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（2019）必修1

1、生理盐水的含义是什么？在什么情况下需要用生理盐水 2、为什么科学家推测火星上曾经或者现在存在着生命？ 3、为什么糖尿病人要限制米饭和馒头的量？ 4、北京鸭每天吃的都是一些玉米、谷类、和菜叶，为何长了一身的肥肉？ 5、为什么等量的脂肪比糖类含能量多，但在一般情况下脂肪却不是生物体利用的主要能源物质？ 6、吃啥补啥有道理吗？说出理由。 7、评价食物中蛋白质成分的营养价值时，要格外注重什么？原因？ 8、评价一下广告语：一切疾病都与基因受损有关，基因是核酸片段，补充某些特定的核酸可增强基因的修复能力。 9、多糖和核酸都是由许多单体组成的多聚体，试从组成二者单体种类的角度分析，为什么核酸是遗传信息的携带者，而多糖不是？ 第二章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能 课前准备：必修一课本、双色笔、非常学案 课标要求 核心素养 1.概述细胞膜的主要功能。 2.分析细胞膜结构的探索过程，领悟科学的过程和方法。 3.了解流动镶嵌模型的基本内容。 1.生命观念——通过对细胞膜的学习建立生命的结构与功能观。 2.科学探究——领悟细胞膜结构探索过程的科学方法。 3.科学思维——流动镶嵌模型及其解读。 4 思考1： 思考2： 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 通过以上两个事实，你能提出什么假说？ 科学家曾将一种叫做伊红的物质注入到变形虫细胞内，结果发现，伊红很快扩散到整个细胞，却没有逸出细胞 解 惑 植物细胞最外层是细胞壁，其主要成分是纤维素和果胶。细胞壁不具有生命活性，而且是全透性的，因此植物细胞“系统的边界”是细胞膜而不是细胞壁。 植物细胞的细胞壁： 成分：纤维素和果胶 功能：支持和保护 特点：具有全透性 细胞膜（质膜 ）-系统的边界 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，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜。因此活细胞不被染色，死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。 7 探究点一、细胞膜的功能 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 2分钟阅读课本P40-41，总结细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 推测的原始海洋景观图 细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。 分泌物 ③ 废物 ① 2.控制物质进出细胞 CO2、尿素、多余的无机盐等。 抗体、激素等物质 水、无机盐、氨基酸、葡萄糖等。 营养物质 ② 病毒病菌 ④ ①②③表明细胞膜的控制作用具有普遍性；④有些病毒、病菌也能侵入细胞使生物体患病，表明细胞膜的控制作用具有相对性 体现了细胞膜的功能特性：选择透过性 控制的相对性 激素 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。 3.进行细胞间的信息交流 （1）通过细胞分泌化学物质完成间接交流（物质传递） 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 内分泌细胞 分泌 激素 进入 血液 血液运输 靶细胞 受体 （2）通过相邻两个细胞的细胞膜接触 （接触传递） 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 受体 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） 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 胞间 连丝 细胞 细胞 通道 通道 高等植物通过胞间连丝来传递信息 （3）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。 （通道传递） 对点练习： C 1.透析型人工肾的关键材料是一种人工合成的膜材料—血液透析膜，当病人的血液流 经人工肾时，血液透析膜把病人的代谢废物透析掉，然后干净的血液返回病人体内。这是试图模拟细胞膜的什么功能（   ） 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. 具有免疫作用的功能 D. 进行细胞间信息交流的功能 2.下列哪一项不是细胞间信息交流的方式（　　） A. 细胞分泌的激素通过血液运输将信息传递给靶细胞 B. 精子和卵细胞通过相互接触实现信息的传递 C. 细胞膜将细胞与外界环境分隔开 D. 高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接 B 14 5分钟阅读课本P42，完成表格 探究二、对生物膜成分的探索历程 时间 科学家或实验 结论 1895年 20世纪初 1925年 1935年 时间：1859年 人物：欧文顿 实验：选用500多种化学物质对动物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。 发现：凡是易溶于脂质的物质，也容易穿过膜，反之，不容易溶于脂质的物质，也不容易穿过膜。 细胞膜 溶于脂质的物质 不溶于脂质的物质 据此推测：细胞膜是由脂质组成的 目的：确定细胞膜中脂质成分的类型 实验：科学家利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析， 发现：得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 亲水头部 疏水尾部 磷脂分子在空气-水界面上铺展的情况 空气 水 独立思考！ 细胞膜中磷脂分子的排列 时间：1925年 人物：戈特和格伦德尔 实验：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，检测其面积。 发现：测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 据此推测：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 时间：1935年 人物：丹尼利和戴维森 实验：研究膜的张力 发现：细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。 （人们已经发现了油脂滴表面如果附有蛋白质成分则表面张力会降低） 据此推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质 探究二、对生物膜成分的探索历程 时间 科学家或实验 结论 1895年 欧文顿 （相似相容原理） 膜是由_________组成的 20世纪初 膜的分离实验 得知组成细胞膜的脂质有________和________，其中磷脂含量最多 1925年 脂质的提取实验 （戈特和格伦德尔） 细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的_______ 1935年 英国学者丹尼利和戴维森 细胞膜除含脂质外，可能还附有_______ 5分钟阅读课本P42，完成表格 脂质 磷脂 胆固醇 2层 蛋白质 思考 1.最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取与检测？ 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？ 3.磷脂分子在水中能自发地形成双分子层，你如何解释这一现象？ 4.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？ 最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析 因为磷脂分子的“头部”亲水。尾部疏水，所以在空气——水界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，“尾部”则朝向空气的一面。 由于磷脂分子有亲水“头部” 和疏水“尾部”，在水溶液中，朝向水的是头部，尾部受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时，磷脂分子的尾部相对排列在内侧，头部则分别朝向两侧如水的环境，形成磷脂双分子层。 头与水接触，尾与苯接触，呈单层。 23 脂质50%: 蛋白质40%: 糖类2%-10% 细胞膜的成分 （细胞膜的功能越复杂，蛋白质的种类和数量是越多） 磷脂（最丰富的）、胆固醇（动物细胞膜、极少数原核细胞） 【思考2】细胞中的成分是一成不变的吗？ 探究三、对生物膜结构的探索历程 时间 科学家或实验 结论或推测 1959年 1970年 1972年 5分钟阅读课本P43-44，根据时间轴总结细胞膜结构的探索历程 罗伯特森 蛋白质-脂质-蛋白质三层静态结构 人、鼠细胞融合实验 细胞膜具有流动性 辛格、尼克尔森 流动镶嵌模型 细胞膜具有流动性 24 20世纪40年代 1959年 20世纪60年代后 1970年 1972年 25 电镜下的细胞膜结构照片 请思考：细胞膜是静态的吗？（举例说明） 草履虫 变形虫 结论：细胞膜上的蛋白质具有一定的流动性 人细胞 鼠细胞 荧光标记 膜蛋白 诱导 融合 40分钟后 370C 1970年科学家进行荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 科学方法——提出假说 细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。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 探究四、流动镶嵌模型的基本内容 1、生物膜主要由 和 组成 2、 构成膜的基本支架。（其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧） 3、蛋白质分子有的 在磷脂双分子层表面，有的部分或全部 磷脂双分子层中，有的 整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性） 磷脂 蛋白质 磷脂双分子层 镶在 嵌入 贯穿 5、（1）细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，有些多糖与磷脂分子结合形成 。 这些糖类分子叫做 。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系） 4、生物膜的结构特点： （磷脂分子可以侧向自由运动和大多数蛋白质也能运动） 一定的流动性 糖被 糖脂 3分钟阅读课本P44-45，完成填空 成分 比例 生物膜中的特点 功能 脂质 约50% 磷脂：含量最丰富，磷脂双分子层构成细胞膜基本骨架，磷脂分子亲水的“头部”排在外侧，疏水的“尾部”排在内侧 使脂质、脂溶性物质共容易通过细胞膜（水分子或离子不能自由通过） 胆固醇：多数动物细胞核极少数原核细胞； 胆固醇合成场所是细胞质基质和内质网 调节细胞膜的流动性，增加细胞膜的为，降低水溶性物质的通透性 蛋白质 约40% 嵌在表面，嵌入和贯穿磷脂双分子层，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量越多 与细胞识别、运输、催化等功能有关 糖类 2%~10% 位于细胞膜的外表面，称为“糖被”，它和蛋白质分子结合形成糖蛋白，或与纸质结合形成糖脂 糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切联系。 糖蛋白常参与细胞识别，并可作为细胞表面标志或表面抗原 项目 特点 基础结构 生理意义 影响因素 实例 结构 特点 一定的流动性 构成细胞膜的磷脂分子和大多数但比之分子是可以运动的 细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能非常重要 主要影响因素是温度，在一定的温度范围内，温度越高细胞膜的流动性越大。但是超出一定范围，会导致细胞膜破坏 变形虫运动、受精时精子和卵细胞结合、分泌蛋白的分泌 功能特性 选择透过性 遗传特性→膜蛋白的数量和种类→选择通过性 细胞膜控制物质进出细胞 内因：细胞膜上载体的数量和数量 外因：温度、PH等 植物根系对矿质元素的吸收、肾小管的重吸收、小肠吸收营养物质 细胞膜的结构特点与功能特性 关键能力拓展 1.癌细胞的增殖与细胞膜的关系 癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关，癌细胞表面糖蛋白减少，细胞粘着性下降，易于转移。 细胞在癌变过程中，细胞膜的成分发生改变，有的产生甲胎蛋白（AFP）、癌胚抗原（CEA）等物质。因此，在检查癌细胞的验血报告单上，有AFP、CEA等检查项目。如果这些指标超过了正常值，要进一步检查，以确定体内是否出现了癌细胞 2.热词聚焦——脂质体 脂质体(liposome)是一种人工膜。在水中磷脂分子亲水头部插入水中，脂质体疏水尾部伸向空气，搅动后形成双层脂分子的球形脂质体，直径25~1000nm不等。 作用：脂质体可用于转基因，或制备的药物，利用脂质体可以和细胞膜融合的特点，将药物送入细胞内部 D 对点练习： 1.下列关于生物膜结构探索历程的说法，不正确的是（    ） A. 最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的 B. 三层结构模型认为生物膜为静态的结构 C. 流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动 D. 三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的 2.下列不符合生物膜的流动镶嵌模型的说法是（ ） A.磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性 B.每个磷脂分子的疏水端都向内 C.嵌入磷脂双分子层的蛋白质分子大多能运动 D.生物膜中的磷脂双分子和蛋白质分子之间没有联系，所以才具有流动性 D 3.脂质体是由磷脂分子构成的人工膜（如图所示），下列叙述错误的是 （ ） A.脂质体表面交联抗体，能靶向给药治疗疾病 B.为防止免疫系统识别脂质体，需要某些化学 物质修饰 C.药物甲为脂溶性药物，药物乙是水溶性药物 D.脂质体能与细胞膜融合，这依赖于细胞膜的流动性 C 37 细胞膜 细胞膜功能 1、将细胞与环境分隔开，保证细胞内部环境的相对稳定 2、控制物质出入细胞 3、进行细胞间信息交流 知识总结： 细胞膜成分 主要成分： 脂质和蛋白质，还有少量糖类 成分特点： 脂质中磷脂最丰富，功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多，糖蛋白与细胞识别有关 细胞膜结构 1、结构模型：流动镶嵌模型 2、内容 $$