第5讲 细胞膜的结构和功能 课件-2026届高三生物一轮复习（人教版）

第二单元 细胞的基本结构和物质运输 第5讲 细胞膜的结构和功能 一轮复习：必修1 分子与细胞 动物细胞、支原体没有细胞壁。 细胞结构 细胞壁 细胞膜 细胞核 细胞质 细胞质基质 细胞器 细胞骨架 组成成分 原核细胞： 真核细胞： 作用： 特性： 植物细胞壁去除法： 植物纤维素和果胶，真菌几丁质 肽聚糖 支撑并保护细胞。 全透性，伸缩性小。 酶解法（纤维素酶和果胶酶） 细胞的边界 蛋白质纤维，维持细胞形态，支撑并锚定细胞器，与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递生命活动密切相关。 　——细胞的基本结构 知识概念图的构建 （拟核） 课标要求 核心素养 1.概述细胞膜的功能。 2.概述细胞都由质膜包裹,质膜将细 胞与其生活环境分开,能控制物质 进出,并参与细胞间的信息交流。 3.结合实例理解细胞膜具有选择透过 性 4.结合流动镶嵌模型概述生物膜的 结构。 1.通过对细胞膜的结构与功能的学习， 建立生命是结构与功能统一体的生 命观念。 2.基于生物膜的组成及结构特点制作 生物膜流动镶嵌模型以此认识生物 膜的结构。 第5讲 细胞膜的结构和功能 知识概念图的构建 自主梳理课本必修1《分子与细胞》P40-46 1.总结细胞膜的功能？ 2.细胞分泌抗体、激素，台盼蓝染色法判断动物细胞的死活分别体现了细胞 膜的什么功能？ 3.细胞间信息交流的3种方式分别是什么？ 激素受体都位于细胞膜上吗？ 4.简述细胞膜成分的探索历程和细胞膜结构的探索历程（科学家？成果？） 5.如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布? 6.细胞膜的成分？主要成分？功能越复杂的细胞膜，哪种成分越多？由成分 推断：细胞膜的组成元素？ 7.1972年桑格和尼克森在什么基础上提什么观点？ 8.流动镶嵌模型基本内容：①基本支架？②蛋白质分布？③结构特点？ ④功能特点？⑤糖蛋白分布？⑥糖被的功能？ 细胞膜的功能 细胞膜成分和结构的探究 1 2 第5讲 细胞膜的结构和功能 考 点 6 1.将细胞与外界环境分隔开 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。 远古海洋 保障了细胞内部环境的相对稳定。 考点一：细胞膜的功能 7 需要的营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等） 抗体、激素等 细胞合成并分泌 2.控制物质进出细胞 不需要、有害的物质（如细菌、病毒等） 细胞膜的功能特性：选择透过性 细胞膜的控制作用是相对的 细胞代谢产生 废物 （CO2、尿素等） 有用的成分 核酸等 可 不易 可 不可 方式： 相对性 被动运输、主动运输、胞吞和胞吐 细胞膜的结构特性：一定流动性 考点一：细胞膜的功能 8 思考：用“台盼蓝染液”鉴别死细胞和活细胞的原理是什么？ 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 考点一：细胞膜的功能 9 3.进行细胞间的信息交流 细胞分泌化学物质间接传递信息 内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素），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。 受体 信号分子 受体的化学本质： 作用： 特点： 内分泌细胞—信号分子—体液—靶细胞受体—靶细胞 糖蛋白、糖脂 接受激素等化学物质信号 专一性（一种受体只能识别 一种或者一类物质） 考点一：细胞膜的功能 10 发出信号的细胞 靶细胞 精子和卵细胞之间的识别和结合 细胞膜直接接触传递信息 信号分子 受体 （蛋白质） 发出信号的细胞—信号分子—靶细胞受体—靶细胞 考点一：细胞膜的功能 11 形成通道，传递信息 胞间连丝 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 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。 无受体存在 考点一：细胞膜的功能 12 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 考点一：细胞膜的功能 生态 系统 胞内 胞间 信号分子 激素、神经递质等 直接接触 精、卵细胞识别等 胞间连丝 存在于植物细胞间 遗传信息 第二信使 第三信使 DNA、RNA cAMP、cGMP 核内外信号转导的物质 化学信息 物理信息 行为信息 有机酸、生物碱、性外激素等 动物特定的行为动作 光、声、电、磁、温度、湿度等 生命系统的信息传递小结 考点一：细胞膜的功能 精卵 将细胞与外界环境分隔开 胞吞、胞吐 激素 胞间连丝 结合 考点一：细胞膜的功能 1.