第4讲（1） 细胞膜的结构与功能——2026届高中生物学 一轮复习课件

课前默写 6.3 1、由微观到宏观总结核酸的结构层次 2、生物大分子有哪些？其单体分别是？如何合成生物大分子？ C、H、O、N、P 磷酸 五碳糖 含氮碱基 核苷酸 或 DNA RNA 元素组成 小分子物质： 基本单位： 相互连接 脱水缩合 核酸： 结构 1 第4讲（1） 细胞膜的结构和功能 贺老师 大概念一 细胞是生物体结构与生命活动的基本单位 2 细胞的基本结构 细胞膜（质膜） 细胞质基质 细胞器 细胞骨架 p50 细胞壁 ——系统的边界 ——系统的控制中心 ——系统的代谢中心 基本结构 细胞核（真核细胞） 细胞质 ——植物、原核生物(除支原体)、真菌 动物细胞模式图 植物细胞模式图 大肠杆菌模式图 植物细胞最外层是细胞壁，为什么“系统的边界”还是细胞膜呢？ 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。 从细胞壁的功能上理解，由于细胞壁无生命活性，是全透性的，对物质没有选择性，故细胞壁不是系统的边界，而细胞膜具有选择透过性，才是系统的边界。 3 细胞的基本结构 主要是纤维素和果胶。 1.成分： 3.功能： 支持和保护。动物细胞在清水中可吸水涨破，但植物细胞不会，主要是细胞壁的作用。 2.特性： 植物细胞壁的结构和功能 全透性，伸缩性小 植物细胞壁与细胞膜结构示意图 生物类型 细胞壁成分 作用的酶或物质 植物 纤维素+果胶 真菌 原核生物 (除支原体等) 几丁质(壳多糖) 肽聚糖 纤维素酶 、果胶酶 几丁质酶 溶菌酶、青霉素等 不同生物细胞壁的对比 与其形成有关的细胞器为高尔基体和线粒体 主要形成时期及过程：形成于有丝分裂末期，细胞板向四周扩展形成新的细胞壁。 4 1.将细胞与外界环境分隔开 2.控制物质进出细胞 保障细胞内部环境的相对稳定 普遍性 相对性：环境中的一些病毒、病菌能侵入细胞。 功能特点： 细胞膜的功能 营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等） 不需要、有害的物质（如细菌、病毒、重金属等） 抗体、激素等 细胞合成并分泌 废物 （CO2、尿素等） 细胞代谢产生 具有选择透过性 被动运输 主动运输 胞吞胞吐 跨膜运输方式 环境中的一些有害物质有可能进入，有些病毒、病菌也能侵入细胞。 5 用“台盼蓝染液”鉴别死细胞和活细胞的原理是？ 活细胞不能被染色为无色，因为活细胞的细胞膜可控制物质进出细胞，台盼蓝染液是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜； 死细胞被染成蓝色，因为死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的能力，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞。 死细胞 死细胞 死细胞 活细胞 活细胞 死细胞 6 鼻子接触香水分子，为什么大脑皮层能产生“香”的感觉，说明细胞膜还具备什么功能？ （1）物质传递：细胞分泌化学物质（如激素），通过膜表面的受体传递信息 激素随血液运输至全身，为什么只与靶细胞结合？ 靶细胞 受体：蛋白质 一种受体只能识别一种或者一类物质。 细胞膜的功能 3.进行细胞间的信息交流 7 （2）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。 精子和卵细胞之间的识别和结合 3.进行细胞间的信息交流 （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。 重点： 细胞膜上的受体 高等植物细胞之间的胞间连丝： 低等动物神经细胞的电突触： 通道传递不需要 思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？ 胞间连丝是信息分子传送的通道，既有物质运输的作用，又有信息交流的作用。 电信号通过电突触从一个细胞传导另一个细胞，不需要进行电信号→化学信号→电信号的转化 8 ★是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？并说明理由。 甲状腺激素（小分子）和固醇类激素受体在 细胞质或细胞核中 蛋白质类（大分子）激素受体在 靶细胞的细胞膜上 细胞膜的功能 附着酶+ 能量转化 好氧细菌细胞膜 酶 1 酶 2 4.