第3章 第1节 细胞膜的结构和功能 课件2-2024-2025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 提示：都有细胞膜、细胞质、遗传物质都是DNA。 这些细胞的共同点是什么? 导入新课 问题思考 材料：科学家用显微注射器将一种叫作伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能溢出细胞。 结论：细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜（质膜）。 一、细胞膜的功能 新课讲授 总结：人们普遍认为生命起源于原始的海洋，原始海洋中的有机物逐渐聚集并且相互作用，进化出原始的生命。在原始海洋这盆稀薄的“热汤”中，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。 新课讲授 细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开 无机物→简单有机物→复杂有机物→原始生命体 新课讲授 细胞膜的功能 2.控制物质进出细胞 实验分析: 实验一:取A、B两个烧杯,分别加入等体积的清水和沸水,然后将新鲜的紫色苋菜叶分别浸入A、 B两个烧杯中,观察颜色的变化。 实验二:取数量相等的玉米粒两份,为A、B两组,将B组玉米粒煮熟,然后分别滴加红墨水,几分 钟后用缓水流冲洗两组玉米粒。 思考：实验一中B烧杯的水为什么变成紫红色，而A烧杯的水颜色不变？实验二中B组玉米粒为什么被染成红色，而A组玉米的颜色不变？ 新课讲授 细胞膜的功能 你能根据实验现象推测细胞膜的功能吗? 物质进出细胞的示意图 新课讲授 细胞膜的功能 提示：“染色排除法”利用了活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞的原理。台盼蓝染色剂是细胞不需要的物质，不能通过细胞膜进入细胞，所以活细胞不被染色。而死的动物细胞的细胞膜不具有控制物质进出细胞的功能，所以台盼蓝染色剂能够进入死细胞内，使其被染色。 用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞(放大200倍) 新课讲授 细胞膜的功能 3.进行细胞间的信息交流 (1)细胞分泌化学物质(如激素),通过膜表面的受体传递信息。 提示：化学物质(间接交流) 新课讲授 细胞膜的功能 3.进行细胞间的信息交流 (2)通过相邻细胞膜的接触传递信息。例如,精子和卵细胞之间的识别和结合。 精子和卵细胞之间的识别和结合 提示：直接接触 新课讲授 细胞膜的功能 3.进行细胞间的信息交流 (3)相邻细胞之间形成通道来传递信息。 提示：高等植物细胞之间通过胞间连丝传递信息。 新课讲授 课堂互动 下列图形体现的是细胞膜的什么功能? 提示： （1）控制物质进出细胞。 （2）进行细胞间的信息交流。 二、对细胞膜成分的探索 新课讲授 新课讲授 膜成分探究历程 材料1:19世纪末,欧文顿(E.Overton)实验。 小组讨论: 1.如果你是欧文顿,你能得出怎样的结论呢? 2.该结论是通过对现象的推理分析,还是通过膜成分的提取和鉴定得出的? 3.有必要对膜成分进行提取和鉴定吗? 新课讲授 膜成分探究历程 材料2:科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来,制备出纯净的细胞膜,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。 小知识:磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子。 思考:为什么选择哺乳动物红细胞来分离细胞膜? 提示：无细胞膜和细胞器膜，能获得纯净的细胞膜。 新课讲授 膜成分探究历程 材料3:1925年,荷兰科学家戈特(E.Gorter)和格伦德尔(F.Grendel)用丙酮从人的红细胞中提取 脂质,在空气—水界面上铺成单层分子。发现展开层后的脂单层面积是红细胞的表面积的2倍。 小组讨论: 1.为什么磷脂在空气—水界面上铺展成单分子层? 2.据实验现象可推断出什么结论? 新课讲授 膜成分探究历程 材料4:1935年,英国学者丹尼利(J.F.Danielli)和戴维森(H.Davson)研究发现,细胞的表面张力 明显低于油—水界面的表面张力,若油脂滴表面吸附有蛋白质则表面张力降低。 提示：细胞膜除含有脂质分子外,可能还附有蛋白质。 