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 (第1课时) 通过分析细胞膜组成成分与结构的探索历程，认同科学理论的形成是科学精神、科学思维和技 术手段结合下不断修正与完善的过程。 通过利用橡皮泥制作细胞膜模型，概括流动 镶嵌模型的主要内容。 通过癌症治疗方案优化分析，理解细胞膜的结构与功能相适应，体会科学知识与解决现实问题之间的密切联系，增强社会责任感。 学习目标 01 细胞膜的功能 02 对细胞膜结构的探索 03 流动镶嵌模型的基础内容 01 细胞膜的功能 01 细胞膜的功能 系统的边界 国家的边界 人体的边界 细胞膜，也叫质膜。 01 细胞膜的功能 ①.将细胞与外界环境分隔开 推测的原始海洋景观图 细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 01 细胞膜的功能 ①.将细胞与外界环境分隔开 ②.控制物质进出细胞 O2 CO2 控制作用是相对的 01 细胞膜的功能 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 内分泌细胞 靶细胞 激素 受体 （1）化学物质传递 靶细胞 发出信号的细胞 01 细胞膜的功能 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）化学物质传递 （2）接触传递 01 细胞膜的功能 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）化学物质传递 （2）接触传递 （3）通道传递 高等植物的胞间连丝 02 对细胞膜成分的探索 二、对细胞膜成分的探索 资料一 1895年欧文顿的实验 ● ● 细胞膜 ● ● ● ● ● ● 不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质 ● ● 根据实验，做出怎样的推出？ 膜是由脂质组成的。 与化学的联系 相似相溶原理：“相似”是指溶质与溶剂在结构上相似，“相溶”是指溶质与溶剂彼此互溶。 二、对细胞膜成分的探索 资料一 1895年欧文顿的实验 讨论1：最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取与检测？ 最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析得出的。 时间：20世纪初 实验：科学家对哺乳动物成熟红细胞膜进行了化学成分分析 资料二 化学分析表明： 脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多 二、对细胞膜成分的探索 因为哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器。所以没有核膜和细胞器膜，没有细胞壁，吸水胀破后获得的膜是纯净的细胞膜。 磷脂的结构 尾部(疏水) 头部(亲水) 磷酸及其衍生物 甘油 脂肪酸 活动一：请根据磷脂分子的特点构建其在空气与水界面上分布的模型 磷脂分子排列为单分子层 二、对细胞膜成分的探索 资料三：1917年，科学家朗缪尔把溶有膜脂的挥发性溶剂倾倒在水面上，溶剂挥发掉以后，脂类分子在水面上铺成一层，并且测得脂分子的极性一端被吸附在水分子上，而非极性一端直立在水面上。 活动二：如果搅动水槽中的水，迫使磷脂分子进入水溶液中，磷脂分子在水溶液中又将如何分布？ 磷脂分子的疏水尾由于受到斥力而自发的聚集起来，形成一个脂分子团，亲水头部向外，疏水尾部朝内。 二、对细胞膜成分的探索 磷脂分子形成两层分子。 亲水头部分别在两侧朝向外部的水溶液。 疏水尾部相对排列在内部。 二、对细胞膜成分的探索 活动三：思考正常情况下细胞膜一般处于什么环境？尝试构建细胞膜中磷脂分子的排布模型 资料四 戈特和格伦德尔实验 时间：1925年 实验：用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）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约为红细胞表面积的2倍 S1 S2 推论： 细胞膜中磷脂排列成双层 二、对细胞膜成分的探索 如果用其他细胞膜（鸡的红细胞）做实验，数量关系还是2倍吗？ 讨论2：根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气一水界面上铺展成单分子层？科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的？ 磷脂分子的“头部”亲水，尾部疏水，所以在水-空气的界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，“尾部”则朝向空气的一面。 科学家因测得从红细胞中提取的脂质，铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。 讨论3：磷脂分子在水中能自发地形成双分子层，你如何解释这一现象？由此，你能否就细胞膜是由磷脂双分子层构成的原因作出分析？ 由于磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”，在水溶液中，朝向水的是“头部”，“尾部”受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时，磷脂分子的“尾部”相对排列在内侧，“头部”则分别朝向两侧水的环境，形成磷脂双分子层。细胞的内外环境都是水溶液，所以细胞膜磷脂分子的“头部”向着膜的内外两侧而“尾部”相对排在内侧，形成磷脂双分子层。 讨论4：如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？ 如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂的“头部”将与水接触，“尾部”与苯接触，磷脂分子分布成单层。 资料五：丹尼利和戴维森实验 时间：1935年 实验：丹尼利和戴维森研究细胞膜张力，发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。由于人们已经发现了油脂表面如果附有蛋白质成分，则表面张力会降低，因此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。 二、对细胞膜成分的探索 二、对细胞膜成分的探索 生物膜 蛋白质/% 脂类/% 糖类/% 人的红细胞膜 49 43 8 内质网膜 67 33 少 线粒体内膜 76 24 少 线粒体外膜 52 48 少 大鼠的肝细胞核膜 59 35 2.9 科学家陆续测定了不同细胞生物膜的化学组成如下表。 脂质（约50%） 蛋白质（约40%） 糖类（约2%~10%） 磷脂最丰富，动物细胞膜含有少量胆固醇 膜功能越复杂，蛋白质种类和数量越多 二、对细胞膜成分的探索 03 对细胞膜结构的探索 【任务二】对细胞膜结构的探索 活动3：画一画蛋白质附于磷脂双分子层上的可能方式 27 “静态三明治模型” 已知：蛋白质对于电子阻挡作用大，电子透过的少，在电镜下较暗，脂质与之相反。 1959年，科学家罗伯特森在电镜下观察细胞膜有“暗-亮-暗”结构。 资料1 提出假说：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。 问题:“暗”“亮”分别代表什么物质？ 静态、对称 28 如果细胞膜是静态的，如何解释细胞的生长、分裂、变形虫的运动以及受精时细胞融合等现象呢？ “静态三明治模型” 细胞分裂 变形虫变形运动 受到质疑 29 问题：通过人鼠细胞融合实验结果，你可以得出什么结论？ 两种颜色荧光均匀分布 1970年人鼠细胞融合实验 细胞 融合 37℃ 40min 1970年人鼠细胞融合实验。 资料2 小鼠细胞 人细胞 正在融合的细胞 融合细胞 绿色荧光标记的膜蛋白 红色荧光标记的膜蛋白 细胞膜表面的蛋白质分子是可以运动的 结论 30 构成细胞膜的磷脂具有流动性 磷脂分子的运动方式 侧向扩散 旋转运动 摆动运动 伸缩震荡 翻转运动 旋转异构 资料3 31 细胞膜具有流动性 32 蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于脂双层 对三明治模型的修正 对称 静态 × × 细胞膜上的绝大多数蛋白质具有流动性、磷脂分子也可运动 糖类如何分布？ 33 糖蛋白 糖脂 细胞膜两侧具有不对称性 糖类分子与蛋白质结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫做糖被。 糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。消化道和呼吸道上表皮的糖蛋白有保护和润滑作用。 膜外 膜内 34 1972年辛格和尼科尔森通过新的实验依据提出了流动镶嵌模型，被多数人所接受。 资料6 细胞膜具有流动性，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。 35 脂双层为基本骨架 细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动 磷脂 蛋白质 镶、嵌入、贯穿 流动镶嵌模型 糖类（少） 组分 物质运输等 细胞外侧 识别、信息传递等 结构特点：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 课堂总结 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， 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（ ） 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。（ ） 向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞。（ ） 一、概念检测 × × × 当堂检测 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 当堂检测 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。 当堂检测 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？ （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？ (1)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。 (2)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。 当堂检测 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $