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

细胞膜的结构与功能 打破鸡蛋外壳，将蛋清和蛋黄倒入培养皿中，用蓝墨水染色后清洗，刺破卵黄膜发现蛋黄没有染色，说明细胞膜什么功能？有什么意义呢？ 一、细胞膜的功能 原始地球环境 1、将细胞与外界环境分隔开—系统的边界 电子显微镜下的细胞膜 将生命物质与外界环境分隔开，使细胞成为一个相对独立的系统，细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 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： 不需要、有害的物质 （如细菌、病毒等）_____________ 2、控制物质进出细胞 以上说明细胞膜有________性，控制作用是_____的 细胞 营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等） 废物 （CO2、尿素等） 不容易进入 抗体、激素等 细胞合成并分泌 细胞代谢产生 （DNA等） × 选择透过 相对 细胞膜的功能特点：选择透过性 6 3、进行细胞间的信息交流 资料4：施莱登和施旺在细胞学说中强调“细胞既是一个相对独立的单位，又和其他细胞构成的整体起作用”。由此说明多细胞生物体的生命活动必须依赖于细胞之间的协调配合才能完成。这体现了细胞膜的什么功能呢？ 受体 血管 （1）间接交流：细胞分泌化学物质（如激素），通过膜表面的受体传递信息 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） 受体简介 接受信号的细胞 靶细胞: 靶细胞 发出信号的细胞 与膜结合的信号分子 膜上接受信号分子的受体 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。 演示 （2）直接交流：细胞膜的接触 强调：只有同种生物的精子和卵细胞能够识别和结合。 思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？ 胞间连丝 （3）高等植物细胞通过 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 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 √ 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 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 √ 对细胞间信息交流的两个认知误区 (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。 (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。 二、细胞膜成分的探索 ● ● 不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质 细胞膜 【资料4】1895年欧文顿：多种物质对膜的通透性实验，溶于脂质的物质容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。 【思考】欧文顿对细胞膜的组成成分作出怎样的推测？ 膜是由脂质组成的 相似相溶原理 【资料5】科学家利用哺乳动物成熟红细胞作为实验材料，制备出纯净的细胞膜，并对细胞膜的成分进行分析，得出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】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。 【资料6】1935年，英国学者丹尼利和戴维森发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力；当时人们已经知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低。 【思考】以上资料说明细胞膜中还可能含有什么物质？ 推测：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。 细胞膜的成分 (1)成分 _____（约50% ） _______（约40% ） 糖类（2%～10%） _____（主要 ） 胆固醇 (动物细胞膜具有) 脂质 磷脂 蛋白质 C、H、O +N （+P、N） 【资料7】神经髓鞘的蛋白质含量不仅少，而且蛋白质种类只有3种。神经髓鞘也比较简单，主要起绝缘作用。红细胞、肝细胞、大肠杆菌的细胞膜都承担着非常复杂繁多的生理功能，它们的细胞膜中蛋白质的种类和数量均较多。 细胞膜的功能主要由 决定，功能越复杂的细胞膜， 的 和 越多。 【思考】由上述材料分析，细胞膜功能的复杂程度主要与哪种成分相关联？ 蛋白质 蛋白质 种类 数量 (2)细胞膜成分与功能的关系： 三、细胞膜结构的探索 1.分析细胞膜中磷脂分子的排布特点(磷脂分子的结构如图所示) 结构图 模型 示意图 【磷脂】是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子。磷酸“头部”是亲水的，脂肪酸“尾部”是疏水的。 (2)若细胞内外均为水环境，细胞膜中的磷脂分子应如何分布？请画图表示。 水 水 (1)将磷脂放入盛有水的容器中，下列能正确反映其分布特点的是 。 A （3）如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布? 资料1 1925年戈特和格伦德尔将人的红细胞膜的脂质，在空气-水界面上将其铺展成单分子层，测得单分子层的面积约为红细胞表面积的2倍。 在水中形成的磷脂双分子层的模式图 由此他们推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 20 2.分析细胞膜中蛋白质分子的排布特点 资料2　关于电镜成像：电子束照射大分子物质，散射度高，呈暗带；照射小分子物质，散射度低，呈亮带。 (1)请根据资料1，分析罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构中蛋白质的分布方式。 蛋白质—脂质—蛋白质 静态模型 该静态模型可以解释细胞的哪些功能？不能解释哪些现象？ 蛋白质在细胞膜两侧可以帮助细胞进行物质运输等，但是错误的将细胞膜描述为静态统一的结构，无法解释细胞的生长和分裂、变形虫的运动、受精时细胞融合等。 资料3　按照“蛋白质—脂质—蛋白质”模型，细胞膜的厚度应该是单层磷脂厚度的两倍，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20 nm。但是罗伯特森电镜下的细胞膜的厚度约为7～8 nm。 (2)请根据资料2指出“蛋白质—脂质—蛋白质”模型的不足之处，并对细胞膜的结构进行合理推测。 　资料2表明：“蛋白质—脂质—蛋白质”模型中蛋白质平铺在磷脂双分子层表面形成的膜厚度与真实所测不符。因此，蛋白质不会只覆盖在磷脂双分子层两侧，可能会有蛋白质嵌入磷脂双分子层。 资料4　20世纪60年代，冰冻蚀刻技术得到了应用。科学家将细胞进行快速低温冷冻，用冷刀将细胞标本骤然冲断开。这时，磷脂双分子层的疏水端裂开，从而显示出蛋白质颗粒在膜之中的真实分布情况。通过一定的技术处理，科学家在电子显微镜下观察到，细胞膜的外层磷脂和内层磷脂表面都有凸起的蛋白质颗粒，还有蛋白质随着另一层磷脂离开之后留下的窟窿。 (3)通过冰冻蚀刻实验结果，你可以得出什么结论？ 　蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于磷脂双分子层。 【资料5】1970年，用不同颜色荧光染料标记分别标记人的细胞和鼠的细胞，然后将人—鼠细胞融合，一段时间后，不同颜色的荧光染料均匀分布在融合细胞膜表面。 (4)通过人—鼠细胞融合的结果，可以得出什么结论？ 细胞膜具有流动性 A.构成细胞膜的主要成分是蛋白质、 脂质和糖类 B.细胞膜中的脂质和蛋白质含量的变 化与细胞膜的功能有关 C.细胞膜的功能越简单，所含蛋白质 的数量越多 D.蛋白质在进行细胞间的信息交流中 具有重要作用 3.如图表示各种细胞膜组成成分的含量，图示能说明的是 √ 四、流动镶嵌模型的基本内容 A B C (1)图中A 磷脂双分子层 可侧向自由移动 基本支架 名称：____________ 作用：膜的__________ 特点：______________ 1972年，辛格和尼科尔森根据前人的研究结果，提出了“流动镶嵌模型”,被大多数人接受。 结构模型 (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 蛋白质分子 嵌入 贯穿 运动 A B C 结构模型 结构模型 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 结构特点 流动性 磷脂分子 蛋白质 决定 功能特点：选择透过性 脂双层为基本骨架 磷脂 蛋白质 镶嵌、嵌入、贯穿 细胞膜 糖类(少) 组分 内部疏水，屏障 物质运输等 细胞表面 信息传递等 1.将细胞与外界环境分隔开 结构 功能 2.控制物质进出细胞 (选择透过性) 3.进行细胞间的信息交流 辛格和尼科尔森提出流动镶嵌模型 流动性 细胞膜（质膜） 流动镶嵌结构模型 将细胞和外界环境分开 控制物质进出细胞 进行细胞间的信息交流 磷脂双分子层构成膜的基本支架 蛋白质镶嵌在磷脂双分子层上 构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动 磷脂 蛋白质 糖类 功能 成分 糖被 主要内容 普遍认可 的结构模型 构成 主要和贯穿型蛋白质有关 随堂练习 In-class practice √ × (1) 细胞膜的成分为脂质、蛋白质和糖类 (2013北京卷) (2)构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇(2010·山东卷) (3)细胞膜含有糖脂和糖蛋白(2011海南卷) (4)变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同(2012广东卷) (5)生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定(2010山东卷) (6)胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性(2010全国卷) (7)细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的(2011海南卷) √ × √ √ √ 33 1.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。 1.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：脂美质体到达细胞后，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。 验证细胞膜具有控制物质进出的功能 a.思路及结果 b.结论： 细胞膜具有控制物质进出的功能。 鉴别动物细胞是否死亡 c.应用： 用台盼蓝染液对动物细胞染色，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会被着色。 —— 染色排除法。 FormatFactory : www.pcfreetime.com $$