新课讲授 根据以上材料，细胞膜的主要成分和元素组成总结如下： 膜成分小结 总结： 脂质(约50%)　磷脂最丰富，动物细胞膜含有少量胆固醇　C、H、O、N、P 蛋白质(约40%)　功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量就越多　C、H、O、N(S) 糖类(约2%~10%)　C、H、O 三、对细胞膜结构的探索 新课讲授 新课讲授 膜结构的探索 探究活动：将磷脂分子放入水中搅拌,停止搅拌后,磷脂分子会怎样排列? 空气—水界面 完全浸在水中 磷脂分子在水中的分布情况： 新课讲授 膜结构的探索 思考:细胞膜的两侧都有水环境存在。请大胆地推测和想象一下在这样的环境中,细胞膜中的磷脂分子可能怎么排布? 新课讲授 膜结构的探索 材料5：20世纪40年代,曾经有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质,但直到50年代,电子显微镜的诞 生,科学家用它来观察细胞膜。 1959年,罗伯特森(J.D.Robertsen)在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 细胞膜的暗—亮—暗的三层结构 提出假说:生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构。 新课讲授 膜结构的探索 思考:细胞膜是固定不动的吗? 提示：把生物膜描述为静态的刚性结构,这显然与膜功能的多样性相矛盾。膜静态模型不能解释下列现象:细胞的生长、变形虫的变形运动、白细胞吞噬细菌及受精时细胞融合等。 新课讲授 膜结构的探索 材料6：1970年，科学家将人和鼠的细胞表面膜蛋白分别用不同的荧光标记后，让两种细胞 融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，在37 ℃下经过40 min，发现两种荧光 抗体均匀分布。 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合试验示意图 新课讲授 膜结构的探索 1.该实验表明什么? 2.根据已有的生物知识或生活经验,你能列举哪些证明细胞膜具有流动性的证据。 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合试验示意图 提示：（1）人鼠细胞融合实验表明了细胞膜具有一定的流动性。 （2）胞吞和胞吐；细胞变形运动； 植物细胞质壁分离与复原；精子与卵细胞的结合。 新课讲授 膜结构的探索 资料7：1972年，辛格(S.J.Singer)和尼科尔森(G.Nicolson)总结前人的研究成果，并且在新的观察 和实验证据的基础上，提出了新的细胞膜模型——流动镶嵌模型，为大多数人所接受。 流动镶嵌模型 提示：细胞膜的流动镶嵌模型是指细胞膜以磷脂双分子层为支架，蛋白质分子镶嵌、嵌入或贯穿其中，磷脂分子和大多数蛋白质可以运动，使细胞膜具有流动性。 四、流动镶嵌模型的基本内容 新课讲授 新课讲授 1.膜的组成成分: 2.膜的基本支架: 流动镶嵌模型 提示：主要是磷脂和蛋白质，还有少量的糖类。 提示：磷脂双分子层。(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) 新课讲授 3.蛋白质分子的位置: 流动镶嵌模型 提示：如上图所示，蛋白质分子有的镶嵌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，有的横跨整个磷脂双分子层。(体现了膜结构内外的不对称性)。 新课讲授 4.结构特点: 5.功能特点: 流动镶嵌模型 提示：具有一定的流动性。 提示：具有选择透过性。 新课讲授 生物膜的结构特点是流动性,功能特性是选择透过性。那么结构和功能有什么关系? 提示：生物膜的结构与功能是相适应的。 五、拓展应用 新课讲授 新课讲授 癌细胞的表面有一种被称作“癌胚抗原”的结构,这个结构在正常细胞中不存在,人工脂质体加以改造后,可以识别癌细胞表面的癌胚抗原,从而运输药物直达癌细胞。 拓展应用 假如你是一名药物研发专家,你会如何对人工脂质体的结构(如上左图)加以改造?如果用人工脂质体携带的药物有脂溶性和水溶性两种类型的话,你会分别将它们放在哪个位置? 新课讲授 (1)对人工脂质体的改造是为了实现其能够“识别抗原”的功能, 谁可以承担“识别”这一角色? 拓展应用 提示： 应在脂质体的外侧加上有特异识别功能的抗体。 新课讲授 (2)磷脂分子同时具备亲水和疏水的特点,根据这一特点,将药物放在怎样的位置能够更稳定的存在? 拓展应用 提示： 根据磷脂分子的性质，脂溶性药物放在人工脂质体的2层分子之间，水溶性药物放在人工脂质体的内部(如上右图)。 1．利用图解法理解细胞膜的功能 新课讲授 核心归纳 示意图 方式 过程 举例 通过体液运输 细胞→信号分子→体液→靶细胞受体→靶细胞 激素调节 细胞间直接接触 细胞→细胞 精子和卵细胞之间的识别和结合 细胞间形成通道 细胞→细胞 高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接 新课讲授 核心归纳 2．细胞间的信息交流 新课讲授 核心归纳 3.对细胞间信息交流的两个认知误区 (1)三种信息交流方式是发生于细胞与细胞之间的，而不是细胞内的信息交流。 (2)细胞间信息交流并非都依赖于细胞膜上的受体蛋白，如通过细胞通道的信息交流方式，而某些通过化学物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息都依赖于细胞膜上或细胞内的受体蛋白。 新课讲授 核心归纳 4．细胞膜的成分及功能分析 新课讲授 核心归纳 5．构成生物膜的磷脂分子分析 (1)结构：由磷酸、甘油和脂肪酸构成，其中磷酸作为亲水性的“头部”、脂肪酸作为疏水性的“尾部”。 新课讲授 核心归纳 5．构成生物膜的磷脂分子分析 (2)排列方式：“尾部”相对、“头部”朝外构成磷脂双分子层(如图所示)，作为生物膜的基本支架。磷脂分子的这种排列方式符合生物膜两侧均为水环境的事实。 新课讲授 核心归纳 6.细胞膜的特点 (1)不对称性：膜两侧的分子性质和结构不相同，如糖蛋白只分布在细胞膜外侧。 (2)结构特点——流动性：组成细胞膜的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 细胞之间通过信息交流，保证细胞间功能的协调。下列关于细胞间信息交流的说法，错误的是(　　) A．B细胞膜与乙细胞膜上受体的化学本质都是糖蛋白 B．图2可以表示精子与卵细胞的识别 C．激素随血液运输到全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞 D．细胞膜上的受体是细胞间信息交流必不可少的结构 D 【练习3】 当堂训练 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4】 当堂训练 下列关于细胞膜的成分和结构的探索过程的叙述，不正确的是(　　) A．利用荧光标记法将小鼠和人细胞膜上的蛋白质做标记的实验，证明了细胞膜具有流动性 B．欧文顿利用了化学上的“相似相溶原理”，推出了脂溶性物质更容易进入细胞是因为细胞膜上具有大量的磷脂和少量的固醇 C．科学家根据观察的现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的假说或模型，这种假说或模型最终能否被普遍接受，取决于他能否与以后的现象和实验结果相吻合，能否很好的解释现象 D．罗伯特森用电子显微镜观察细胞膜的结构，提出了“暗－亮－暗”的三明治结构是一种静态模型 B 【练习5】 当堂训练 下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 当堂训练 【练习6】 新型冠状病毒(2019－nCoV)外有包膜结构，主要来源于宿主细胞膜，包膜上含有病毒自身的糖蛋白S，该糖蛋白S可以与人体某些细胞表面的蛋白ACE2结合，使病毒的包膜与宿主细胞膜融合，进而侵入宿主细胞。下列相关说法中，不正确的是(　　) A．新型冠状病毒外包膜的基本支架为磷脂双分子层 B．新型冠状病毒进入细胞的过程依赖于膜的流动性 C．高温变性的2019－nCoV的蛋白质与双缩脲试剂会发生紫色反应 D．糖蛋白S与受体蛋白ACE2结合过程体现了细胞膜可以进行细胞间的信息交流 D 当堂训练 【练习7】 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______。 (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_______。 激素 血液 靶细胞 糖蛋白(蛋白质)　 信息 胞间连丝 乙 当堂训练 (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。 蛋白质、脂质和糖类　 蛋白质 将细胞与外界环境分隔开　 控制物质进出细胞 当堂训练 【练习7】 以下是细胞间信息交流的三种形式，请据图回答下列问题： 课堂小结 课堂小结 谢谢大家 $$