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

第1节 细胞膜的结构和功能 SW生老师 SW生老师 用台盼蓝染液染色 后放大的的细胞 问题探讨 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？ 2、据此推测：细胞膜做为细胞的边界，应该具有什么功能？ ☞☞1、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。 ☞☞2、细胞膜做为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。 SW生老师 植物细胞的边界是什么呢？为什么？ 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。 植物细胞的边界是细胞膜。 ☞主要功能：支持和保护 ☞特性：全透性 一、细胞膜的功能 SW生老师 1、将细胞与外界环境分隔开 原始地球环境 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它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。 细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 SW生老师 2、控制物质进出细胞 细胞膜 细胞外 细胞内 水、无机盐、氨基酸、葡萄糖等营养物质 细胞内 核酸 对细胞有害物质病毒、病菌 抗体、激素、代谢废物（CO2、尿素等） 注意：细胞膜的控制作用是相对的。 环境中一些对细胞有害的物质有可能进入：有些病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病。 SW生老师 3、进行细胞间的信息交流 （1）通过化学物质传递信息 血管 内分泌细胞 靶细胞 激素 受体 例子：激素的作用：内分泌细胞分泌的激素，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 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 SW生老师 （2）通过细胞膜直接接触传递信息。 举例：精子和卵细胞之间的识别和结合 发出信号的细胞 信号分子 靶细胞 受体 SW生老师 （3）通过通道交流和识别 举例：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。 胞间连丝 细胞 细胞 通道 ▶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。 SW生老师 二、细胞膜成分的探索 细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的，但细胞膜非常薄，即使在高倍显微镜下依然难以看清它的真面目，人们对细胞膜化学成分的认识经历了很长的过程。 回到19世纪重温科学发现之旅…… 科学家对细胞膜成分的探索历程 SW生老师 科学家 探索内容 结论或假说 1895年 欧文顿 溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜； 不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜 20世纪初 制备出哺乳动物成熟红细胞的纯净细胞膜，进行化学分析 细胞膜是由脂质组成的 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多 SW生老师 ▶目的：为了进一步确定细胞膜中脂质成分的类型。 ▶实验：利用哺乳动物成熟的红细胞，通过一定方法制备出纯净的细胞膜，并对细胞膜进行化学成分分析。 探究 思考：为什么哺乳动物成熟的红细胞能制备出纯净的细胞膜？ ☞因为哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器。 将红细胞置于蒸馏水中，使其吸水涨破，然后离心、过滤 ▶发现：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 SW生老师 如果有一个水槽，把磷脂分子铺在水面上，磷脂分子将如何在水—空气界面上排布？ 亲水头部（磷酸） 疏水尾部（脂肪酸） SW生老师 正常情况下细胞膜一般处于什么环境？ 磷脂分子形成两层分子。 亲水头部分别在两侧朝向外部的水溶液。 疏水尾部相对排列在内部。 SW生老师 科学家 探索内容 结论或假说 戈特 和 格伦德尔 把从红细胞提取的脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好是红细胞表面积的2倍 丹尼利 和 戴维森 细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。人们已经发现油脂滴表面如果附有蛋白质则表面张力会降低 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。 SW生老师 细胞膜的成分: 脂质（约50%） 蛋白质（约40%） 糖类（约2%-10%） 磷脂（主要） 胆固醇（存在于动物细胞膜） （1）细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，还有少量糖类 （2）在组成细胞膜的脂质中，______最丰富，还有少量胆固醇 （3）功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。 磷脂 SW生老师 三、流动镶嵌模型的基本内容 探究 1959年，罗伯特森在电镜下观察到细胞膜清晰的暗 - 亮 - 暗的三层结构。 于是提出细胞膜模型的假说：所有细胞膜都是由蛋白质 - 脂质 - 蛋白质组成，他把细胞膜描述为静态的统一结构。 “蛋白质－脂质－蛋白质”的静态模型是否有缺陷？应如何修正？ SW生老师 细胞膜是静态的？ 细胞的生长过程 变形虫的运动 SW生老师 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 诱导 融合 人细胞 鼠细胞 荧光标记 蛋白质 40分钟后 370C 实验结果表明：细胞膜具有一定流动性（结构特点） 温度会影响膜的流动性 探究 SW生老师 时间：1972年 科学家：辛格(S.J.Singer) 尼科尔森(G.Nicolson) 提出假说：细胞膜的流动镶嵌模型。 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或被否定，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。 SW生老师 1.成分：磷脂、蛋白质、糖类 2.结构模型 磷脂分子 磷脂双分子层 蛋白质分子 糖蛋白 糖脂 糖被 磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架；蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中；糖类分子（也叫糖被）分别和蛋白质分子或与脂质结合形成糖蛋白、糖脂。 SW生老师 磷脂分子 磷脂双分子层 蛋白质分子 糖蛋白 糖脂 糖被 据图分析细胞膜的流动镶嵌模型中各成分的作用 （1）磷脂：磷脂构成双分子层成为细胞膜的基本支架。 （2）蛋白质：在物质运输等方面具有重要作用。 （3）糖被（糖脂、糖蛋白)：与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。 SW生老师 流动镶嵌模型 基本内容： 细胞膜的结构特点：具有流动性 1.细胞膜主要有磷脂分子和蛋白质分子构成。 2.磷脂双分子层是膜的基本支架。 3.蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入其中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，与物质运输有关。 4.细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。 细胞膜的功能特点：具有选择透过性 SW生老师 课堂总结 SW生老师 课堂练习 一、概念检测 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。（ ） × × × SW生老师 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 SW生老师 二、拓展应用 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一些物质出入，阻挡其他物质出入。这样的类比也有不妥之处。例如，窗纱是一种简单的刚性结构，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，它只能被动地起作用。 SW生老师 2.右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，脂溶性药物能稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水环境，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，也可能会以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。 SW生老师 $$