第3章 第1节 细胞膜的结构和功能 课件1-2024-2025学年高中生物必修1 分子与细胞同步课件PPT（人教版2019）

第1节　细胞膜的结构和功能 第3章　细胞的基本结构 生物 教学目标 ①科学思维：从系统与环境关系的角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。 ②科学思维：分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础,概述流动镶嵌模型的主要内容。 ③生命观念：分析对细胞膜成分与结构的探索历程，认同科学理论的形成是一个科学精神、科学思维和技术手段结合下不断修正与完善的过程。 教学重难点 重点： 1.细胞膜的功能。 2.流动镶嵌模型的主要内容。 难点： 1.细胞膜的结构与其组成成分的内在联系。 2.对细胞膜结构的探索历程。 导入新课 问题思考 细胞的基本结构 提示：细胞膜、细胞质、细胞核。 导入新课 问题思考 在第2章学习了组成细胞的分子，组成细胞的分子有哪些呢? 提示：水、无机盐、蛋白质、核酸、脂质、糖类。 导入新课 问题思考 细胞并不是这些分子的简单堆砌，而是通过构成一定的结构，进而形成的统一整体。 每一个系统都有一定的边界，那么细胞是否也有边界呢? 提示：有，细胞的边界是细胞膜。 一、细胞膜的功能 新课讲授 新课讲授 小实验：蛋清、蛋黄分离 实验材料：蛋清、蛋黄分离器一个(如下左图)、鸡蛋一枚、牙签一根。 实验步骤：用蛋清、蛋黄分离器将蛋黄分离出来，然后用牙签戳破蛋黄。 [探究一]细胞膜的功能 蛋清、蛋黄分离器 新课讲授 请同学们认真观察，描述实验现象并进行分析。 该实验体现了细胞膜的什么功能? [探究一]细胞膜的功能 提示：一个卵黄其实就是个细胞，因此这个膜就是细胞膜——细胞膜是真实存在的。 细胞膜是细胞的边界，能够将细胞与外界环境分隔开。 新课讲授 单细胞生物的结构特点：一个细胞就是一个个体，作为一个生物个体，为了维持生存，需要不断地与外界进行物质交换。 （1）单细胞生物通过什么结构与外界进行物质交换? [探究一]细胞膜的功能 提示：细胞能通过细胞膜与外界进行物质交换。 新课讲授 （2）哪些物质通过细胞膜进入细胞、哪些物质通过细胞膜排出细胞? [探究一]细胞膜的功能 提示：单细胞生物生命活动所需的营养物质与氧气，能通过细胞膜从外界进入细胞，代谢产生的废物和一些分泌物能通过细胞膜进入环境。 总结：细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。 新课讲授 （3）外界环境中不可避免的还存在一些有害物质、病菌和病毒等，它们能进入细胞吗? [探究一]细胞膜的功能 提示：细胞膜的控制作用具有相对性。 新课讲授 （4）多细胞生物的细胞是相互孤立的吗？如果不是，它们通过什么结构相互联系? [探究一]细胞膜的功能 提示：细胞膜还有信息交流的功能。 植物和人体细胞 新课讲授 （5）细胞间信息交流的方式有哪些? [探究一]细胞膜的功能 提示：1、物质传递：细胞分泌的化学物质（如激素），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。 2、膜接触传递：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。（如精子和卵细胞之间的识别和结合） 3、通道传递：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。 新课讲授 [探究一]细胞膜的功能 小结： 1、细胞膜将细胞与外界环境分隔开 2、细胞膜控制物质进出细胞 3、细胞膜进行细胞间的信息交流 新课讲授 “结构与功能相适应”，细胞膜的功能是由其结构所决定的。 细胞膜的结构是怎样的，组成其结构的物质基础是什么? 二、细胞膜的成分 新课讲授 新课讲授 [探究二]细胞膜的成分 提示：细胞膜的主要组成成分中有脂质。 “相似相溶”原理：相似的分子结构和极性的物质更容易相互溶解。 1895年，欧文顿（E. Overton）曾经用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞 新课讲授 [探究二]细胞膜的成分 最初认识到生物膜的主要组成成分中有脂质，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定? 在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗? 新课讲授 [探究二]细胞膜的成分 20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，化学分析表明，组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇。 为什么要选用哺乳动物成熟的红细胞作为获取细胞膜的实验材料? 提示：哺乳动物成熟的红细胞在发育过程中会丢弃其细胞核和大多数细胞器，这意味着它们主要由细胞膜和血红蛋白组成。这使得从这些细胞中提取纯细胞膜变得更加简单，因为不需要处理来自细胞核或细胞器的复杂成分。 新课讲授 [探究二]细胞膜的成分 其他细胞(如植物细胞、鸡的红细胞)能否作实验材料，为什么? 提示：植物细胞：植物细胞虽然也可以用来提取细胞膜，但它们具有细胞壁，这增加了提取过程的难度。 鸡的红细胞：与哺乳动物不同，鸟类（包括鸡）的红细胞含有细胞核。这使得从鸡红细胞中提取纯细胞膜变得更为复杂，因为需要额外的步骤去除细胞核成分。 新课讲授 [探究二]细胞膜的成分 1935年,英国学者丹尼利(J.F.Danielli)和戴维森(H.Davson)研究了细胞膜的张力,推测细胞膜除含脂质分子外,可能还附有蛋白质。 