3.1细胞膜的结构和功能课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

细胞膜的结构和功能 第1节 本节聚焦：1.细胞膜的主要功能有哪些？ 2.流动镶嵌模型的基本内容是什么？ 3.通过对细胞膜结构的探索过程分析，你对科学的过程和方法有哪些领悟？ 细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫作质膜。 一、细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开 在生命起源的过程中，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“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。 2.控制物质进出细胞 ①控制作用的相对性 营养物质 分泌物（抗体、激素） 代谢废物 病毒、病菌及有害物 一、细胞膜的功能 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。 用台盼蓝染液染色后的 死细胞和活细胞(放大200倍) 讨论 1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 活细胞的细胞膜具有选择透过性，染料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。 一、细胞膜的功能 3.进行细胞间的信息交流 通过细胞分泌化学物质传递信息 通过细胞直接接触传递信息 通过细胞间通道传递信息 1895年，欧文顿（E.Overton）在研究各种物质对膜的透性实验 不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质 细胞膜 细胞膜主要组成成分中有脂质 二、对细胞膜成分的探索 20世纪初，科学家利用哺乳动物的红细胞，制备出纯净的细胞膜，通过化学分析。 二、对细胞膜成分的探索 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。 磷脂分子在水中将会如何分布？ 二、对细胞膜成分的探索 亲水 疏水 已知细胞是生活在水环境中的。例如红细胞生活在血浆中，红细胞里含有大量的水分。 细胞膜外侧 （有/无）水；细胞膜内侧 （有/无）水。 水 水 有 有 二、对细胞膜成分的探索 双层磷脂 1925年，科学家将红细胞中脂质在空气-水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积为红细胞的表面积的2倍。 实验结论：科学家推测，细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 二、对细胞膜成分的探索 二、对细胞膜成分的探索 1935年，科学家研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油水界面的表面张力。由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。 丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质 __________（约50%） __________（约40%） 主要 成分 ____________（约2%~10%） ________（主要） _________（主要是动物细胞膜具有） 脂质 蛋白质 糖类 磷脂 胆固醇 蛋白质的_______与________决定细胞膜功能的复杂程度。 种类 数量 二、对细胞膜成分的探索 光学显微镜下不能看见细胞膜，但是能够观察到细胞与外界环境之间是有界限的。 细胞膜 观察细胞膜必须用电子显微镜 三、对细胞膜结构的探索 20世纪40年代，科学家推测细胞膜为脂双层，蛋白质分子覆盖在细胞膜两侧。 三、对细胞膜结构的探索 1959年罗伯特森在电镜看到细胞膜暗-亮-暗三层结构。 蛋白质 蛋白质 脂质 细胞膜膜模型 所有的细胞膜都是由蛋白质-脂质-蛋白质三层构成。认为细胞膜是静态的统一结构。 细胞膜结构的电镜照片(放大400 000倍) 电镜观察的亮带是3.5nm,刚好符合磷脂双分子层亲水头部之间的距离。 三、对细胞膜结构的探索 证据1： 细胞膜结构的电镜照片(放大400 000倍) 暗带 ←电子透过样品少 ←蛋白质对电子 阻挡作用大 亮带 ←电子透过样品多 ←脂双层对电子 阻挡作用小 暗带 ←电子透过样品少 ←蛋白质对电子 阻挡作用大 三、对细胞膜结构的探索 证据:2： 细胞膜的静态模型能否解释变形虫的运动？ 三、对细胞膜结构的探索 胞膜上的脂质分子和蛋白质分子应该能运动。 用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质 用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质 三、对细胞膜结构的探索 细胞膜具有流动性 三、对细胞膜结构的探索 冷冻蚀刻技术可以将细胞膜的磷脂双分子层分开，观察两层磷脂之间是否有其他物质。通过电子显微镜观察正常细胞膜，发现磷脂双分子层之间有颗粒状物质，利用蛋白酶处理后，该颗粒消失。这说明磷脂双分子层之间含有 。 正常细胞膜 蛋白酶处理膜 蛋白质 _______________是膜的基本支架。 a内容： 磷脂双分子层 其内部是疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。 三、对细胞膜结构的探索 1972年，辛格和尼克尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。 a内容： 三、对细胞膜结构的探索 1972年，辛格和尼克尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。 _________________以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中。 有的镶在磷脂分子层表面。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表面。 蛋白质分子 a内容： 三、对细胞膜结构的探索 1972年，辛格和尼克尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。 在细胞膜外表面，糖类分子与蛋白质结合形成___________，或与脂质结合形成_________，这些糖类分子叫做_______。 糖蛋白 糖脂 糖被 结构特点: 具有一定的流动性 细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能非常重要。 磷脂分子可以侧向自由移动 蛋白质大多也能运动。 三、对细胞膜结构的探索 细胞壁对绝大部多数溶质是通透的，无法在细胞壁内制造一个稳定的内部环境，因此细胞壁不是细胞这一生命系统的边界 巩固练习 1.下图是神经细胞的细胞膜结构模式图，正确的是（ ） A 课后习题 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，细胞膜上会留下个空洞。( ) × × × 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 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? 把细胞膜与窗纱进性类比,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的结构,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,它只能是被动地在起作用。 二、拓展应用 2.右下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? 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,脂溶性药物能被稳定地包裹在其中;脂质体的内部是水溶液的环境,能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。 二、拓展应用 2.右下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。 (2)请推测：脂美质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用? 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,也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞,从而使药物在细胞内发挥作用。 利用生活中的废旧物品，尝试制作立体的生物膜结构模型。 课后作业 $$