细胞膜有哪几种功能？ 2.细胞间信息交流的方式有几种？ 3.细胞间信息交流都需要受体蛋白参与吗？ 4.受体蛋白与信号分子间结合有什么特点？ 5. 所有物质都能通过细胞膜吗？这体现细胞膜什么功能？ 使其具有了什么功能特性？ 6.功能特性根本原因是什么？ 保护、信息交流、控制物质进出 体液、直接接触、通道 胞间连丝没有 特异性 细胞选择的小分子和离子 选择透过性 遗传物质DNA(基因) 思考分析 控制物质进出 考点一：细胞膜的功能 鸢尾素能促进胰岛素与靶细胞上胰岛素受体结合；鸢尾素能促进靶细胞上胰岛素受体的合成；鸢尾素能促进胰岛素与相应受体结合后靶细胞内信号的转导 1.研究表明，鸢尾素（蛋白类激素）可以提高靶细胞对胰岛素的敏感性。 请你提出一种鸢尾素提高靶细胞对胰岛素敏感性的假说：_____________ _______________________________________________________________ _____________________________________________________________。 2.细胞膜内部分是疏水的，水分子却仍能跨膜运输的原因： 一是__________________________________________________； 二是_________________________________________________________。 水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙 细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以借助通道蛋白通过细胞膜 规范表达 考点一：细胞膜的功能 细胞膜的功能 细胞膜成分和结构的探究 1 2 SZ-LWH 第5讲 细胞膜的结构和功能 考 点 18 考点二：细胞膜成分和结构的探究 ● ● 细胞膜 ● ● ● ● ● ● 溶于脂质的物质 ● ● 不溶于脂质的物质 发现： 推测： 细胞膜是由脂质组成的 实验： 时间： 人物： 用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验 溶于脂质的物质，更容易通过细胞膜 一、对细胞膜成分探索历程 1.膜透性实验 1895年 欧文顿（E.Overton) 考点二：细胞膜成分和结构的探究 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。 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 分离方法： 差速离心法 理由： 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？ 2.膜成分分析 考点二：细胞膜成分和结构的探究 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 21 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 考点二：细胞膜成分和结构的探究 22 磷脂分子 将疏水的尾部埋在里面，将亲水的头部露在外面 哪种结果在水中最稳定？_______ 脂质体 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_____,也可能会被细胞以____的方式进入细胞,从而使药物在细胞内发挥作用。 融合 胞吞 考点二：细胞膜成分和结构的探究 细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层。 推断： 实验： 时间： 人物： 用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。 3.膜面积实验 1925年 荷兰科学家戈特和格伦德尔 考点二：细胞膜成分和结构的探究 思考：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，没有其他脂膜，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。 注意：鸟类、鱼类、两栖类的红细胞是有细胞核的； 原核细胞没有核膜和细胞器膜，但是有细胞壁（支原体除外）； 这些细胞一般不用来制备细胞膜。 考点二：细胞膜成分和结构的探究 红细胞小结 考点二：细胞膜成分和结构的探究 推测： 实验： 时间： 人物： 丹尼利和戴维森研究细胞膜张力，发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。由于人们已经发现了油脂表面如果附有蛋白质成分，则表面张力会降低。 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。 