提示：细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，还有少量的糖类，其中脂质主要是磷脂。 三、细胞膜的结构 新课讲授 1925年，两位荷兰科学家戈特(E.Gorter)和格伦德尔(F.Grendel)用丙酮抽提红细胞膜中的脂质，将抽提出的脂质在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单层分子的面积相当于所用的红细胞表面积的2倍。 (1)分析该实验结果，你能得出什么结论? 新课讲授 [探究三]细胞膜的结构 提示：细胞膜由双层磷脂分子组成。 新课讲授 (2)磷脂分子“头”部是亲水的，“尾”部是疏水的，请运用你学过的化学知识，解释为什么磷脂在空气—水界面上铺展成单分子层。 [探究三]细胞膜的结构 提示：磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，结构既有疏水基团(尾部)，又有亲水基团(头部)。因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。这样磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层。 新课讲授 大家分组讨论，利用手中的磷脂分子模型摆出下面两种情况下磷脂的分布情况: (1)在空气—水界面上。 (2)完全浸没在水中。 [探究三]细胞膜的结构 空气 空气 新课讲授 [探究三]细胞膜的结构 时间:1959年 人物:J.D.Robertson罗伯特森 实验:用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗—明—暗三层结构。 提出假说:所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，称之为单位膜。他提出真核细胞与原核细胞具有相同的膜结构。 单位膜模型的主要不足在于:把细胞膜的结构描述成静止的、不变的，这显然与膜功能的多样性相矛盾。 新课讲授 [探究三]细胞膜的结构 (1)“三明治”模型认为:所有的细胞膜都由 三层结构构成，中间的亮层是 ，两边的暗层是_________。 (2)该模型有什么缺陷? 该模型认为膜是静态的，对细胞的生长、运动、物质交换等现象都难以解释。 蛋白质—脂质—蛋白质　 脂质分子 蛋白质分子 新课讲授 单位膜结构模型继承了前人的有关结论，又成功地利用了先进的电子显微镜的观察结果作为证据。但是将细胞膜描述为静态的刚性的结构，这一点很快又被新的技术手段下的实验所否定。 有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢? [探究三]细胞膜的结构 时间:1970年 实验:将人和鼠的细胞膜用不同荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂种细胞一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。 (1)该实验表明什么? (2)据已有的生物知识或生活经验，请列举证明细胞膜具有流动性的证据。 新课讲授 [探究三]细胞膜的结构 提示：(1)该实验表明细胞膜具有流动性。 (2)变形虫的变形运动、细胞分泌物的分泌过程、精子与卵细胞的融合等，都能表明细胞膜具有流动性。 在继承前人的结论的基础上，结合新的观察和实验证据，又有科学家提出一些关于细胞膜的分子结构模型。其中1972年辛格(S.J.Singer)和尼科尔森(G.Nicolson)提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。 新课讲授 [探究三]细胞膜的结构 细胞膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺的？说说你的看法。 新课讲授 [探究三]细胞膜的结构 提示：细胞膜的流动镶嵌模型不是完美无缺的。人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。 新课讲授 [探究三]细胞膜的结构 分析细胞膜模型的建立过程，你受到什么启示? 提示：科学研究是要在实验和观察的基础上，通过严谨的推理和大胆的想象，提出假说，再通过实验进一步地验证假说。科学研究依赖于技术的进步，技术进步了，可以得到更多新的实验数据。科学发现的过程是一个长期的过程，涉及许多科学家的辛勤工作。科学发现的过程不是一帆风顺的，往往是在继承的基础上不断验证、修正和完善发展的。科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证;科学家提出的学说也不是一成不变的，需要不断完善。 四、细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容 新课讲授 流动镶嵌模型的具体内容是什么?该模型有何特点?请大家阅读教材P44-45文本，查看“图3-5细胞膜的结构模型示意图”，思考并回答 ： (1)细胞膜的主要组成成分是什么? (2)细胞膜的基本支架是什么?膜蛋白在膜上是如何排布的? 新课讲授 [探究四]细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容 提示：(1)细胞膜主要由磷脂和蛋白质分子组成。 (2)磷脂双分子层构成了膜的基本支架。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磷脂双分子层之中，有的横跨整个磷脂双分子层。 (1)磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架。其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部相对朝向内侧。 新课讲授 [探究四]细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容 (2)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磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。这里体现了膜结构内外的不对称性。 (3)在细胞膜的外侧还有糖类分子，它与蛋白质结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫作糖被。糖被与细胞识别、细胞间的信息传递有密切联系。 新课讲授 [探究四]细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容 (4)磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动，体现了细胞膜的流动性。 1．细胞膜的功能： (1)将细胞与外界环境分隔开。细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定 (2)控制物质进出细胞。 ①可“进”的物质：细胞需要的营养物质。 ②不容易“进”的物质：细胞不需要或对细胞有害的物质，以及有些病毒、病菌。 ③可“出”的物质：抗体、激素等物质和细胞产生的废物。 ④不会轻易“出”的物质：细胞内有用的成分，如核酸。 (3)进行细胞间的信息交流。 ①通过化学物质传递信息：例如，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 ②通过细胞膜直接接触传递信息：例如精子和卵细胞之间的识别和结合 ③通过通道交流和识别：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 新课讲授 [核心归纳] 新课讲授 [核心归纳] 2．细胞膜的成分： (1)成分 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，还有少量糖类；在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，还有少量胆固醇 (2)特点：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。 新课讲授 [核心归纳] 3．流动镶嵌模型 基本内容： 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。 【练习1】 当堂训练 硝苯地平是一种常见的降压药，它的作用机理是通过抑制细胞膜上的Ca2＋通道，使流入细胞的Ca2＋减少，从而导致血压降低。这体现了( ) A.细胞膜能将细胞与外界环境分隔开 B.细胞膜能保护细胞内部的结构 C.细胞膜可以控制物质进出细胞 D.功能越复杂的细胞膜，蛋白质的数量越多 C 【练习2】 当堂训练 下列能体现细胞膜控制物质进出细胞的是( ) ①细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞　 ②细胞产生的代谢产物能排出细胞　 ③细胞内的核酸等重要成分不会流出细胞　 ④环境中一切有害的物质都不能通过细胞膜进入细胞 A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④ A 【练习3】 当堂训练 某研究小组利用哺乳动物成熟的红细胞制备出细胞膜，用一定手段从细胞膜中提取出所有磷脂分子，将磷脂分子依次放在空气—水界面上、水—苯的混合溶剂中以及水中，观察磷脂分子铺展的情况。下列相关说法错误的是(　 ) A.哺乳动物成熟的红细胞内无细胞核和各种膜性的细胞器 B.空气—水界面上的磷脂分子面积应为红细胞表面积的2倍 C.水—苯的混合溶剂中磷脂分子会形成头部与水接触，尾部与苯接触的单分子层 D.水中磷脂分子会排列成尾部在外侧、头部在内侧的双分子层 D 【练习4】 当堂训练 如图表示各种细胞膜组成成分的含量，图示能说明的是( ) A.构成细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质和 糖类 B.细胞膜中的脂质和蛋白质含量的变化与细 胞膜的功能有关 C.细胞膜的功能越简单，所含蛋白质的数量越多 D.蛋白质在进行细胞间的信息交流中具有重要作用 B 【练习5】 当堂训练 以下是细胞间信息交流的三种形式，请据图回答下列问题： (1)A是______，需要通过______的运输到达B________。 (2)C的化学本质是__________________，它可以接受另一细胞发出的______。 血液 靶细胞 激素 糖蛋白（或蛋白质） 信息 【练习5】 当堂训练 (3)E是__________，能使植物细胞相互连接，也具有信息交流的作用。精子和卵细胞之间的识别和结合相当于图甲、图乙、图丙中的图_____。 (4)细胞膜含有____________________等成分，B细胞膜与D细胞膜的功能差异，主要与_______成分有关。 (5)除信息交流外，细胞膜还具有________________________、 等功能。 胞间连丝 乙 蛋白质、脂肪和糖类 蛋白质 将细胞与外界环境分隔开 控制物质进出细胞 课堂小结 谢谢大家 $$