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 把这些物质按比例放在一起，能构成一个生命系统吗？ 我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧。 ——引自翟中和院士等主编的《细胞生物学》 组成细胞的分子必须有序地组成细胞的结构，才能成为一个基本的生命系统。 细胞是由哪些物质构成的？ 细胞作为最基本的生命系统，有边界吗？ 体验： 感受细胞膜的存在 讨论：“清黄不接”的原因是什么？ 膜的出现是生命起源过程 中至关重要的阶段。 第1节 细胞膜的结构和功能 一、细胞膜的功能 1、将细胞与外界坏境分隔开 细胞膜保障了细胞内部环境 的相对稳定。 推测的原始海洋景观图 草履虫 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。 请解释原因 清水洗红苋菜 苋菜煮熟后 对细胞有害物质， · 病毒、病菌 2、控制物质进出细胞 功能特性：选择透过性 细胞膜的控制作用是相对的 例如：有些病毒、细菌也能侵入细胞，使生物体患病。 抗体、激素、 代谢废物 · < 营养物质 ) 细胞膜 细胞内 细胞内核酸 细胞外 鼻子闻一朵鲜花，为什么大脑皮层 会产生“香”的感觉。 这说明细胞膜还要具备什么功能？ 3、进行细胞间的信息交流 （1）通过 化学物质 传递信息——间接传递 （2）通过 细胞膜直接接触 传递信息——直接传递 精子和卵细胞的识别 相邻两个细胞的细胞膜直接接触， 信息从一个细胞传递给另一个细胞。 胞间连丝 U 相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道从一个细胞进入另一个细胞。 例如，高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。 （3）通过 细胞通道（胞间连丝）传递信息 / i 细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。 那么细胞膜的成分和结构是怎样的呢？ 1 . 分隔功能 2 . 控制物质进出 3 . 细胞间的信息交流 （1）物质传递 （2）接触传递 （3）通道传递 细胞膜 的功能 自主阅读教材P42 二、对生物膜成分的探索 时间：1895年 人物：欧文顿（ E.Overton） 实验：用500多种化学物质对植物细胞的通透性进 行了上万次实验。 发现脂质更容易通过细胞膜。 最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过膜成分的提取和检测？ ● 细胞膜 提出假说：细胞膜是由脂质组成的 ● 从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。 ● 不溶于脂质的物质 ● 溶于脂质的物质 含量最多。 亲水 头部 疏水 尾部 科学家利用哺乳动物成熟的红细胞，制备出纯净的细胞膜。 化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂 磷脂分子示意图 磷脂分子结构式 磷脂分子模型 时间：1925年 人物：荷兰科学家Gorter和Grendel 实验：从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子， 发现面积是细胞膜的2倍 提出假说： 细胞膜中的磷脂是双层的 空气 水 2、细胞膜的两侧都有水存在，两层磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？ 1、单层磷脂分子在水面如何排列？在水中如何排列？ 亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水。 想一想： 后来研究发现：细胞膜主要由脂质（50%）和蛋白质（40%）组成，此外还有少量的糖类（2-10%）。 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。 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。 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。 1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张 力。发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张 三、对生物膜结构的探索 时间：1959年 人物：罗伯特森（J.D.Robertsen） 实验：在电镜下看到细胞膜由“ 暗—亮— 暗” 的三层结构构成 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 “单位膜”结构模型有什么不足？ 无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动 把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。 时间：1970年 人物：Larry Frye等 实验：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光染料标记后，让两种细胞融合。 结论：细胞膜具有流动性 绿色荧光染 料标记的膜 蛋白 红色荧光染料标记的膜蛋白 杂交细胞 小鼠细胞 人细胞 细胞融合 40min 37 ℃ 在新的观察和实验证据的基础上，1972年辛格 (S.J.Singer)和尼克尔森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型———流动镶嵌模型 ，为多数人所接受。 （1）细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。磷脂双分子层是膜 的基本支架，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，因此具有屏障作用。 四、流动镶嵌模型的基本内容 （2）蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在磷脂双分 子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂 双分子层。蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。 膜的不对称性 （3）细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为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。 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。 结构特点：一定的流动性 （4）细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫作糖被。糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。 例如，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。 科学方法——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。 将细胞与外界环境分隔开 控制物质进出细胞 进行细胞间的信息交流 脂 质：以磷脂为主 蛋白质：决定了细胞膜的功能 糖 类：形成糖蛋白和糖脂 基本支架：磷脂双分子层 蛋白质：镶嵌或贯穿在双磷脂分子层中 糖类：形成糖蛋白或糖脂 具有一定的流动性 功能 组成成分 流动镶嵌 模型 主要内容 结构特点 细胞膜 1.科学家在实验中发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。这些事实说明了组成细胞膜的物质中有（ C ） A．糖类和脂质 B．糖类和蛋白质 C．蛋白质和脂质 D．蛋白质和核酸 脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂类物质的溶剂溶解，说明细胞膜中有脂质；会被蛋白酶分解，说明细胞膜中有蛋白质，所以细胞膜中的物质有脂质和蛋白质。 2.血管紧张素Ⅱ受体是一种膜蛋白。当血液中的血管紧张素Ⅱ与该受体结合时，可激活细胞内的第二信使Ca2+等，进而调节细胞的代谢活动， 例如使血管壁平滑肌收缩，导致血压升高。这所体现的细胞膜的功能是（ B ） A. 分隔细胞与环境 B. 信息交流 C. 控制物质的进出 D. 具有流动性 血管紧张素Ⅱ与细胞膜上的受体蛋白结合，进而调节细胞的代谢活动，体现了细胞膜的信息传递功能。 细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，此外还含有少量的糖类。其中糖类与蛋白质结合形成糖蛋白，具有识别功能，能参与细胞间 的识别、免疫反应、信息传递和血型决定等。 3.细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型的决定有 着密切关系的化学物质是（ A ） A.糖蛋白 B.磷脂 C.脂肪 D.核酸 4.实验室中鉴别细胞死活，常用“染色排除法 ”。例如：用台盼蓝染色，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不着色，从而判断细胞死活。该实验所利用的细胞膜特性或功能是( D ) A ．进行细胞间的信息交流 B ．保护细胞内部结构 C ．流动性 D ．选择透过性 流动性为细胞膜的结构特点，选择透过性为细胞膜的功能特性。活细胞具有选择透过性，但死 细胞会丧失选择透过性。 5．某科学家利用体外胆管上皮细胞感染模型，分析了隐孢子虫的子孢子侵入细胞内 的全过程。结果发现，隐孢子虫的子孢子侵入宿主细胞膜内时，会诱发大量宿主细胞膜载体及水通道聚集，导致膜局部快速水内流，从而促使局部细胞膜伸展突起。据此回答： （1）上述材料说明细胞膜的结构具有 一定的流动性 的特点。 （2）下列哪些现象与细胞膜伸展突起相关（ A、B、D ） A．肿瘤细胞的浸润转移 B．白细胞吞噬异物 C．葡萄糖进入小肠上皮细胞 D．抗体的分泌 （3）若要进一步证明水的快速内流是细胞膜水通道蛋白开放所致，可另设计一组对照 实验，用蛋白质抑制剂对___水通道蛋白 _进行处理。 细胞膜受到刺激可使细胞膜伸展突起，说明细胞膜具有一定的流动性；肿瘤细胞的浸润转移需进行变形运动，白细胞吞噬异物时细胞膜要伸出伪足将异物包裹，抗体分泌时细胞膜要出芽外排，都与细胞膜伸展突起相关。葡萄糖进入小肠上皮细胞是通过细胞膜上载体的主动运输进行，与上皮细胞细胞膜伸展突起无关。要证明水的快速内流是水通道蛋白开放所致，自变量是细胞膜上水通道蛋白开放与否，因变量是水是否大量进入细胞，因此，用蛋白质抑制剂抑制水通道蛋白的活性作为对照即可。 $