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

本节目标 细胞膜的功能 01 02 对细胞膜结构的探索 03 流动镶嵌模型的基本内容 第二章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能 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 细胞膜作为系统的边界，它在细胞的生命活动中起什么作用呢？（阅读P40-p41） 1、将细胞与外界坏境分隔开 一、细胞膜的功能 草履虫 推测的原始海洋景观图 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段 将 ,使细胞成为_________的系统，保障细胞_________的相对稳定。 相对独立 内部环境 细胞与外界环境分隔开 2、控制物质进出细胞（功能特点：具有一定的选择透过性） 细胞膜的控制作用是相对的 细胞膜 细胞外 细胞内 营养物质 细胞内 核酸 对细胞有害物质病毒、病菌 抗体、激素、代谢废物 一、细胞膜的功能 例如：有些病毒、细菌也能侵入细胞，使生物体患病。 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？ 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，所以活细胞没有被染色。死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能够通过细胞膜进入到细胞中，所以死细胞能够被染成蓝色。 细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。 2．据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？ 5 3.进行细胞间的信息交流。 一、细胞膜的功能 （1）通过 传递信息——间接传递 化学物质 内分泌细胞 靶细胞 激素 血管 受体 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。 Zx.xk （2）通过 传递信息——直接传递 细胞膜直接接触 例如： 精子和卵细胞的识别 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。 （3）通过 传递信息 细胞通道（胞间连丝） 胞间连丝 １．将细胞与外界环境分隔开 ２．控制物质进出 ３．细胞间的信息交流 （三种方式） 一、细胞膜的功能 注意： 三种信息交流的方式均发生于细胞之间，而不是细胞内部 ②通过化学物质间接传递信息 ③通过细胞间通道传递信息 ①通过细胞膜直接接触传递信息 (2019·临沂第十九中学高一月考)超滤净水器既能彻底滤除掉水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，又能保留水中原有的微量元素和矿物质，补充我们日常所需。这是试图模拟细胞膜的 A.将细胞与外界环境分隔开的功能 B.控制物质进出细胞的功能 C.细胞膜的保护功能 D.进行细胞间信息交流的功能 B p41细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。 ● ● 细胞膜 ● ● ● ● ● ● 溶于脂质的物质 ● ● 不溶于脂质的物质 发现脂质更容易通过细胞膜。 据此推测： 细胞膜是由脂质组成的 二、对生物膜成分的探索 实验(一)： 时间：1895年 人物：欧文顿 用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验。 “相似相容原理” 结论 20世纪初，科学家从哺乳动物成熟的红细胞分离出细胞膜，离心过滤并进行了化学分析 通过化学分析确定细胞膜的脂质成分有______和_______，组成膜的脂质中 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？ 磷脂 胆固醇 磷脂 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。 课本实验2 吸水涨破 结论 化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 磷脂的一端为亲水的头，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。 磷脂分子结构式 磷脂分子示意图 亲水的头 疏水的尾 时间：1925年 人物：荷兰科学家戈特和格伦德尔 实验（三）：从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面 积是细胞膜的2倍 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层的 水 空气 由此推测： 根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气一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? 结论 磷脂分子的“头部”亲水,尾部疏水,所以在水一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。 科学家因测得从红细胞中提取的脂质,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。 表面积=S 脂单分子层面积=2S 推测 细胞生活在液体环境中 想一想： 细胞膜的两侧都有水存在，两层磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？ 亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水 磷脂双分子层 水 水 1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。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。 ≈ 推测：细胞膜除了脂质外还可能有蛋白质 结论 脂质 蛋白质 少量的糖类 （50%） （40%） （2%~10%） 功能越复杂的细胞膜 蛋白质种类和数量越多 磷脂（主要） 胆固醇（动物细胞膜） 细胞膜的成分 结合教材P43第一段：概括细胞膜成分的异同 脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的？ 细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成。此外，还有少量的糖类。 时间：1959年 人物：罗伯特森（J.D.Robertsen） 实验：在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构构成 生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构 提出假说： 三、对生物膜结构的探索 细胞的生长过程 变形虫的运动 受精卵卵裂 质疑：细胞膜是静态结构吗？ 如：无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动 时间：1959年 人物：罗伯特森（J.D.Robertsen） 实验：在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构构成 “三明治”结构模型有什么不足？ 把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。 生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构 提出假说： 三、对生物膜结构的探索 细胞膜具有流动性。 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 人细胞 37℃ 40min 两种颜色的荧光均匀地分布 细胞膜具有流动性。 结论 时间： 1970年 Larry Frye等 将人和鼠的细胞膜用不同的荧光染料标记后，让两种细胞融合 人物： 实验： 22 在新的观察和实验证据的基础上，1972年辛格(S.J.Singer)和尼科尔森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型———流动镶嵌模型，为多数人所接受。 阅读教材P44—P45关于流动镶嵌模型的基本内容，回答下列问题： 细胞膜的基本支架是什么？ 蛋白质在细胞膜上如何分布？ 细胞膜具有流动性的原因是什么？ 什么叫糖蛋白、糖脂、糖被？ 糖被有什么功能？ 四.流动镶嵌模型的基本内容 四.流动镶嵌模型的基本内容 1.细胞膜主要是由 和 构成的。 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。 磷脂双分子层 磷脂分子 蛋白质分子 磷脂分子 蛋白质 磷脂双分子层 2.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，有的贯穿于整个磷脂双分子层。蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。 3.细胞膜不是静止不动的，而是具有 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、运动等功能都是非常重要的。 流动 4.细胞膜的外表面还有糖类分子，它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 。 糖脂 糖蛋白 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。 四、流动镶嵌模型的基本内容 α螺旋蛋白质 通道蛋白 蛋白质 糖类 胆固醇 糖脂 糖蛋白 蛋白质 蛋白质 磷脂双分子层为基本骨架 细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动 磷脂 蛋白质 镶嵌、嵌入、贯穿 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 结构特点：流动性 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 3.进行细胞间的信息交流 （磷脂分子自由移动，蛋白质大多也能运动） 细胞壁 五、细胞壁 1.分布： 2.成分： 3.功能： 4.性质： 无生物活性，是全通透的 植物、真菌及大多数原核细胞都有细胞壁 植物---纤维素和果胶 细菌---肽聚糖 支持和保护 为什么细胞壁不是植物细胞的边界？ 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。 真菌---几丁质 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 练习与提高 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? 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.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? (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。 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。 1.如图为细胞膜结构模型示意图，①～③表示构成细胞膜的物质，下列叙述错误的是（　　） A．①是糖蛋白 B．③是磷脂双分子层 C．细胞膜结构中只有③具有流动性 D．细胞膜的功能主要与①②的种类和数量有关 C 随堂练习 2.下列叙述中，不属于细胞膜功能的是（　　） A．控制物质进出细胞 B．进行细胞间的信息交流 C．将细胞与外界环境隔开 D．控制细胞内物质的合成 D $$