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

人教版生物学 必修一 第三章 第1节 细胞膜的结构和功能 更多精品素材：http://shop248912786.taobao.com/index.htm （下拉可隐藏） 1 人体的边界-皮肤 系统的边界 动物细胞-细胞膜 植物细胞-细胞膜 系统是有边界的，边界对系统的稳定性是至关重要的。 注：细胞壁具有全透性，无法作为细胞边界。 细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。 1.将细胞与外界环境分隔开 推测的原始海洋景观图 一、 细胞膜的功能 细胞膜将每个细胞与周围环境隔离开，成为 的系统，维持细胞 的相对稳定。 相对独立 内部环境 原始海洋盐分较低，而有机物质却异常丰富。当时由于大气中无游离氧，因而高空中也没有臭氧层阻挡，不能吸收太阳辐射的紫外线，所以紫外线能直射到地球表面，成为合成有机物的能源。此外，天空放电、火山爆发所放出的能量、宇宙间的宇宙射线，以及陨星穿过大气层时所引起的冲击波等，也都有助于有机物的合成。但其中天空放电可能是最重要的，因为这种能源所提供的能量较多，又在靠近海洋表面的地方释放，在那里它作用于还原性大气，所合成的有机物质，很容易被雨水冲淋到原始海洋之中，使原始海洋富含有机物质，成了"生命的摇篮"。 原始大气化学演化过程中所形成的氨基酸、核苷酸、核糖、脱氧核糖和嘌呤等有机分子都随着雨水冲进了原始海洋，并迅速地下沉到原始海洋的中层，从而避免了因原始大气缺乏臭氧层而造成的紫外线伤害。又经过了很长时间，原始海洋中的有机分子越来越丰富(据推测，在原始海洋中有机分子含量达到了1%)，这就为生命的诞生创造了必要的条件。 问题探讨 鉴别动物细胞是否死亡 死细胞会被染成蓝色，活细胞不会被染色 原理 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选择透过性，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。 台盼蓝 染液 2.控制物质进出细胞 细胞 营养物质 分泌物 废物 有害物质、病菌、病毒 有用物质、结构物质 功能特点：选择透过性 控制作用是相对的，细胞是一个相对开放的系统 X X 一、 细胞膜的功能 接种新冠疫苗 打疫苗时，虽然打的是胳膊，但是大脑皮层能够产生痛觉，这是为什么呢？ 细胞膜可帮助实现细胞间的信息交流 1.物质传递 如激素等化学物质 2.接触传递 如精卵细胞的相互识别 3.通道传递 如植物细胞的胞间连丝 3.进行细胞间的信息交流 一、 细胞膜的功能 胞间连丝 靶细胞：接受信号的细胞 受体：靶细胞膜上与信号分子特异性结合的位点 19世纪末 1895年 时间 欧文顿（E.Overton） 人物 实验 对细胞膜成分的探索 01 用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验。 ● ● ● ● ● ● ● ● 溶于脂质的物质 ● ● 不溶于脂质的物质 细胞膜是脂质组成的 推论 二、对细胞膜结构的探索 确定脂质成分 目标 卵细胞、神经细胞、哺乳动物成熟红细胞 材料 实验 对细胞膜成分的探索 01 制备纯净的细胞膜进行化学分析 细胞膜的成分有磷脂（最多）和胆固醇 结果 红细胞吸水胀破 二、对细胞膜结构的探索 对细胞膜成分的探索 01 红细胞吸水胀破 为什么选哺乳动物的红细胞？ 无细胞壁，易吸水胀破。 无核膜和众多的细胞器膜，可以制备出纯净的细胞膜。 所有的细胞膜都有磷脂和胆固醇吗？ 磷脂参与所有细胞膜的形成，胆固醇参与动物细胞膜的形成。 二、对细胞膜结构的探索 思考讨论： 对细胞膜成分的探索 01 二、对细胞膜结构的探索 磷脂的结构： 一种由甘油、脂肪酸和磷酸等分子组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。 尾部 (疏水) (亲水) 头部 甘油 脂肪酸 磷酸 胆碱 对细胞膜成分的探索 01 在空气-水界面上 完全浸没在水中 请思考细胞膜内外的环境，模拟细胞膜中磷脂分子的排布方式。 二、对细胞膜结构的探索 在空气-水界面上 水—苯的混合溶剂中 完全浸没在水中 置于水—苯的混合溶剂中 请模拟磷脂分子的排布方式 1925年 时间 戈特（E.Gorter)和格伦德尔（F.Grendel) 人物 实验 对细胞膜成分的探索 01 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，发现面积是红细胞表面积的2倍。 细胞膜中的磷脂分子是连续的两层 推论 表面积=S 单分子层表面积=2S 二、对细胞膜结构的探索 1935年 时间 丹尼利(J.f Danielli)和戴维森(H. Davson) 人物 实验 对细胞膜成分的探索 01 水等液体会产生使表面尽可能缩小的力，这个力称为“表面张力”。 研究细胞膜表面的张力，发现细胞表面张力明显低于油-水界面的表面张力。 二、对细胞膜结构的探索 1935年 时间 丹尼利(J.f Danielli)和戴维森(H. Davson) 人物 实验 对细胞膜成分的探索（4） 01 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。 推论 研究细胞膜表面的张力，发现细胞表面张力明显低于油-水界面的表面张力。 细胞表面张力＜油水界面张力 有蛋白质的油水界面张力＜油水界面张力 二、对细胞膜结构的探索 1895年 1895-1925 1925年 1935年 通过对细胞膜通透性的实验探究推测：细胞膜是由脂质组成的。 