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

问题探讨——p40 鉴别动物细胞是否死亡使用台盼蓝染液，用它染色的时候，死细胞会被染色成蓝色，而活细胞不会着色 1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？ 1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 台盼蓝不是细胞需要的物质， 活细胞的细胞膜具有选择透过性 ，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。 2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？ 具有控制物质进出的功能。 第三章 细胞的基本结构 第一节 细胞膜的结构和功能 目录 r 一. 细胞膜的功能 r 二. 细胞膜成分的探索 r 2.1欧文实验 r 2.2红细胞实验 r 2.3戈特和格伦德尔 r 2.4丹尼利和戴维森实验 r 三. 细胞膜结构的探索 r 3.1罗伯特森:暗-亮-暗结构 r 3.2小鼠细胞和人细胞融合实验 r 3.3流动镶嵌模型 r 四. 总结 r 五. 习题 阅读书本40-41页，尝试总结细胞膜的功能 ①将细胞和外界环境分隔开 ②控制细胞进出细胞 ③进行细胞间的信息交流 一. 细胞膜的功能 ①将细胞和外界环境分隔开 意义： 膜的出现至关重要，它将生命 物质与外界环境分隔开， 产生了原始细胞，成为相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。 未受精的鸡蛋，鸡蛋黄看作一个卵细胞，卵黄膜看作卵细胞膜 <1>普遍性： 细胞需要的营养物质进入细胞；细胞产生的代谢废物，分泌物如激素、抗体等排出细胞外。 <2>相对性： 对细胞有害的某些物质，病毒等，有可能进入细胞。不是不能进入而是不易进入细胞。 营养物质 病毒，有害 物质等 ②控制物质进出细胞 代谢 废物 分泌 物 细胞 思考，为什么洗苋菜的时候水没有变红，而 水煮的时候出现红色液体? 活细胞的细胞膜可以控制物质的运输，但是沸水导致细胞膜失去该功能 ③进行细胞间的信息交流 方式 一：通过细胞分泌的化学物质 间接传递信息 内分泌细胞 激素 靶细胞 受 体 / 内分泌细胞的激素（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 受体分子 方式二：相邻的两个细胞的细胞膜通过接触完成直接交流 精子和卵细胞接触，通过细胞膜上的糖蛋白识别，完成受精作用 高等植物细胞之间通过胞间连丝实现植 物细胞之间的信息交流 "n 胞间连丝 高等植物细胞壁中有小的开口，相邻细胞的细胞 膜伸入孔中，彼此相连，构成胞间连丝 使得相邻细胞的细胞膜、细胞质、内质网交融在一起，而且 也是植物细胞间物质运输和传递刺激的重要渠道 相邻细胞通过通道传递信息 方式三： 。 通过前面的学习，我们了解到，细胞膜是由固醇 中的 磷脂 构成的 那么之前的人们是通过怎样的过程发现细胞膜的结构 的呢？ 使用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次的实验 细胞膜 提出推测：膜是由脂质组成的 不熟，不 允许进入 —、 相似相溶原理：溶质和溶剂在结构上相似，能彼此相溶。 二. 细胞膜成分的探索实验 发现：细胞膜对不同物质的通透性不同 年，欧文顿实验 非脂溶性物质 脂溶性物质 .1895 一 从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的 1.最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析,还是通过膜成分的提取和检测？ 思考讨论： 涨破的红细胞 并对细胞膜的成分进行分析，得出组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇， 其中磷脂含量最多。 科学家利用哺乳动物成熟红细胞作为实验材料，制备出纯净的细胞膜， ①没有细胞壁，能吸水涨破 ②没有核膜和众多细胞器膜 多位科学家的努力 为什么用这个材料？ 二. 实验结果：在空气-水界面上铺成 单层分子，测得单层脂质的面积恰为红细胞膜表面积的2倍。 推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 三.1925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮从人的 红细胞提取脂质。 空气 水层 磷脂是由甘油、脂肪酸、磷酸和含氮碱基组成的，磷酸和碱基“头 ”是亲水的，脂肪酸“尾 ”是疏水的。 思考讨论： 2.根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气-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 ”这个结论的？ 因为磷脂分子的“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。科学家因测得从哺乳动物成熟的红细 胞中提取的脂质，铺成单分子层的面积恰为 红细胞面积的2倍，才得出膜中的脂质必然 排列为连续的两层这一结论。 水 水 水 水 磷脂示意图 两层磷脂分子是如何排列形成一层细胞膜结构的？请你结合磷脂的结构特点，选择以下合适的模型构建结构。（注：细胞生活在液体环境） 水 水 假设二 示意图 模型 结构图 假设三 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 思考讨论 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? 向着膜的内外两侧而尾部相对排在内侧，形成磷 细胞膜磷脂分子的头部 脂双分子层。 思考讨论： 4.如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂分子如何排布？ I \/ \/ \/ \/ \/ \/ \/ \// \ 苯 水 水 水 张力： 物体受到拉力作用时，存在于其内部而垂直于两邻 部分接触面上的相互牵引力。 推测：细胞膜除了含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。 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 发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力 四.1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究细胞膜张力 蛋白质（40%），细胞膜功能越复杂，蛋白质的种类与 数量就越多。 脂质（50%）， 磷脂最为丰富，少量胆固醇 细胞膜的功能主要与蛋白质的种类和数量有关 细胞膜，对应蛋白质的种类和数量就越多 功能越复杂的糖类（2-10%） 糖类： 2%~10% 细胞膜成分 那么，细胞膜的结构是怎么样的呢？蛋白质如何 存在于细胞膜上的呢？ 提出假设：所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白 质三层结构构成 他把细胞膜描述为 静态的统一结构。 “三明治结构 ” 暗带是因为蛋白质对电子的阻挡作用很大，透过样品的电子数较少 亮带是因为脂双层对电子的阻挡作用很小，透过样品的电子数较多 一.1959年，罗伯特森观察到暗-亮-暗的三层结构 亮的是脂质分子 暗的是蛋白质分子 细胞膜结构的电镜照片 科学家对细胞膜是静态的观点提出质疑：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. 20世纪60年代以后 术是利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物，来观察研究对象的 变化，常用的荧光蛋白有绿色和红色两种颜色 三.1970年，人——鼠细胞荧光标记融合实验 红色荧光为HER-2基因，绿色荧光为CEP17 HER-2阳性 对照组FISH结果 HER-2阴性 实验组FISH结果 记 标 技 光 荧 融合细胞 小鼠细胞 细胞膜的流动性和温度相关， 一定 范围内，随着温度的升高而增强 细胞 融合 正在融合的细胞 证明：细胞膜具有流动性 红色荧光染料标记膜蛋白 绿色荧光染料标记膜蛋白 为什么是 · 37℃,其他 温度可以么- 、 ？ 37 ℃。 人细胞 40min 流动镶嵌模型 细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成。 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，具有屏障作用。 蛋白质分子以不同方式覆盖、镶嵌、贯穿于磷脂双分子层。 年，辛格和尼科尔森 .1972 —— 四 流动镶嵌模型的基本内容： 1.细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的 2.磷脂双分子层构成膜的基本支架。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 3.蛋白质分子以不同的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，有的横跨整个磷脂双分子层。 (体现了膜结构内外的不对称性)。 4.细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现在构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。 (这体现了 流动性) 5.在细胞膜外表面还有由糖蛋白和糖脂构成的糖被，糖被与细胞表面识别、细胞胞间信息传递等功能有密切联系。 细胞膜具有一定的 结构特点： 1.具有一定的流动性 2.构成膜的磷脂分子和大部分的蛋白质分子都是可以运动的 3.对于细胞完成物质运输，生长，分裂，运动等功能具有非常重要的作用 4.一定范围内温度升高，膜流动性加快 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。 科学方法——提出假说 假说 ◆ 验证 ◆ 观察与实验 控制物质进出细胞（功能特性：选择透过性）间接交流，激素等 进行细胞间信息交流 直接交流 成分： 磷脂 蛋白质糖类 V 结构特性：流动性 胞间连丝 将细胞与外界环境分隔开 细胞膜的成分和结构 磷脂双分子层 构成 镶嵌贯穿 细胞膜的功能 小结 > > 1.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。这项技术所利用的是细胞膜的哪种功能（ C ） A.保护细胞内部结构的功能 B.信息交流功能 C.控制物质进出功能 D.保障细胞内部环境相对稳定的功能 2. 下列哪一项不属于细胞膜的功能（ D ） A.控制物质进出细胞 B.将产生的抗体分泌到细胞外 C. 维持细胞内的小环境的稳定 D.使细胞内的各种生物化学反应加快 3.植物等细胞有细胞壁，在细胞最外层，为什么不说细胞壁是系统的边 界呢？ 由细胞膜的屏障功能所决定，细胞膜不仅有保护作用还具有选择透 过性，而细胞壁是全透性的。 4. 下列有关细胞膜成分的叙述，错误的是（ C ） A. 细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质 B. 细胞膜上蛋白质的种类和数量越多，功能越复杂 C.脂质在细胞膜中的含量比蛋白质要少 D.动物细胞膜中不仅含有磷脂，还含有少量的胆固醇 A.a是指磷脂分子的尾部，具有亲水性 B.c是指磷脂分子的头部，其有疏水性 C.f是细胞膜的基本支架 D. 细胞膜的流动性只与b 、d 、 e的流动性有关 7.如图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列有关叙述正确的是 （ C ） $