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2019必修一

第三章 细胞的基本结构 第一节 细胞膜的结构和功能 我们今天 1 一、学习目标： 二、重点、难点： 阐述细胞膜的功能。 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，形成“结构与功能相适应”的生命观念。 1.概括细胞膜的三大功能。 2.流动镶嵌结构模型。 3.理解细胞膜结构与功能相适应的观点。 问题导入 精讲释疑 2 课堂小结 3 课堂达标练习 4 课后作业 5 目 录 1 一个国家有陆地、海域、领空的边界； 使人体内部与外界分隔的皮肤和黏膜，是人体的边界。 系统的边界对系统的稳定至关重要。 细胞作为一个基本的生命系统，它的边界是？ 问题导入 细胞膜，不是细胞壁，细胞壁的作用是维持细胞形状,具有全透性，并不能控制物质进出细胞,所以不是真正的边界。细胞膜的功能？ 自主预习，课本P40-P45,5min,完成以下问题： 2 精讲释疑 1.细胞膜有哪些主要功能？细胞膜功能有什么特点？ 2、科学家对细胞膜成分有哪些探索？ 3.细胞膜结构的探索过程是什么？ 4.细胞膜模型由谁提出？流动镶嵌模型基本内容？ 1、将细胞与外界环境分隔开： 精讲释疑 草履虫 细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。并成为了相对独立的系统。 推测的原始海洋景观图 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段 (2)对细胞本身的意义： (1)在进化方面的意义： 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。 讨论：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控制物质进出的功能，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。 精讲释疑 思考：细胞膜作为细胞的边界，还应该具有什么功能？ 一、细胞膜的功能： 核 CO2 细胞 产物 代谢 废物 O2 营 养 物 质 细胞膜 细胞膜有__________性，控制作用是_____的 选择透过 相对 有害物质 有些病毒病菌 不需要、有害 的物质 细胞 需要的 营养物质 ①细胞合成并分泌的 抗体、激素等； ②细胞代谢产生的废物； 细胞内有用 的成分 可以进入 不容易进入 排出 不排出 精讲释疑 2、控制物质进出细胞： 一、细胞膜的功能： likezhisheng 3.进行细胞间的信息交流： （1）间接交流(物质传递)：细胞分泌化学物质（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。 激素 血 液 靶细胞（接受信号的细胞） 内分泌细胞 受体 本质：糖蛋白 作用：接受激素等化学物质的信号 特点：专一性 精讲释疑 一、细胞膜的功能： （2）细胞膜直接接触传递信息：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 思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？ 精讲释疑 一、细胞膜的功能： likezhisheng （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_________相互连接，也有信息交流的作用。 胞间连丝 胞间连丝 精讲释疑 一、细胞膜的功能： 一、细胞膜的功能： 精讲释疑 （1）将细胞与外界环境分隔开 （2）控制物质进出细胞 （3）进行细胞间的信息交流 ①通过细胞分泌化学物质间接传递信息 ②细胞间细胞膜直接接触传递信息 ③相邻两细胞之间形成通道，来传递信息 选择透过性 功能特点： 除了以下的三种功能外，细胞膜还有细胞识别、保护细胞、参与细胞的运动、分泌等功能。 13 精讲释疑 思考：细胞膜需要依靠哪些化学成分和怎么样的结构去行使相应的功能呢？ 人类对细胞膜结构的探究，要追溯到100多年前………… 二、对细胞膜成分的探究： 【资料1】1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不易溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。 相似相溶 根据相似相溶原理，提出假说：细胞膜是由脂质组成的 精讲释疑 二、对细胞膜成分的探究： 【资料2】科学家利用哺乳动物成熟的红细胞，通过一定方法制备出纯净细胞膜，进行化学分析。 结论：组成细胞膜的脂质有 和 ，其中 含量最多。 