菌细胞的边界还是细胞膜。 蛋清是供受精卵发育的营养物质。 01 细胞膜的功能 一、细胞膜的功能 保障了细胞_________的相对稳定 内部环境 使细胞成为_________的系统 相对独立 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段 细胞膜的出现 无机物 → 简单有机物 → 复杂有机物 → 原始生命体（有膜） 1.将细胞与外界环境分隔开 细胞壁的作用是维持细胞形状 一、细胞膜的功能 前提条件：活细胞 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 ◆ 活细胞的细胞膜具有选择透过性 细胞壁的作用是维持细胞形状 一、细胞膜的功能 资料1：科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。例如，用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。 【思考】为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 【思考】为什么用凉水洗苋菜水不变色，而炒或者煮汤汁都会变红？可能原因是什么，这一现象与细胞膜的功能有什么关系？ 资料2： 死细胞 活细胞的细胞膜可以控制物质进出，细胞不需要台盼蓝，因此活细胞不被染色。 一、细胞膜的功能 （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。 3. 进行细胞间的信息交流 距离较远的细胞 细胞壁的作用是维持细胞形状 一、细胞膜的功能 3. 进行细胞间的信息交流 (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。 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？ 细胞壁的作用是维持细胞形状 一、细胞膜的功能 3. 进行细胞间的信息交流 思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？ 胞间连丝 （3）植物细胞通过 传递信息。 通道（胞间连丝） 强调：通道交流不需要细胞膜上的受体 细胞壁的作用是维持细胞形状 一、细胞膜的功能 3. 进行细胞间的信息交流 胞间连丝 1.通过化学物质间接传递信息 3.形成通道 2.细胞膜直接接触 新冠病毒表面的S蛋白与人体细胞表面的ACE2受体的结合体现了细胞间的信息交流.（ ） × 信息交流只发生在细胞和细胞之间，不发生在细胞内或病毒与细胞之间。 细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构。( ) × 细胞壁的作用是维持细胞形状 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；而某些通过化学物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息大都依赖于细胞膜上的受体蛋白。 细胞壁的作用是维持细胞形状 二、对细胞膜成分的探索 细胞膜 非脂溶性物质 脂溶性物质 我是欧文顿，经过上万次实验我发现…… 提出假说：膜是由脂质组成的 非脂溶性物质 脂溶性物质 相似相溶原理 二、对细胞膜成分的探索 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： 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 思考:为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？ ① 动物细胞无细胞壁，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。 资料 时间：1925年 人物：戈特和格伦德尔 实验：测得一个红细胞单层分子的面积为其表面积的2倍 结论：___________________________________________ 细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。 二、对细胞膜成分的探索 二、对细胞膜成分的探索 细胞膜内外两侧的环境 细胞核 细胞膜 组织液 细胞内液 血液 为什么磷脂分子在细胞膜中必然排列为连续的两层? 【活动】 结合细胞膜内外两侧的环境，排列出细胞膜中磷脂的排列方式。 【随堂检测1】将一个细胞中的磷脂成分全部提取出来，并将其在空气—水界面上铺成单分子层，结果测得单分子层的表面积相当于原来细胞膜表面积的2倍。用下列细胞实验与此结果最相符的是（ ） A．人的肝细胞 B．大肠杆菌细胞 C．洋葱鳞片叶表皮细胞 D．鸡的红细胞 B 【解题规律】 （1）若为2倍，说明该细胞只有细胞膜。 （2）若不止有细胞膜，还有其它的生物膜 （如：细胞器膜、核膜），则大于2倍。 二、对细胞膜成分的探索 1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。 人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。 资料 推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。 Q:能否用已学知识证明细胞膜上确有蛋白质呢？ 二、对细胞膜成分的探索 时间(人物) 实验依据 结论或假说 1895年, 欧文顿 对植物细胞进行通透性实验,发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜 细胞膜是由_____组成的 20世纪初 对成熟的哺乳动物红细胞 的细胞膜进行化学分析 组成细胞膜的脂质有_____ 和_______,其中_____含量最多 脂质 磷脂 胆固醇 磷脂 1925年, 荷兰科学家 将从人的红细胞中提取的脂质铺成单分子层。其面积是红细胞表面积的__倍 细胞膜中的磷脂分子必然排 列为连续的两层 1935年, 丹尼利和 戴维森 细胞的表面张力明显低 于油—水界面的表面张力 细胞膜除含脂质分子外,可 能还附有_______ 蛋白质 2 二、对细胞膜成分的探索 细胞膜的主要成分 （约50%） （约40%）: （约2%—10%）：形成糖蛋白或糖脂，在细胞膜的外表面，糖蛋白具有保护、润滑和细胞识别的作用 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的_____和______越多. （主要） （动物细胞膜） 种类 数量 糖类 脂质 蛋白质 磷脂 胆固醇 二、对细胞膜成分的探索 膜的主要成分是脂质和蛋白质 细胞膜主要成分：脂质和蛋白质√（糖类×） 二、对细胞膜成分的探索 【资料】 时间：1959年 人物：罗伯特森 实验：在_____下看到细胞膜的 ____________ 三层结构 细胞膜是_______________________三层结构构成的______结构。 提出假说： 电镜 “暗—亮—暗” “蛋白质—脂质—蛋白质” 静态 二、对细胞膜成分的探索 变形虫的摄食运动 受精卵卵裂 细胞膜是静态的观点，难以解释的现象 二、对细胞膜成分的探索 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 荧光标记法 二、对细胞膜成分的探索 流动镶嵌模型 1.发 现 者：辛格和尼科尔森 2.化学组成：主要是磷脂分子和蛋白质分子 二、对细胞膜成分的探索 1.主要由______和_______构成的； 磷脂 蛋白质 2.____________ 是膜的基本支架； 磷脂双分子层 3.蛋白质_____________________磷脂 双分子层中； 镶在、嵌入、贯穿于 4.细胞膜具有________； 流动性 对细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能具有重要 5.糖类： 功能： 位于外表面，称为糖被。与蛋白质、脂质结合成糖蛋白、糖脂。 参与细胞识别、信息传递。 意义: 二、对细胞膜成分的探索 磷脂双 分子层 磷脂分子 蛋白质分子 糖蛋白 糖脂 糖类 细胞外 细胞内 有糖蛋白一侧 1层细胞膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子 二、对细胞膜成分的探索 1、构成细胞膜的基本支架：磷脂双分子层 2、蛋白质：镶在、嵌入、贯穿磷脂双分子层 3、大多数蛋白质和磷脂都是可以运动的 二、对细胞膜成分的探索 （1）糖蛋白或糖脂分布在细胞膜外 （2）磷脂分子内外两层所含的蛋白质种类和数量 4、细胞膜内外具有不对称性 二、对细胞膜成分的探索 功能多样性的原因： 蛋白质种类和数量不同。 2.细胞膜的结构特点：具有一定的流动性 1.细胞膜的功能特点：选择透过性 如图为细胞膜结构示意图,A、B表示细胞膜的两侧。请回答下列问题: (1)该结构模型为目前被公认的细胞膜模型,名称为________________。 (2)图中1表示____________________,是细胞膜的基本支架，3是________________,可以镶、嵌、贯穿细胞膜。 (3)2是指____________，可以与蛋白质结合形成____________，图中_____________(填图中字母)侧是细胞膜的外侧,判断的理由是_________________________________________________。 (4)动物细胞吸水时1的厚度会变小,这说明1具有__________________。 流动镶嵌模型 磷脂双分子层 流动性 A A侧有糖蛋白,而糖蛋白位于细胞膜的外侧 【流动镶嵌模型】——基本内容 蛋白质 糖被 糖蛋白 板书完善 一层膜有几层磷脂双分子 一层膜有几层磷脂分子层。 31 细胞膜 功能 组成成分 流动镶嵌模型 将细胞与外界环境分隔开 控制物质进出细胞 进行细胞间的信息交流 脂 质：以磷脂为主 蛋白质：决定了细胞膜的功能 糖 类：形成糖蛋白和糖脂 主要内容 结构特点 基本支架：磷脂双分子层 蛋白质：镶嵌、贯穿、嵌入在双磷脂分子层 糖类：形成糖蛋白或糖脂 具有一定的流动性 具有一定的选择透过性 课后总结 一、概念检测 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，而对细胞有害的物质则不能进入。( ) (3)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下个空洞。( ) × × × 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功能 D.细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型 B 练习与应用 二、拓展应用 1.在解释不容易理解的陌生事物时，人们常用类比的方法，将陌生的事物与熟悉的事物作比较。有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行类比：窗纱能把昆虫挡在外面，同时窗纱的小洞又能让空气进出。你认为这种类比有什么合理之处，有没有不妥当的地方? 妥当之处： 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。 不妥之处： 例如，窗纱是一种简单的刚性的结构，功能较单一，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。 练习与应用 二、拓展应用 2.右下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。 (1)为什么两类药物的包裹位置各不相同? 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。 练习与应用 二、拓展应用 2.右下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。 (2)请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用? 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。 练习与应用 磷脂分子构成的脂质体（一种人工膜），可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。 拓展应用 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。 脂溶性的物质 能在水中结晶的药物 了解了细胞膜的结构和功能，在实际生活中有什么应用？ 37 跟踪训练 1.如图表示细胞膜的功能模式图。据图分析，下列说法不正确的是 A.功能①在生命起源过程中具有重要作用 B.功能②表示进入细胞的物质对细胞都是有利的 C.胰岛素调控生命活动可用图中③表示 D.相邻的植物细胞可通过功能④进行信息交流 √ 细胞壁的作用是维持细胞形状 跟踪训练 2.(2023·河北张家口高一期中)如图为细胞间信息交流的三种方式，下列有关叙述错误的是 A.这三种方式中都需要信号分子与细胞膜上的受体进行识别与结合 B.图甲可表示胰岛素经血液运输到靶细胞对其生命活动进行调节 C.图乙可表示同种动物精子和卵细胞之间的识别和结合 D.图丙可表示高等植物细胞间通过胞间连丝相互连接并进行信息交流 √ 细胞壁的作用是维持细胞形状 问题探讨 1.科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。此实验说明了什么？ 细胞存在边界——细胞膜 2. 在没有显微镜帮助下，日常生活中你是否感 受过细胞膜的存在，请举例。 没有受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可看作一个卵细胞。鸡蛋打碎后，蛋清会迅速平摊在桌面，朝各个方向流去，蛋黄不会，因为有细胞膜的存在。 蛋清是供受精卵发育的营养物质。 一、细胞膜的功能 2.控制物质进出细胞 进出境监管 海关 需要的物质可进入细胞， 不需要的物质不能通过细胞 相对性 伪装的“毒品” 伪装的病毒 ◆细胞膜的控制作用是相对的。 细胞壁的作用是维持细胞形状 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。 Lavf53.32.100 Lavf58.12.100 $$