4.膜张力实验 1935年 英国学者丹尼利和戴维森 ≈ 考点二：细胞膜成分和结构的探究 二、细胞膜的成分 1.脂质（约占50%） 2.蛋白质（约占40%） 3.糖类（占2%～10%） 磷脂最丰富，动物细胞膜还有少量的胆固醇 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量就越多。 细胞膜的功能主要与蛋白质有关 形成 、 后与 等有关。 糖蛋白 糖脂 识别 是判断细胞膜内、外侧的依据。 考点二：细胞膜成分和结构的探究 28 比较糖脂、糖蛋白、糖被 糖被：细胞膜外表面的一些 分子，与细胞表面的 、 细胞的 等功能密切相关。 糖蛋白：由细胞膜外表面的糖类分子与 分子结合形成。 糖脂：由细胞膜外表面的糖类分子与 分子结合形成。 糖类 识别 信息传递 蛋白质 脂质 思考：细胞膜的成分是一成不变的吗？ 不是，如癌变的细胞，细胞膜表面糖蛋白减少， 甲胎蛋白和癌 胚抗原增加。 考点二：细胞膜成分和结构的探究 验证细胞膜成分和功能的实验方法 细胞膜成分 脂质 蛋白质 糖类 检测试剂(方法) 脂溶剂处理 磷脂酶处理 脂溶性物质透过实验 双缩脲试剂 蛋白酶处理 斐林试剂，水浴加热 结果 细胞膜被溶解 细胞膜被破坏 脂溶性物质优先通过 发生紫色反应 细胞膜被破坏 出现砖红色沉淀 结论 细胞膜中含有脂质 细胞膜中含有蛋白质 细胞膜中含有还原糖 考点二：细胞膜成分和结构的探究 30 提出假说： 实验： 用电镜了观察到了清晰的细胞膜照片，看到了暗－亮－暗的三层结构。 细胞膜由蛋白质－脂质－蛋白质三层结构构成，中间亮层是脂质分子；是静态统一的结构。 细胞膜结构电镜照片 1.静态模型的建立： 罗伯特森实验 三、对细胞膜结构的探索历程 考点二：细胞膜成分和结构的探究 31 2.对细胞膜是静态的观点提出质疑 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。 变形虫摄取草履虫 酵母菌出芽生殖 考点二：细胞膜成分和结构的探究 方法： 技术： 原理： 荧光标记法 动物细胞融合技术 可用灭活病毒 3.动态模型的建立： 结论： 人细胞 鼠细胞 细胞 融合 37°C 培养40min 红色荧光素标记的抗体 绿色荧光素标记的抗体 人鼠细胞融合实验 实验证据表明细胞膜具有流动性 融合细胞 正在融合的细胞 考点二：细胞膜成分和结构的探究 举例说明细胞膜具有流动性 细胞增殖 变形虫的运动 白细胞吞噬病菌 神经递质的释放 质壁分离 考点二：细胞膜成分和结构的探究 嵌 贯穿 镶 4.膜蚀刻实验 物理学家将细胞膜冰冻处理后用冷刀断开，升温后暴露两层磷脂之 间的断裂面，复膜后在电镜下观察断裂面的形态结构。 蛋白质镶嵌、嵌入或贯穿于磷脂双分子层中。 发现： 实验： 冰冻蚀刻显微技术 方法： 考点二：细胞膜成分和结构的探究 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。 35 时间： 提出者： 5.流动镶嵌模型 1972年 辛格和尼科尔森 (生物膜模型) 考点二：细胞膜成分和结构的探究 36 时间： 提出者： 5.流动镶嵌模型 1972年 辛格和尼科尔森 (生物膜模型) 糖蛋白 蛋白质分子 磷脂双分子层 外侧（有糖链） 内侧（无糖链， 有细胞骨架） 糖脂 糖被 考点二：细胞膜成分和结构的探究 37 1.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 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 四、生物膜流动镶嵌模型的基本内容 磷脂分子的侧向自由移动； 膜中的蛋白质大多也能运动。 4.结构特点： 5.功能特点： 具有选择透过性 具有一定的流动性 体现了膜结构内外的不对称性 表现为： 生物膜的基本支架 考点二：细胞膜成分和结构的探究 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。 38 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) 考点二：细胞膜成分和结构的探究 39 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 全部磷脂 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 温度 两大“特性”的比较 内因:细胞膜上_________的种类和数量； 外因:温度/pH/O2等影响 的因素 转运蛋白　 细胞呼吸 (一定范围内，温度越高，细胞膜的流动性越大) 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。事实上，只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性。 