欧文顿 利用哺乳动物成熟的红细胞分析：细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 测定磷脂单分子层的面积推测：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 戈特和格伦德尔 通过测定细胞膜表面张力推测：细胞膜除了含有磷脂分子外，还有蛋白质。 丹尼利和戴维森 1935-1959 研究发现：细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。此外，还有少量的糖类。 实验总结-对细胞膜成分的探索 对细胞膜成分的探索成果 01 脂质 50% 蛋白质 40% 糖类 2%-10% 二、对细胞膜结构的探索 约占50%，磷脂最丰富；动物细胞膜还含有少量胆固醇。 研究结果 细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的，还有少量的糖类。 01脂质 02蛋白质 03糖类 约占40%，功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多。 占2%～10%，糖类与蛋白质、脂质组成糖蛋白和糖脂。 比例 脂质 蛋白质 糖类 50 40 10 对细胞膜结构的探索 02 时间：1959年 人物：罗伯特森 发现：在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 “三明治”模型 假说：所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。他把细胞膜描述为静态的统一结构。 质疑：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的运动这样的现象都难以解释。 二、对细胞膜结构的探索 对细胞膜结构的探索 02 科学技术的不断发展，科学家们发明了冷冻蚀刻技术，发现蛋白质不是分布在磷脂分子的内外表面，而是而是以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中。 二、对细胞膜结构的探索 对细胞膜结构的探索 02 荧光标记法：利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物对研究对象进行分析的方法，常用的荧光蛋白有绿色和红色两种颜色。 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图 膜蛋白具有流动性 这一实验和其他实验共同说明：细胞膜具有流动性。 二、对细胞膜结构的探索 结果表明 1972年，辛格（S.J.Singer）和尼科尔森（G.Nicolson)提出“流动镶嵌模型”。 三、流动镶嵌模型 1959年 1959-1970 1970年 1972年 在电镜下看到细胞膜的亮-暗-亮结构，推测：所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。 罗伯特森 利用冷冻蚀刻技术和发现：蛋白质镶、嵌、贯穿于磷脂双分子层，否定了“三明治”模型。 利用荧光标记法，进行人鼠细胞融合实验及其他相关实验，证明：细胞膜具有流动性。 戈特和格伦德尔 提出“流动镶嵌模型” 辛格和尼克尔森 实验总结-对细胞膜结构的探索 1.生物膜的组成成分： 2.生物膜的结构： ☻基本骨架： ☻蛋白质排列方式： ☻外侧的蛋白质分子与糖类结合成 。体现了生物膜的 主要是脂质和蛋白质 磷脂双分子层 以平铺、镶嵌和贯穿在磷脂双分子层中。 糖蛋白 不对称性 ☻糖被的作用： 具有保护、润滑、识别作用 结构特点： 3.生物膜的功能特点： 选择透过性 流动性 自主阅读教材44-45页并对其主要内容进行总结 流动镶嵌模型内容 细胞膜的主要特点 功能特点—选择透过性 结构基础：膜上具有蛋白质、磷脂双分子层有屏障作用 意义：控制物质进出细胞 结构特点—具有一定的流动性 原因：构成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。 意义：细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。 膜的流动性主要受温度影响，一定温度范围内，温度越高，流动性越强。但超过一定范围，膜结构会被破坏。 三、流动镶嵌模型 提出假说的一般流程： 依据已有的知识和信息 提出解释某问题的假说 用观察和实验进行修正和补充 科学方法—提出假说 桑格和尼克森在继承中创新提出流动镶嵌模型 磷脂双分子层基本支架 内部输水 屏障作用 脂质 蛋白质 镶在、嵌入或贯穿 承担膜的主要功能 细胞膜 少量糖类 组分 细胞表面 信息传递 结构特点：一定的流动性 1.将细胞与外界环境分隔开 结构 功能 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 功能特点：选择透过性 课堂小结 课堂练习 3.下图表示细胞膜的亚显微结构模式图，请据图回答： （1）图中[B]________的基本组成单位是________，构成细胞膜基本支架的结构是[ ]__________。 （2）与细胞膜的识别功能有关的结构是[ ]____________。 （3）吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有______性，这是因为__________________。 （4）不同细胞的细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的____________。 （5）细胞膜的外侧是________（M、N）侧，判断的依据是____________。 （6）细胞膜的这种结构模型被称为_ ___________。 E 氨基酸 D 磷脂双分子层 蛋白质 糖蛋白 流动 组成细胞膜的磷脂分子和大部分蛋白质是可以运动的 蛋白质的种类和数量 M 糖蛋白位于细胞膜的外侧 流动镶嵌模型 27 $