细胞膜的其他功能： ：有氧呼吸第三阶段 好氧细菌无线粒体，如何进行有氧呼吸？ 10 对细胞膜成分的探索 ①1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行实验 现象： 原理： 推论： 溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜。 相似相溶。 细胞膜是由脂质组成的。 ②科学家利用哺乳动物成熟的红细胞制备出纯净细胞膜，进行化学分析： 结果： 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 脂溶性物质 水溶性物质 ①无细胞壁→操作简便 ②无细胞核和众多细胞器→可得较纯净的细胞膜 红细胞 渗透作用吸水 涨破 c、分离方法： 差速离心法 a.理由： b.步骤： 思考：为什么科学家选择哺乳动物的红细胞作为制备细胞膜的材料？ 细胞膜的功能是由其成分和结构所决定的，但细胞膜很薄，即使在电子显微镜下也很难看清他的真面目，人们对细胞膜的成分和结构的探索经历了几代人的不断努力 11 对细胞膜成分的探索 头部亲水 尾部疏水 磷脂分子示意图 磷脂分子结构式 磷脂分子模型 磷脂的结构 12 将磷脂放入盛有水的容器中 细胞内外均为水环境，磷脂分子的分布 水—苯混合溶剂中，磷脂分子的分布 苯 水 水 水 水 空气 对细胞膜成分的探索 ③1925年，两位荷兰科学家戈特和格伦德尔，用丙酮从人的红细胞中提取脂质，将其在空气—水界面上铺展成单分子层。 现象： 推论： 测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 如果用其他细胞膜做实验，数量关系还是2倍吗？ 成熟的红细胞一般不含细胞器，没有其他脂质，在空气—水界面上铺展成的单分子层面积恰好为细胞表面积的2倍。而如果从洋葱表皮细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成的单分子层面积大于细胞表面积的2倍。 13 除了脂质外，细胞膜还含有哪些成分？ ④1935年，丹尼利和戴维森发现细胞膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，已知脂滴表面如吸附有蛋白质成分时，表面张力则降低。 ≈ 推论： 细胞膜除了脂质外还可能有蛋白质 对细胞膜成分的探索 14 对细胞膜成分的探索 蛋白质(%) 磷脂(%) 胆固醇（%） 糖类(%) 哺乳动物红细胞膜 49 33 10 8 小鼠肝细胞膜 44 45 8 3 大肠杆菌细胞膜 75 25 0 0 脂质（50%） 蛋白质（40%） 少量的糖类（2%~10%） 磷脂（主要） 胆固醇（动物细胞膜） 细胞膜的成分 思考：脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的？ 不同生物细胞膜成分表 ——调节膜的流动性，保持膜的稳定性 功能越复杂的细胞膜蛋白质种类和数量越多 15 对细胞膜结构的探索 ①1959年，罗伯特森——静态的统一结构 方法：在电子显微镜下观察细胞膜。 现象： 推论： 内外层暗 中间层亮 细胞膜呈现清晰的暗—亮—暗的三层结构（已知当电子束照射大分子，散射度高，黑暗；电子束照射小分子，散射度低，光亮）。 所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，是一种静态的统一结构。 变形虫摄取草履虫 酵母菌出芽生殖 如果是静态的，细胞膜的功能将难以实现，细胞的生长、变形虫的运动等现象难以解释。 16 细胞膜结构的探索 结论：细胞膜具有流动性 人细胞 诱导 融合 鼠细胞 40min 370C 红色荧光标记的膜蛋白 绿色荧光标记的膜蛋白 蛋白分子在运动 磷脂分子也在运动 ②1970年，人-鼠细胞融合实验示意图 温度会影响膜的流动性 聚乙二醇、电融合法和灭活病毒诱导法等 17 细胞膜结构的探索 ③冰冻蚀刻电子显微法：物理科学家在低温下将细胞膜切开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面，发现蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中。 ①原因：细胞膜的三大成分都呈不对称分布。 ②作用：使膜两侧功能不同，以确保生命活动有序 三大成分 功能 有序 细胞膜的不对称性 嵌 贯穿 镶 凸起来一颗一颗的是什么 （2）不对称性。组成细胞膜的脂质、蛋白质和糖类在膜两侧的分布是不对称的。 意义：导致了膜两侧的功能不同，导致膜具有方向性，保证了生命活动高度有序。 18 流动镶嵌模型的基本内容 1.生物膜的基本支架： 磷脂双分子层 2.蛋白质分子 镶在磷脂双分子层表面 嵌入磷脂双分子层中 贯穿磷脂双分子层 辛格和尼克尔森 提出者： 3.糖类： 分为糖蛋白和糖脂，只位于细胞膜外侧，称为糖被。 与细胞表面的识别、细胞间信息传递等功能密切相关。 原因：蛋白质是生物大分子，有的部分疏水、有的部分亲水 磷脂的疏水尾部决定了 分子或 难以通过——屏障作用 水溶性极性 离子 蛋白质位置，蛋白质是生物大分子，有的部分疏水、有的部分亲水 1972年辛格和尼克尔森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，提出了新的生物膜模型———流动镶嵌模型，为多数人所接受。 19 细胞膜的流动性和选择透过性 项目 结构特性——流动性 功能特性——选择透过性 实例 结构基础 分子和 分子都可以运动 影响 联系 是 的基础 全部脂质 大多蛋白质 流动性 选择透过性 流动性 选择透过性 细胞分裂和融合、胞吞胞吐、 吞噬细胞变形运动和吞噬病菌等 植物对离子的选择性吸收(主动运输、协助扩散) (2)膜上具有转运蛋白 (1)脂双层疏水区：不允许水溶性小分子和离子自由通过 细胞分裂 变形运动→吞噬 物质运输 细胞融合 温度 转运蛋白种类和数量 生物膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性，细胞才能完成其各项生理功能，才能表现出选择透过性。 20 细胞膜三大功能的结构基础 序号 细胞膜的功能 结构基础 1 2 3 磷脂双分子层内部的疏水区 膜转运蛋白(载体蛋白/通道蛋白) 膜识别蛋白=糖蛋白(含糖被) 将细胞与外界环境分隔开 控制物质进出细胞(选择透过性) 进行细胞间的信息交流 21 ①受体蛋白 与激素、淋巴因子、神经递质等信号分子特异性结合 归纳提升——5种常考的“膜蛋白” ⑤通道蛋白 协助扩散 水通道蛋白、 离子通道蛋白等 ④载体蛋白 物质跨膜运输方式中: 协助扩散和主动运输 ③酶蛋白 催化作用：呼吸酶、ATP水解酶等 ②识别蛋白 精卵结合、免疫细胞对抗原的特异性识别等 22 [课本P46变式]分散到水溶液中的磷脂分子会自发组装成充满液体的球状小泡，称为脂质体，研究人员在脂质体外包裹上聚乙二醇保护层并镶嵌上相应的抗体，制造出一种能定向运送药物的“隐形脂质体”(如图)。目前这种“隐形药物B脂质体”已在癌症治疗中得到应用。 （1）脂质体的“膜”结构与细胞膜均以 _____________ 作为基本支架。 （2）“隐形脂质体”在运送药物的过程中，能避免被白细胞识别和清除，原因可能是________________________________________。脂质体膜上镶嵌的抗体能够 _____________________________，从而将药物定向运送到癌细胞，从而杀死癌细胞。 3)脂质体既可以用于运载脂溶性药物，也可以用于运载水溶性药物。图中所运载的水溶性药物为 __________(药物A、药物B)。 脂质体表面不具备可供白细胞识别的糖蛋白 特异性识别癌细胞(表面的抗原) 药物A 磷脂双分子层 23 24 蛋白质 蛋白质 糖被 细胞膜的不对称性 ①原因：细胞膜的三大成分都呈不对称分布。 ②作用：使膜两侧功能不同，以确保生命有序 三大成分 功能 生命有序 鞘磷脂 磷脂酰肌醇(分解成两种第二信使，参与信号传递) 蛋白质 低温增加流动性 高温限制流动性 胆固醇 脑磷脂 (磷脂酰乙醇胺) 卵磷脂 (磷脂酰胆碱) 25 26 27 脂双层为基本骨架 磷脂 蛋白质 镶嵌、嵌入、贯穿 细胞膜 糖类（少） 组成成分 内部疏水，屏障 物质运输等 细胞膜的外表面 识别、信息传递等 运动 运动 结构 1.将细胞与外界环境分隔开 功能 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 单层膜 28 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.53(gap_fixed:False) $$