磷脂 胆固醇 磷脂 (仅动物) 亲水头部 疏水尾部 磷脂分子结构式 磷脂分子模型 磷脂分子示意图 胆碱 磷酸 甘油 脂肪酸 提问：为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜? ①无细胞壁，细胞容易吸水涨破； ②无细胞核(无核膜)和众多的细胞器（无细胞器膜），易制得纯净的细胞膜。 精讲释疑 二、对细胞膜成分的探究： 依据磷脂分子的性质，请推测磷脂分子在下列界面中的排布情况。 精讲释疑 空气 水 水 水 空气 水 水 水 亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水 水 水 二、对细胞膜成分的探究： 【资料3】1925年，两位荷兰科学家戈特和格伦德尔，用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 推测：细胞膜中的磷脂分子必然排列为 。 连续的两层 在水中形成的磷脂双分子层的模式图 精讲释疑 二、对细胞膜成分的探究： 【资料4】1935年，英国学者丹尼利和戴维森，研究细胞膜的张力发现，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。 推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有 。 蛋白质 思考：如何鉴定细胞膜含有蛋白质？ 蛋白质 紫色 + 双缩脲试剂 精讲释疑 二、对细胞膜成分的探究： 成分分析 主要是 ，动物细胞膜还有胆固醇。 与膜的功能有关，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的 越多。 脂质 约50% 蛋白质 约40% 糖类 少量 磷脂 种类和数量 主要存在于动物细胞膜中 二、对细胞膜成分的探究： 精讲释疑 主要在细胞膜外侧，与蛋白质（脂质）结合形成糖蛋白（糖脂）。 20 细胞膜成分 鉴定试剂(方法) 结果 磷脂 脂溶剂处理 细胞膜被溶解 磷脂酶处理 细胞膜被破坏 脂溶性物质透过实验 脂溶性物质优先通过 蛋白质 双缩脲试剂 紫色 蛋白酶处理 细胞膜被破坏 细胞膜成分的鉴定： 精讲释疑 21 时间：1959年 人物：罗伯特森 实验：在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 【资料5】： 精讲释疑 结论：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。 暗-亮-暗 你认为这种观点有什么不足吗? 三、对细胞膜结构的探究： likezhisheng 膜静态模型不能解释下列现象： 细胞的生长、分裂、变形虫的变形运动、受精卵卵裂等。 把生物膜描述为静态的结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。 变形虫摄食 细胞分裂 受精卵卵裂 精讲释疑 三、对细胞膜结构的探究： likezhisheng 结论： 细胞融合实验以及相关的实验证明细胞膜具有流动性。(结构特性） 该实验只说明了蛋白质有流动性，而不能说明脂质分子具有流动性 荧光标记法 时间：1970年 人物：弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin ) 实验：人、鼠细胞融合实验 【资料6】： 精讲释疑 三、对细胞膜结构的探究： likezhisheng 人物：辛格和尼科尔森 提出：新的生物模型——流动镶嵌模型，为大多数人所接受。 【资料7】： 精讲释疑 三、对细胞膜结构的探究： 1 1970年荧光标记人鼠细胞融合显示细胞膜具有流动性 19世纪末欧文顿推测膜由脂质组成 20世纪初化学分析得知膜主要成分是脂质和蛋白质 1925年证明细胞膜中的磷脂分子是双层的 1959年电镜观察推测细胞膜为三层静态统一结构 探究成分 探究结构 探究结构特点 60年代观察蛋白质在脂质中的不均等分布 1972年提出流动镶嵌模型 三、对细胞膜结构的探究： 精讲释疑 26 likezhisheng A B C 图中A 名称： 。 作用：膜的基本支架，具有 作用。 特点： 。 磷脂双分子层 屏障 磷脂分子可以侧向自由移动 其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过。 1 精讲释疑 具有屏障作用的原因： 水 水 四、流动镶嵌模型的基本内容： likezhisheng A B C 图中B 名称： 。 作用：在 等方面具有重要作用。 特点：大多数蛋白质分子是可以 的。 蛋白质分子 物质运输 运动 蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中： ①有的 磷脂双分子层表面； ②有的部分或全部 磷脂双分子层中； ③有的 于整个磷脂双分子层； 嵌入 贯穿 1 精讲释疑 蛋白质 镶在 四、流动镶嵌模型的基本内容： likezhisheng A B C 图中C 名称： （糖被）， 可和蛋白质结合形成 ，和脂质结合形成 。 作用：与细胞表面的 、细胞间的 等功能密切相关。 特点：只分布在细胞膜的 表面。 糖类分子 糖蛋白 糖脂 外 识别 信息传递 思考 细胞膜的结构特点是什么？ 具有流动性 原因：组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可以运动的。 分布不均匀，细胞膜具有不对称性 1 四、流动镶嵌模型的基本内容： 精讲释疑 判断细胞膜内外的主要依据 likezhisheng 项目 流动性 选择透过性 主要表现 生物膜中的蛋白质和脂质分子在膜中可作为多种形式的移动，膜整体也可以流动 细胞膜选择的小分子、离子可以通过，其他小分子、离子、大分子物质则不能通过。 结构基础 磷脂分子具有流动性，大多数蛋白质分子也可以运动 膜上蛋白质的种类和数量不同 区别 流动性是膜的结构特点 选择透过性是膜的功能特性 实例 变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐 植物对离子的选择性吸收、肾小管的重吸收 联系 流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性，凡是影响磷脂分子和蛋白质分子活性的因素（温度、pH、蛋白酶、脂溶剂等），均能够影响的流动性，影响膜的选择透过性 细胞膜的结构和功能特点： 精讲释疑 磷脂双分子层 磷脂分子+蛋白质分子+糖类 流动性 糖蛋白 选择透过性 信息交流（细胞识别） 边界作用 控制物质进出 组成 镶嵌、横跨 分布 部分 物质基础 组成 可流动 导致 保证 体现 跨膜运输正常进行 结构 决定 功能 课堂小结 likezhisheng 1.判断： (1)细胞间的信息交流都依赖于信息分子与受体的识别(　　) (2)高等植物的胞间连丝也能使细胞间进行物质交换(　　) (3)细胞间的信息交流都是通过细胞膜的直接接触来完成的（ ） (4)细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质（ ） (5)功能越复杂的细胞膜中磷脂的含量越多（ ） ✓ × ✓ × × 课堂达标练习 2.下列有关细胞膜的叙述，不正确的是（ ） A.细胞膜主要有脂质和蛋白质组成 B.不同功能的细胞，其细胞膜蛋白质的种类和数量相同 C.组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富 D.癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关 B 课堂达标练习 3、经研究发现细胞膜上蛋白质的种类与细胞膜吸收离子的种类有下图关系，能据图得出的是（ ） A、细胞膜主要由脂质和蛋白质组成 B、功能复杂的细胞，细胞膜上蛋白质的种类多 C、细胞膜上有糖蛋白 D、细胞吸收离子的多少与细胞种类无关 B 课堂达标练习 A．磷脂分子在水中能自发形成磷脂双分子层是因为其具有亲水的“头部”和疏水的“尾部” B．在a处嵌入水溶性药物，利用脂质体与细胞膜融合的特点将药物送入细胞 C．在b处嵌入脂溶性药物，利用脂质体与细胞膜融合的特点将药物送入细胞 D．该脂质体与细胞膜融合是利用它们都具有流动性这一功能特点 01 2.提取生物膜中的磷脂分子，将其放入水中可以形成双层磷脂分子的球形脂质体(如图所示)，它载入药物后可以将药物送入相应细胞，下列关于细胞膜和脂质体的叙述，错误的是(　　) D 课堂达标练习 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，细胞膜上会留下一个空洞。 （ ) × 课后作业 × × 36 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 课后作业 37 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? 把细胞膜与窗纱进行类比，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，它只能被动地起作用。 课后作业 38 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。 课后作业 39 (2)请推测:脂质体到达细胞后，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，也可能会以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。 课后作业 40 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$