3.1细胞膜的结构和功能 课件-2025-2026学年高一上学期必修1生物人教版(2019)

3.1细胞膜的结构与功能 第三章 细胞的基本结构 1.细胞膜有哪些主要功能？ 2.通过对细胞膜成分和结构的探索过程的分析，你对科学的过程和方法有哪些领悟？ 3.流动镶嵌模型的基本内容是什么？ 本节聚焦： 感受鸡蛋里面的”卵黄膜“ 细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是 ，也叫 细胞膜 质膜 国家有边界，人体也有边界，那么细胞有边界吗？这个边界是什么？ 情境导入 3 知识目录 01 细胞膜的功能 02 对细胞膜成分和结构的探索 03 细胞膜的流动镶嵌模型 01 细胞膜的功能 一、细胞膜的功能 【任务】分析资料，总结细胞膜具有的功能（3个）： 资料1：原始的生命诞生于海洋，膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。 1.将细胞与外界环境分隔开 细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 一、细胞膜的功能 【任务】分析资料，总结细胞膜具有的功能（3个）： 资料3：活玉米和死玉米胚的是否变红 注意：植物细胞的边界是细胞膜， 不是细胞壁，因为细胞壁是全透性的。 资料2：鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，为什么死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色？ 2.控制物质进出细胞 着色的死细胞 着色的死细胞 以上说明细胞膜有_____________性，控制作用是________的。 细胞需要的营养物质 不需要的营养或对细胞有害的物质 抗体、激素等物质； 细胞代谢废物等 可“进” 可“出” 可能侵入 选择透过 相对 不易“进” 不可“出” 细胞核的核酸等重要成分 有些病毒、病菌 细胞膜的功能特性 一、细胞膜的功能 【任务】分析资料，总结细胞膜具有的功能（3个）： 2.控制物质进出细胞 【资料4】施莱登和施旺在细胞学说中强调“细胞既是一个相对独立的单位，又和其他细胞构成的整体起作用”。由此说明多细胞生物体的生命活动必须依赖于细胞之间的协调配合才能完成。 在多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，它们之间必须保持功能的协调，这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于信息的交流。 一、细胞膜的功能 【任务】分析资料，总结细胞膜具有的功能（3个）： 3.进行细胞间的信息交流 细胞分泌物（如激素、神经递质等）与靶细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。 含义 内分泌细胞分泌的激素与靶细胞表面的受体结合；突触前神经元释放的神经递质与突触后神经元细胞表面受体结合。 实例 （1）化学物质传递 3.进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 相邻两个细胞膜的接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。 精子与卵细胞间的识别和结合。 含义 实例 （2）接触传递 注意：只有同种生物的精子和卵细胞能够识别和结合。 3.进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 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。 高等植物细胞间的胞间连丝。 含义 实例 （3）通道传递 注意：通道交流不需要细胞膜上的受体参与。 3.进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 ３种方式 （1）化学物质传递 小结：细胞膜信息交流的3种方式 （2）接触传递 （3）通道传递 一、细胞膜的功能 接受信号的细胞 化学本质：糖蛋白 受体 知识拓展 识别信号分子的受体 作用：识别或接受激素等化学物质的信号 特点：特异性、专一性 （一种受体只能识别一种或者一类物质） 一、细胞膜的功能 核心思想 细胞膜的结构 细胞膜非常薄 高倍显微镜 ？ 细胞膜的功能 取决于 02 对细胞膜成分和结构的探索 二、对细胞膜成分和结构的探索 （一）细胞膜成分的探索 【任务】分析资料，总结细胞膜成分 【资料1】1895年欧文顿（E.Overton）用500多种化学物质对植物细胞进行上万次的通透性实验。发现溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。 细胞膜可能是由脂质组成的。 思考：根据相似相溶原理，你能大胆对细胞膜的成分进行猜测吗？ 哈哈，熟人，请进请进 细胞膜 非脂溶性物质 脂溶性物质 哼，不熟，免进 相似相溶原理 哼，不熟，免进 二、对细胞膜成分和结构的探索 （一）细胞膜成分的探索 【任务】分析资料，总结细胞膜成分 【资料2】19世纪末20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，并进行化学分析。研究表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 思考：科学家为何选用哺乳动物的红细胞作为实验材料？ ①哺乳动物成熟红细胞无细胞壁，更易吸水涨破 ②无细胞核及众多具膜的细胞器,易制得纯净的细胞膜。 哺乳动物成熟的红细胞 二、对细胞膜成分和结构的探索 （一）细胞膜成分的探索 磷脂 亲水头部 疏水尾部 认识磷脂分子 水 空气 二、对细胞膜成分和结构的探索 （一）细胞膜成分的探索 单层磷脂分子在空气—水界面上是如何排布的呢？ 二、对细胞膜成分和结构的探索 （一）细胞膜成分的探索 【任务】分析资料，总结细胞膜成分 【资料3】时间：1925年 人物：荷兰科学家戈特（Gorter）和格伦德尔（Grendel） 人的红细胞 丙酮 提取 脂质 （磷脂） 空气 水面 结论：细胞膜中的脂质分子必然为连续的两层！ 单层磷脂分子的面积恰为红细胞表面积的2倍 表面积为S 表面积为2S 二、对细胞膜成分和结构的探索 （一）细胞膜成分的探索 A B C 细胞外（水环境） 细胞内（水环境） × ✓ 双层磷脂分子是如何排布的呢？ × 二、对细胞膜成分和结构的探索 （一）细胞膜成分的探索 【任务】分析资料，总结细胞膜成分 【资料4】 1935年，英国学者丹尼利和戴维森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。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。 思考：丹尼利和戴维森通过发现的现象，得到怎样的推论？ 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。 二、对细胞膜成分和结构的探索 （一）细胞膜成分的探索 【任务】分析资料，总结细胞膜成分 脂质 蛋白质 糖类 细胞膜成分 （ 50％ ） （ 40％ ） （ 2％~10％ ） 主要是 , 此外 细胞膜还含有少 。 综上艰难的探索历程，科学家们推论出细胞膜的成分是： 主要是 还有少量 磷脂 动物 胆固醇 因此功能越复杂的细胞膜，蛋白质的 。 种类和数量就越多 形成糖脂或糖蛋白(与细胞的识别有关)分布在细胞膜的外表面 二、对细胞膜成分和结构的探索 （二）细胞膜结构的探索 【任务】阅读课本P43，回答问题： 【资料1】1959年，罗伯特森根据电镜下观察到“暗－亮－暗”的三层结构，提出假说：“三明治模型”细胞膜由蛋白质－脂质－蛋白质三层结构构成，亮层是脂质、暗层是蛋白质。 可能具有的特点： 1. 蛋白质均匀分布在磷脂双分子层两侧 2. 膜是静止的结构 思考：“三明治模型”是否存在不足？ 推测: 质疑细胞膜是静态的观点，细胞膜应该能够流动。 变形虫摄取草履虫 酵母菌出芽生殖 受精卵卵裂 二、对细胞膜成分和结构的探索 （二）细胞膜结构的探索 【任务】阅读课本P43，回答问题： 【资料2】20世纪60年代，质疑静态模型 理由:如果细胞膜是静态的，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、运动等现象都难以解释。 【资料3】1970年，用不同颜色荧光染料标记分别标记人的细胞和鼠的细胞，然后将人—鼠细胞融合，一段时间后，不同颜色的荧光染料均匀分布在融合细胞膜表面 问题：通过人—鼠细胞融合的结果，可以得出什么结论？ 细胞膜具有流动性。 二、对细胞膜成分和结构的探索 （二）细胞膜结构的探索 【任务】阅读课本P43，回答问题： 【资料4】1972年辛格（S. J. Singer）和尼克尔森（G. Nicolson）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。 二、对细胞膜成分和结构的探索 （二）细胞膜结构的探索 【任务】阅读课本P43，回答问题： 1895年欧文顿：膜是由脂质组成的。 1925年戈特和格伦德尔：膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 1935年丹尼利和戴维森：除含脂质分子外，可能还附着蛋白质。 1959年罗伯特森：提出蛋白质—脂质—蛋白质静态“三明治”模型。 20世纪60年代，冰冻蚀刻显微技术证明蛋白质在膜上的分布不对称。 1970年，荧光技术细胞融合实验证明蛋白质具有一定的流动性。 二、对细胞膜成分和结构的探索 （二）细胞膜结构的探索 03 细胞膜的流动镶嵌模型 三、细胞膜的流动镶嵌模型 【任务】 阅读课本p43-44， 小组合作思考与考论完成以下问题 1.细胞膜的主要组成成分是什么？ 2.细胞膜的基本支架是什么？ 3.膜蛋白在膜上是如何排布的？ 4.糖被在膜内外两侧均有分布吗？ 5.膜表面的糖被有什么功能呢 磷脂双分子层 基本支架 磷脂分子内部为疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，具有屏障作用。 问题1:磷脂分子在细胞膜中如何排布？ 三、细胞膜的流动镶嵌模型 蛋 白 质 (1)在磷脂双分子层的排布方式： (2)作用：物质运输、细胞识别等 ① 镶在脂双层表面 ② 嵌入 ③ 贯穿 ① 镶、②嵌入、③贯穿 问题2:蛋白质分子在细胞膜中排布方式？ 三、细胞膜的流动镶嵌模型 电镜冰冻蚀刻细胞膜示意图 镶在、嵌入、贯穿 实验证据 糖类分子 糖蛋白 糖脂 糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切相关。 糖被 多糖 问题3:糖类在细胞膜中与哪些物质相结合？ 细胞外侧 三、细胞膜的流动镶嵌模型 知识拓展 细胞膜的流动性的选择透过性 比较 流动性 选择透过性 主要 表现 膜脂和大多数膜蛋白可以运动，膜整体也可以流动 水分子可自由通过，细胞要选择吸收的小分子和离子也可以通过，其他的离子、小分子和大分子则不能通过 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 结构特点 功能特点 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。 三、细胞膜的流动镶嵌模型 小结 细 胞 膜 功能 功能1：将细胞与外界环境分隔开 ② 功能2: 控制物质进出细胞 ③ 功能3: 进行细胞间的信息交流 对细胞膜结构的探索 流动镶嵌模型的基本内容 磷脂 蛋白质 糖类(少量) 运动 运动 脂双层为基本骨架 镶嵌、嵌入、贯穿 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 决定膜的功能 习题检测 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。 （ ） ✘ ✘ ✘ 38 习题检测 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 39 习题检测 3.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。 40 习题检测 4.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。 41 习题检测 4.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。 42 谢谢 Lavf55.33.100 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $