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

第三章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能 1 01 02 03 学习目标 通过对细胞膜的功能、组成和结构的学习，形成结构与功能相适应的生命观念。（生命观念） 通过对细胞膜流动镶嵌模型的学习，培养模型与建模的科学思维方式。（科学思维） 通过学习细胞膜成分和结构的探索历程，培养科学探究能力。（社会责任） 情景一： 人体的边界-皮肤 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，无法给细胞提供稳定的内部环境，因此无法作为细胞的边界。 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。 情景二： 科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。例如，用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。 死 细 胞 活 细 胞 为什么活细胞不能被染色，而死细胞可以？ 体现了细胞膜的什么功能？ 死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，因此能被染色。 01 细胞膜的功能 原始地球环境 原始海洋中有机物聚集 进化出原始生命 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 细胞膜出现 意义 功能1：将细胞与外界分隔开 01 细胞膜的功能 需要的营养物质 代谢废物 不需要的物质或病毒、细菌等有害物质 分泌物 细胞内有用的成分 功能2：控制物质进出细胞（细胞膜的控制作用是相对的） 01 细胞膜的功能 间接交流 直接交流 通道交流 方式1 方式2 方式3 通过 膜受体 相邻细胞 受体的化学本质是糖蛋白或蛋白质 功能3：进行细胞间的信息交流 01 细胞膜的功能 方式1：间接交流--通过体液运输 内分泌 细胞 靶细胞 靶细胞 内分泌细胞分泌的激素 与靶细胞的细胞膜表面的受体结合 随血液到达全身各处 将信息传递到靶细胞 (如激素 、神经递质、细胞因子） 01 细胞膜的功能 方式2：直接交流--通过细胞膜接触交流 发出信号的细胞 靶细胞 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。 与膜结合的信号分子 受体 01 细胞膜的功能 精子和卵细胞之间的识别和结合 精子 发出信号的细胞 靶细胞 卵细胞 01 细胞膜的功能 方式3：通道交流 通道 高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，进行信息交流 某些细胞之间形成电突触，快速传导兴奋 1 2 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 01 细胞膜的功能 放大 胞间连丝 方式3：通道交流 判断正误 1.细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入细胞，而对细胞有害的物质则不能进入(　　) 2.进行细胞间的信息交流都依赖于靶细胞的细胞膜上的受体与信号分子结合(　　) 3.高等植物的胞间连丝也能使细胞间进行物质交换(　　) 4.可以用台盼蓝染色法鉴定细胞死活（ ） × √ √ × 实战训练 如图为细胞间信息交流的三种方式，下列有关叙述错误的是（ ） A、图甲可表示胰岛素经血液运输到靶细胞对其生命活动进行调节 B、图乙可表示同种动物精子和卵细胞之间的识别和结合 C、这三种方式中都需要信号分子与细胞膜上的受体进行识别与结合 D、图丙可表示高等植物细胞间通过胞间连丝相互连接并运输物质 02 对细胞膜成分的探索 合作探究一：请同学们自主阅读教材P41-42，小组合作完成在对细胞膜成分的探索历程中有哪些科学家的参与，他们作出了哪些贡献？ 1.欧文顿（E.Overton） 我是欧文顿，经过上万次 实验我发现…… 细胞膜 非脂溶性物质 脂溶性物质 相似相溶原理 你从欧文顿的实验现象能得到的结论是什么？ 细胞膜是由脂质组成的。 02 对细胞膜成分的探索 2.对细胞膜进行成分分析 【资料】科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并利用哺乳动物成熟红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜。 吸水 涨破 细胞膜化学分析表明：脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多 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无细胞核和众多的细胞器，无其他膜的干扰。 02 对细胞膜成分的探索 3.磷脂的结构 02 对细胞膜成分的探索 1.思考：单层磷脂分子层在水-空气界面上应如何分布？并画出来 水 空气 2.若细胞内外均为水环境，细胞膜中的磷脂分子如何分布？ 水 水 水 水 02 对细胞膜成分的探索 4.荷兰科学家戈特和格伦德尔 从人的红细胞中提取出脂质，在空气--水界面铺成单分子层，测得：单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 在水中形成的磷脂双分子层模式图 由此推断出：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层！ 【思考】若用人口腔上皮细胞做实验还是两倍吗？ 02 对细胞膜成分的探索 5.英国学者丹尼利和戴维森 细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力；当时人们已经知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低。 【思考】以上资料说明细胞膜中还可能含有什么物质？ 推测：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。 20世纪初，科学家发现细胞膜不但会被溶解脂质的 溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。从而证明细胞膜中存在蛋白质。 02 对细胞膜成分的探索 细胞膜的成分 脂质50% 蛋白质40% 糖类 2%-10% 小结： 磷脂（主要） 胆固醇（动物） 不同细胞膜的成分基本相同，只是含量有差异 功能主要由蛋白质来承担。功能越复杂，蛋白质的种类和数量越多。 实战训练 作为系统的边界，细胞膜发挥着至关重要的作用。下列关于细胞膜的叙述正确的是（ ） A．台盼蓝染液可将活细胞染成蓝色，死细胞不会着色 B．用鸡的成熟红细胞可以制备纯净的细胞膜 C．细胞的边界是细胞膜不是细胞壁，因为细胞壁具有全透性 D．用丙酮从蛙的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺成单分子层，测得单分子层面积恰为红细胞表面积的2倍 03 对细胞膜结构的探索 合作探究二：请同学们自主阅读教材P43-44，小组合作完成在对细胞膜结构的探索历程中有哪些科学家的参与，他们作出了哪些贡献。 （关于电镜成像：电子束照射大分子物质，散射度高，呈暗带；照射小分子物质，散射度低，呈亮带。） 【资料1】1959年罗伯特森在电镜下观察到了细胞膜的清晰的暗—亮—暗的三层结构。 细胞膜 细胞内 细胞外 蛋白质-脂质-蛋白质 罗伯特森把细胞膜描述为静态的统一结构 “三明治模型” 03 对细胞膜结构的探索 若将细胞膜描述为静态的统一结构，无法解释细胞的生长和分裂、变形虫的运动、受精时细胞融合等生命现象。 细胞生长 细胞分裂 变形虫摄食 细胞膜可以流动 03 对细胞膜结构的探索 37℃ 40min 【资料2】 1970年，人—鼠细胞融合实验 【荧光标记法】是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。 正在融合的细胞 融合（杂种）细胞 绿色荧光染料标记的膜蛋白 红色荧光染料标记的膜蛋白 小鼠细胞 人细胞 细胞融合 【实验现象】 【实验结论】 融合细胞中膜蛋白红色和绿色均匀分布。 细胞膜具有流动性。 03 对细胞膜结构的探索 【补充资料】物理学家采用冰冻蚀刻法在低温下将细胞膜断开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面，发现蛋白质 于磷脂双分子层。 修正罗伯特森“三明治模型” 糖类在细胞膜上如何分布的？ 镶在磷脂双分子层表面、嵌入（部分或全部）、贯穿 04 流动镶嵌模型的基本内容 【资料3】1972年辛格（S. J. Singer）和尼科尔森（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。 04 流动镶嵌模型的基本内容 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? 合作探究三：阅读课本p44-45， 小组合作思考与考论完成以下问题： 04 流动镶嵌模型的基本内容 辛格和尼科尔森——流动镶嵌模型 阅读书本P44-45，说出模型的具体结构。 功能： a： 、 功能： b： c： d： 糖被：与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切关系 怎么区别细胞膜的内外侧？ 蛋白质的种类与数量越多，细胞膜的功能越复杂。 磷脂双分子层 基本支架 蛋白质分子 物质运输等 糖蛋白 糖脂 细胞膜具有一定的流动性。 结构特点 原因： 磷脂分子和大多数蛋白质是可以运动的。 04 流动镶嵌模型的基本内容 磷脂双分子层基本支架 内部疏水 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：具有一定的流动性 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 04 流动镶嵌模型的基本内容 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。 细胞膜的特点： 04 流动镶嵌模型的基本内容 提 出 假 说 科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。 提出 问题 提出 假说 观察与实验 修正和补充 观察与实验证实 接受假说 补充：科学方法 1．下图为细胞膜结构示意图，请据图回答下面的问题： (1)细胞膜的结构模型叫 。图中2和3表示 ；1和2构成 ；4表示 ，它构成了细胞膜的基本支架。 (2)在低温下，结构4排列整齐，但温度上升后，会出现排列不整齐的现象，其厚度也会减小，这说明4的结构特点是具有 性。 (3) (填“A”或“B”)侧表示细胞外侧。 实战训练 流动镶嵌模型 蛋白质 糖蛋白 磷脂双分子层 一定的流动 A 贯穿 嵌入 镶在 实战训练 2.如图为磷脂分子在水中形成的球形脂质体，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。下列叙述错误的是(　　)   A．因为磷脂分子的“头”部亲水，“尾”部疏水，所以可在a处嵌入水溶性药物， 在b处嵌入脂溶性药物 B．图中脂质体可以和细胞膜融合，将药物送入靶细胞内部 C．在细胞膜中，由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过 D．脂质体将药物送入细胞，利用了细胞膜的结构特点——具有一定的流动性 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $