3.1.2 细胞膜的结构和功能(科学史)-2024-2025学年高一生物同步教学课件（人教版2019必修1）

3.1.2 细胞膜的结构和功能 第3章 细胞的基本结构 1.细胞膜的功能 2.细胞膜的成分和结构(流动镶嵌模型的基本内容) 3.对细胞膜成分和结构的探索(科学史) 学习目标 课本 42 对细胞膜成分的探索 欧文顿 脂质 脂质 磷脂 胆固醇 磷脂 2 两 蛋白质 磷脂头部亲水，尾部疏水 3 课本 42 对细胞膜成分的探索 无细胞壁、细胞核和众多的细胞器 哺乳动物成熟的红细胞 排除其他生物膜（如核膜、细胞器膜）的干扰 有利于得到 纯净的细胞膜 4 课本 42 对细胞膜成分的探索 细胞膜的两侧都有水环境存在，推测和想象一下在这样的内外侧都是水的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？ 水 水 A 水 水 B 水 水 C 亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾部”远离水 在水中形成的磷脂双分子层模式图 水 水 疏水的“尾部”相对排列在内侧， 亲水的“头部”朝向两侧的水环境，形成磷脂双分子层 5 结合磷脂分子的结构特点推测： (1)磷脂分子在水—空气界面的正确排布方式是 。 (2)根据磷脂分子的特点，解释这一现象。 提示：因为磷脂分子的“头部”亲水，“尾部”疏水，所以在空气—水的界面上，磷脂分子是“头部”向下与水面接触，“尾部”则朝向空气的一面。 A (3)磷脂分子在水环境中的正确排布方式是 (填“A”或“B”)。 B “头部”亲水 “尾部”疏水 课本 43 对细胞膜成分的探索 研究发现：细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，还有少量的糖类 判断细胞膜内外的主要依据，有则在细胞膜外侧 细胞膜的主要成分 （约50%） （约40%）: （约2%—10%） 与膜的_____有关，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的_______和________越多 种类 数量 糖类 脂质 蛋白质 磷脂 胆固醇 主要在细胞膜______，分别与蛋白质、脂质结合形成糖蛋白、糖脂。 外侧 （主要） （分布在动物细胞膜） 功能 7 课本 43 对细胞膜结构的探索 所有的细胞膜都由_____________________三层结构构成， 是一种静态的统一结构。 在__________下观察细胞膜。 细胞膜呈现清晰的___________的三层结构。 1. 1959年，罗伯特森——静态的统一结构 (1)方法 (2)现象 (3)结论 电子显微镜 暗—亮—暗 蛋白质—脂质—蛋白质 膜上的蛋白质对称地平铺在磷脂的两侧 细胞膜是一种静态的统一结构 8 课本 43 对细胞膜结构的探索 如果细胞膜是静态的，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、运动等现象都难以解释。 2. 20世纪60年代，质疑罗伯特森的静态模型 (1)理由 变形虫摄取草履虫 酵母菌出芽生殖 受精卵卵裂 (2)推测 质疑细胞膜是静态的观点，细胞膜应该能够流动。 9 正在融合的细胞 课本 43 对细胞膜结构的探索 荧光标记技术 3. 1970年人鼠细胞融合实验 (1)方法 开始一半发绿色荧光，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。 (2)现象 (3)结论 细胞膜具有流动性 红色荧光染料标记膜蛋白 绿色荧光染料标记膜蛋白 人细胞 小鼠细胞 【思考】若适当降低温度，膜蛋白最终均匀分布的时间会______(填“缩短”或“延长”)。 延长 10 课本 44 对细胞膜结构的探索 4. 1972年，辛格和尼科尔森 提出为大多数人所接受的____________ 流动镶嵌模型 11 课本 43-44 对细胞膜成分和结构的探索 1970年荧光标记人鼠细胞融合显示细胞膜具有流动性 19世纪末欧文顿推测膜由脂质组成 20世纪初化学分析得知膜主要成分是脂质和蛋白质 1925年证明细胞膜中的磷脂分子是双层的 1959年罗伯特森电镜观察推测细胞膜为三层静态统一结构 探究成分 探究结构 探究结构特点 60年代对于细胞膜是静态的观点提出质疑 1972年辛格、尼科尔森提出流动镶嵌模型 12 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。 课本 44 选择题 4.(2024·黑龙江哈尔滨三中段考)关于细胞膜的探索历程，下列叙述正确的是(　　) A.欧文顿通过对膜成分的提取和化学分析提出膜是由脂质和蛋白质组成的 B.暗—亮—暗三层结构的静态模型无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动等现象 C.人细胞和小鼠细胞的融合实验说明细胞膜中的脂质分子具有流动性 D.细胞膜功能的不同是由膜上磷脂的不同决定的 B 课本 44-45 ①有的____在磷脂双分子层____； ②有的____或____ _____磷脂双分子层中； ③有的____于____磷脂双分子层 1层生物膜 ＝__层磷脂双分子层 ＝__层磷脂分子 磷脂双分子层 蛋白质分子 （蛋白质以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中） 流动镶嵌模型的基本内容 （基本支架） 1 2 镶 表面 部分 全部 嵌入 贯穿 整个 糖蛋白 糖脂 糖被+脂质→糖脂 糖被+蛋白质→糖蛋白 细胞膜外 细胞膜内 【思考】细胞膜两侧是否对称？ 不对称 磷脂分子：头部亲水，尾部疏水 ②细胞膜的流动性在________、____、____、____等方面具有重要作用。 ①细胞膜不是静止不动的，而是具有_______，主要表现为构成膜的________可以侧向自由移动，膜中的______大多也能运动。 流动性 磷脂分子 蛋白质 物质运输 生长 分裂 运动 课本 44-45 流动镶嵌模型的基本内容 糖蛋白 磷脂双分子层 蛋白质 细胞膜外侧 细胞膜内侧 大本 41 选择题 D 3.(2024·广东广州期末)如图是某高等植物叶肉细胞细胞膜的亚显微结构模式图，①～③表示物质。下列有关叙述正确的是(　　) A.②③在细胞膜上是静止的 B.细胞识别与①无关 C.②均匀分布在细胞膜上 D.③是磷脂双分子层，是细胞膜的基本支架 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，具有屏障作用。 磷脂分子：头部亲水，尾部疏水 拓展 ①水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙(快)； ②膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜(慢)。 1.水进出磷脂双分子层速率较慢，结合细胞膜的结构分析原因。 提示：磷脂双分子层中间形成疏水区，阻碍水分子的进出。 2.实际上，水分子可快速进出细胞，分析其原因。 提示：细胞膜上的蛋白质(水通道蛋白)参与了水分子的运输。(课本P68) 大本 40 拓展 课本 40-41 细胞膜的结构特点和功能特点 区别 结构特点： 功能特点： 联系 具有一定的流动性 选择透过性 结构决定功能→膜只有具有流动性，才能表现其选择透过性，如果细胞膜中部分蛋白质充当了运输的载体，运输物质进出细胞，只有它是运动的，才能运输物质。 生物膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础 21 课本 43-45 细胞膜的结构特点和功能特点 具有一定的流动性 构成膜的 可以侧向自由移动， 大多数 也是可以运动的。 磷脂分子 蛋白质分子 变形虫运动、胞吞和胞吐、细胞融合、白细胞的吞噬作用等 温度：一定范围内，温度升高，膜流动性 。 加快 结构特点 内容 原因 实例 影响因素 22 课本 40-41 细胞膜的结构特点和功能特点 选择透过性 控制物质进出细胞 用台盼蓝染液判断细胞的死活 功能特点 内容 表现 应用 23 课本 46 课后习题 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，脂溶性的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，水溶性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)为什么两类药物的包裹位置各不相同? 大本 41 C 5.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.脂质体的形成是由于磷脂分子具有亲水端和疏水端 B.脂质体含有C、H、O、N、P五种元素 C.药物甲为脂溶性药物，药物乙为水溶性药物 D.脂质体能与细胞膜融合，这依赖于细胞膜的流动性 解析:药物甲在脂质体内部亲水环境中，为水溶性药物，药物乙包裹在两层磷脂分子之间的疏水环境中，为脂溶性药物，C错误。 课本 46 课后习题 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。（ ） ✘ ✘ ✘ 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 【变式】磷脂分子是细胞膜的基本支架。（ ） × 磷脂双分子层 B $$