考点二：细胞膜成分和结构的探究 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。 40 磷脂 蛋白质 细胞膜 糖类（少） 组成成分 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 脂双层为基本骨架 镶嵌、嵌入、贯穿 物质运输等 细胞表面 信息传递等 内部疏水，屏障 归纳小结 物质交换正常进行 运动性 流动性 选择透过性 决定 决定 具有 导致 保证 体现 具有 具有 （磷脂分子、蛋白质分子） （流动镶嵌模型） （物质交换） 考点二：细胞膜成分和结构的探究 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 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 归纳提升 考点二：细胞膜成分和结构的探究 42 （1）核膜，内质网膜和细胞膜中都含有磷元素( ) （2）两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息交流( ) （3）细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测( ) （4） 线粒体膜和核膜中所含蛋白质功能相同( ) （5）胆固醇是细胞膜的组分，也参与血脂的运输( ) （6）细胞膜上参与主动运输的ATP酶是一种跨膜蛋白( ) （7）细胞膜的成分都有脂质和蛋白质( ) （8）人体内Ca2+可自由通过细胞膜的磷脂双分子层( ) √ √ √ √ × √ √ × (9)细胞膜的成分是恒定不变的。(　　) (10)动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关。(　　) √ × 易错辨析 考点二：细胞膜成分和结构的探究 1.是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？试举例说明：____________ _________________________________________________。 2.线粒体内膜的蛋白质种类和数量比外膜 (填“低”或“高”)， 请从结构与功能观角度分析原因：_______________________________________________________________________________。 3.将人的肝细胞中的磷脂全部提取并铺成单层分子，其面积是肝细胞表面积的2倍吗？为什么？__________________________________________。 分子物质(如脂溶性的信号分子性激素)的受体在细胞内 不是，有些小 功能复杂的膜中，蛋白质的种类和数量多，而线粒体内膜中进行着有氧呼吸的第三阶段 高 大大超过2倍，肝细胞具有核膜和多种细胞器膜 规范表达 考点二：细胞膜成分和结构的探究 [2022·河北·统考高考真题]关于细胞膜的叙述，错误的是（　　）A．细胞膜与某些细胞器膜之间存在脂质、蛋白质的交流 B．细胞膜上多种载体蛋白协助离子跨膜运输 C．细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中 D．细胞膜上多种蛋白质参与细胞间信息交流 C [2022·浙江·统考高考真题]膜蛋白的种类和功能复杂多样，下列叙述正确的是（ ） A．质膜内、外侧的蛋白质呈对称分布 B．温度变化会影响膜蛋白的运动速度 C．叶绿体内膜上存在与水分解有关的酶 D．神经元质膜上存在与K+、Na+主动转运有关的通道蛋白 B 高考真题演练 [2024湖南卷] 细胞膜上的脂类具有重要的生物学功能。 下列叙述错误的是( ) A.耐极端低温细菌的膜脂富含饱和脂肪酸 B.胆固醇可以影响动物细胞膜的流动性 C.糖脂可以参与细胞表面识别 D:磷脂是构成细胞膜的重要成分 A 高考真题演练 [2024·山东·高考真题]某植物的蛋白P由其前体加工修饰后形成，并通过胞吐被排出细胞。在胞外酸性环境下，蛋白P被分生区细胞膜上的受体识别并结合，引起分生区细胞分裂。病原菌侵染使胞外环境成为碱性，导致蛋白P空间结构改变，使其不被受体识别。下列说法正确的是（　　） A．蛋白P前体通过囊泡从核糖体转移至内质网 B．蛋白P被排出细胞的过程依赖细胞膜的流动性 C．提取蛋白P过程中为保持其生物活性，所用缓冲体系应为碱性 D．病原菌侵染使蛋白P不被受体识别，不能体现受体识别的专一性 B 高考真题演练 同一起跑线 只争朝夕 不负韶华 幸福是奋斗出来的 撸起袖子加油干 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.53(gap_fixed:False) Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$