3.1细胞膜的结构和功能第2课时课件-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(第2课时) 回顾旧知 细胞膜 功能 1.将细胞与外界环境分隔开 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 成分 脂质【磷脂（含量最多）和胆固醇】 蛋白质 少量糖类 通过上一课时的学习，我们一起探索了细胞膜的功能和成分，知道了，。。。。。。。 2 脂 质：约占50%, 蛋白质：约占40%, 糖 类：占2%~10% 脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢? 对细胞膜成分的研究发现,细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的。此外,还有少量的糖类。其中脂质约占细胞膜总质量的50%,蛋白质约占40%,糖类占2%~10%。 那么，脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？ 老师在大家拼的过程中看了一下，大家拼的都不太一样，我们来展示两组同学拼的样子，大家看一下和你们拼的有什么区别。 到底谁拼的更准确呢？今天我们就一起来探索一下细胞膜的结构。 3 一、细胞膜结构的探索 二、流动镶嵌模型的基本内容 第1节 细胞膜的结构与功能(第2课时) 1．细胞膜的结构的探索过程 2．流动镶嵌模型的基本内容 3. “提出假说”的科学方法 本节目标 本节重点 本节重难点 本节重点 【任务一】：阅读课本P43-P44,总结完成下列表格。（3min） 时间 科学家或实验 结论 1959年 罗伯特森 所有的细胞膜都由 三层结构构成。 1970年 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 细胞膜具有 。 1972年 辛格和尼科尔森 提出 模型。 一、细胞膜结构的探索 6 资料1：1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗结构。 一、细胞膜结构的探索 1.静态模型的建立 1959年，科学家罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗结构。随着电子显微镜技术的发展，显微镜下的图像分辨率提高了近千倍，人们才得以揭开细胞膜的神秘面纱。电子显微镜成像原理和光学显微镜相似，只不过穿过样本的不是普通光源，而是电子。观察到的样本越厚，穿透样本的电子越少，观察到的颜色就越暗。暗—亮—暗结构，这说明细胞膜的外侧结构较厚，内侧较薄。 我们知道细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，脂质和蛋白质在电镜下观察到哪个是暗的哪个是亮的？所以暗—亮—暗分别代表什么？ 7 资料1：1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗结构。 一、细胞膜结构的探索 1.静态模型的建立 推测： 生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成的三层静态的统一结构（三明治模型）。 磷脂双分子层 基于实验结果，罗伯特森认为电镜下看到的中间的亮线是两层磷脂分子，两边的暗线是蛋白质分子，蛋白质均匀连续地铺满了磷脂双分子层的表面。因此，他概括了细胞膜的结构特点，大胆的提出了“蛋白质—脂质—蛋白质”模型，我们一般简称为“三明治模型”，该模型认为，所有的细胞膜都由“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成。你们感觉这个推测对不对？罗伯特森认为这个结构式静态的还是动态的？ 8 质疑：细胞膜是静态结构吗？ 一、细胞膜结构的探索 变形虫捕食草履虫 当三明治模型无法解释细胞膜的结构特点时，科学家就需要通过新的事实和证据去准确概括细胞膜的特征，修正并完善已有的模型。 我们进一步追随科学家的脚步来看看这些问题是如何解决的 9 细胞的生长过程 变形虫的运动 质疑：细胞膜是静态结构吗？ 一、细胞膜结构的探索 细胞膜是静态结构吗？ 20世纪60年代以后,不少科学家对于细胞膜是静态的观点提出质疑:如果是这样,细胞膜的复杂功能将难以实现,就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都难以解释。 “三明治模型”把生物膜描述为静态的结构，这显然和膜功能的多样性相矛盾了。膜静态模型不能解释：细胞的生长、变形虫的变形运动等。。。 10 资料2:1970年，科学家将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合。 一、细胞膜结构的探索 2.动态模型的建立 现象: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后,两种颜色的荧光均匀分布。 11 资料2:1970年，科学家将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合。 一、细胞膜结构的探索 2.动态模型的建立 结论：细胞膜具有一定的流动性 通过这个实验结果，可以得出来什么结论呢？蛋白质位置发生了改变，就一定是蛋白质自己运动的结果吗？ 可能是蛋白质分子运动的结果，也可能是磷脂分子运动导致蛋白质分子间接产生运动） 膜上的分子是运动的，细胞膜具有一定的流动性 12 一、细胞膜结构的探索 2.动态模型的建立 观察、认识细胞膜中的磷脂的运动。 后来，还有的科学家通过标记磷脂分子，也发现了磷脂分子的位置发生了改变。 科学家发现，磷脂分子在单层磷脂中，可以侧向的运动、还可以旋转，同时还能从一层磷脂翻转到另一层磷脂上，可见，组成细胞膜的磷脂分子是可以运动的。 磷脂分子和大多数的蛋白质都可以运动，它们相互影响，共同决定了细胞膜具有流动性的结构特点。 13 资料3：随着新的技术手段(如冰冻蚀刻扫描电镜技术)不断运用于细胞膜的研究,科学家发现膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面。 一、细胞膜结构的探索 3.流动镶嵌模型的提出 蛋白质在细胞膜中如何排布? 冰冻蚀刻技术研究细胞膜结构 随着科技的发展，冰冻蚀刻扫描电镜技术让科学家如愿以偿的揭开了薄薄的细胞膜，科学家将细胞进行快速的低温冷冻，用冷刀骤然将磷脂双分子层断开。通过一定的技术处理，科学家在电子显微镜下观察到，大家来看一下，蛋白质在磷脂双分子层中的排布？ 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，还有残留下来了蛋白质随着另一层磷脂而去之后留下的窟窿，这样我们就可以得知哪些蛋白质嵌入磷脂双分子层比较深、哪些蛋白质嵌入浅。 14 资料4：1972年辛格和尼科尔森通过新的实验依据提出了流动镶嵌模型被多数人所接受。 对照课本P44-P45找出图中结构名称。 ① ② ③ ④ ⑤ 一、细胞膜结构的探索 3.流动镶嵌模型的提出 在新的观察和实验证据的基础上 15 时间 科学家或实验 结论 静态模型 的建立 罗伯特森 所有的细胞膜 都由 三层结构构成。 动态模型 的建立 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 细胞膜具有 。 流动镶嵌模型的提出 辛格、 尼科尔森 提出 。 一、细胞膜结构的探索 蛋白质—脂质—蛋白质 流动性 流动镶嵌模型 16 【科学方法——提出假说】 修正和补充 无法解释细胞膜的流动性 科学家们： 1.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； 2.用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。 eg：罗伯特森根据细胞膜的电镜图片提出细胞膜模型的假说。 细胞膜模型 流动镶嵌模型 …… 一种假说最终被接受或者否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。。。。。。细胞膜的“流动镶嵌模型”不是终点，还会随着科学的发展不断地进行修正和补充。 17 二.流动镶嵌模型的基本内容 细胞膜的基本支架是什么？ 蛋白质在细胞膜上如何分布？ 什么叫糖蛋白、糖脂、糖被？ 糖被有什么功能？ 【任务二】：阅读课本P44—P45关于流动镶嵌模型的基本内容，思考下列问题：（3min） 仔细观察一下糖类分子在细胞膜上的分布位置 咋们上节课在资料的推测过程中我们知道了，细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。根据磷脂分子的特点，推测磷脂分子在水环境中的排布方式。那这个两层为什么是头排在外面，尾部排在里面。 18 二.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 为基本支架 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、贯穿 糖类（少） 成分 内部疏水，屏障 物质运输等 细胞表面 识别、信息传递等 运动 运动 结构特点：具有一定的流动性 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） 细胞膜 细胞膜主要是由磷脂和蛋白质组成，磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架，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； 蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层的表面、有的部分或全部嵌入、有的贯穿整个磷脂双分子层，它们在物质运输方面起了重要的作用； 构成细胞膜的磷脂和大多数蛋白质分子都是可以运动的，因而细胞膜在结构上具有流动性的特点，这对细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等生命活动非常重要。 后来人们还发现，糖类物质分布在细胞膜的外表面，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切相关。 该结构模型很好的阐释了细胞膜的功能： 首先，磷脂双分子层作为细胞膜的基本支架、蛋白质不同程度的镶嵌其中，对于水溶性和细胞不选择的分子、离子有极好的屏障作用，可以实现细胞膜将细胞与外界环境分隔开的作用； 磷脂双分子层内部疏水的，脂溶性的物质很容易通过，蛋白质又参与物质的运输，磷脂和大多数蛋白质的运动可以使细胞膜发生形态、结构的改变，控制细胞需要的和不需要的物质的进出细胞，从而实现了细胞膜控制物质进出细胞的作用； 糖类物质主要分布在细胞膜的外表面，和蛋白质、脂质一起，参与识别和信息传递，进而实现细胞膜的信息交流作用。 可见，细胞膜的成分协调统一、相互配合形成有序的结构才能实现细胞膜的功能。 强调：糖类分布在细胞膜的外侧 19 二.流动镶嵌模型的基本内容 【模型构建】 各小组分工合作，根据提供的模型（磷脂分子、蛋白质分子和糖类分子）构建细胞膜的流动镶嵌模型。 磷脂分子 蛋白质分子 糖类分子 让摆的小组自己讲 20 课堂小结 细胞膜 功能 1.将细胞与外界环境分隔开 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 成分 脂质 蛋白质 少量糖类 21 课堂小结 细胞膜 功能 1.将细胞与外界环境分隔开 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 成分与结构 脂质： 蛋白质： 糖类： 磷脂双分子层——基本支架 镶、嵌、贯穿 糖被 结构特点 具有一定的流动性 功能特点 具有选择透过性 22 练习与应用 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,细胞膜上会留下一个空洞。( ) × × × 练习与应用 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 课外制作 【利用废旧物品制作生物膜模型】 25 练习与应用 3.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? 【提示】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。 相似相容原理 26 练习与应用 3.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? 【提示】】(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。 相似相容原理 27 谢谢同学们！ Lavf57.83.100 Lavf58.20.100 $$