3.1细胞膜的结构和功能课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件聚焦细胞膜的结构和功能，通过组成细胞的分子、基本结构到细胞是最基本生命系统的脉络导入，结合台盼蓝染色的问题探讨，搭建学习支架衔接前后知识。 其亮点是以科学史实验（如欧文顿、戈特和格伦德尔实验）为主线，通过实验分析培养科学思维，问题探讨与脂质体应用练习引导探究实践，体现结构与功能观的生命观念。助力学生提升探究能力，为教师提供系统教学资源。

第3章 细胞的基本功能 本章导入 组成细胞的分子 细胞的基本结构 水 无机盐 糖类 脂质 蛋白质 核酸 结构 功能 有序组织 形成结构 细胞膜 细胞器 细胞核 结构 功能 成分 细胞 最基本的生命系统 第3章 第1节 细胞膜的结构和功能 问题探讨 细胞是最基本的生命系统，而细胞膜则是该系统的边界。 鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染染液。 用台盼蓝染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞则不会着色。 为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 细胞膜作为细胞的边界，能够控制物质进出，台盼蓝是细胞不需要的物质，不容易通过细胞膜，因此活细胞不被染色； 死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能进入细胞，被染成蓝色。 系统的边界 细胞的边界为什么是细胞膜而非细胞壁？ 原因：细胞壁具有全透性，无法在细胞壁内制造一个稳定的内部环境，因此细胞壁不是细胞的生命系统的边界。 细胞壁： 功能：支持和保护 细胞膜： 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 细胞膜的功能 功能一 将细胞与外界环境分隔开 原始海洋的特点：充满各类细胞所需物质的”热汤“ 细胞内部 原始海洋 细胞膜 细胞膜使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。 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。 为什么只能是相对独立呢？不是绝对独立呢？ 细胞膜的功能 细胞内部 细胞外部 排到细胞外：抗体、激素等分泌物及代谢废物 进入细胞内：营养物质 不能排出细胞外的：细胞内的有用成分 不能进入细胞的：有害物质、病毒、病菌等 细胞膜的控制作用是相对的，有些病毒、病菌也能侵入细胞 细胞膜功能特点：选择透过性 功能二 控制物质进出细胞 细胞膜的功能 功能三 进行细胞间的信息交流 单细胞生物能够独立完成生命活动，多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作，共同完成一系列复杂的生命活动。 细胞间信息交流的三种方式 物质传递（间接交流） 接触传递（直接交流） 通道传递 细胞膜的功能 功能三 进行细胞间的信息交流——物质传递（间接交流） 内分泌细胞分泌激素 血液运输 激素与靶细胞膜表面受体结合 （运输非定向，结合特异性） 受体 （糖蛋白） 胰岛B细胞 （内分泌细胞） 靶细胞 胰岛素 （信息分子） 细胞膜的功能 功能三 进行细胞间的信息交流——接触传递（直接交流） 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。 精卵识别 接触传递也依赖于细胞膜表面的受体，所以这种识别具有特异性 细胞膜的功能 功能三 进行细胞间的信息交流——通道传递 胞间连丝 相邻两细胞间形成通道，通过通道进行物质交换，信息交流 典型例子：胞间连丝 形成部位：高等植物细胞之间 注意：通道传递不需要膜受体参与 细胞膜的功能 细胞膜的功能是由什么决定的？ 成分、结构→功能 ⑴将细胞与外界环境分隔开 ⑵控制物质进出细胞 ⑶进行细胞间的信息交流 细胞膜的功能 保障了细胞内部环境的相对稳定 细胞膜的控制作用是 相对 的 物质传递 接触传递 通道传递 细胞膜的成分探究史 1895年 欧文顿的实验 实验推测：细胞膜的主要组成成分中有脂质。 细胞膜 非脂溶性物质 脂溶性物质 实验原理：相似相溶原理 细胞膜的成分探究史 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实验材料，制出纯净细胞膜，并对细胞膜成分分析。 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，易制得纯净的细胞膜。 细胞膜的提取与成分鉴定 细胞膜的成分探究史 磷脂分子的结构研究 亲水“头部” 疏水“尾部” 结构图 模型 示意图 细胞膜的成分探究史 推测磷脂在水——空气界面上的排布方式 A B C D 水 水 水 水 细胞膜的成分探究史 推测磷脂在水中可能的排布方式 细胞膜的成分探究史 用丙酮从人的红细胞中提取出脂质，在空气--水界面铺成单分子层。 空气 水 实验现象：S单层磷脂 = 2 S红 实验结论：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层！ 戈特和格伦德尔的实验 细胞膜的成分探究史 推测磷脂在细胞膜上中可能的排布方式 细胞膜的成分探究史 推测磷脂在细胞膜上可能的排布方式 信息1. 细胞质中的含水量约为80% 信息2. 多细胞生物体的大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中 细胞质 细胞外液 细胞核 细胞膜 细胞膜的两侧均为以水为主要成分的液体 水 水 P46练习与应用 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？ 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。 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。 P46练习与应用 细胞膜的成分探究史 丹尼利和戴维森的实验 实验目的： 实验现象： 细胞膜的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。 实验已知： 实验推测： 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。 研究细胞膜的张力。 油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。 细胞膜的成分总结 细胞膜成分 脂质 约50% 蛋白质 约40% 糖类 2%-10% 组成细胞膜的脂质中主要为磷脂，动物细胞膜含有胆固醇 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量就越多 与蛋白质或脂质分别形成糖蛋白、糖脂。这些糖类分子称为糖被，参与细胞表面的识别、细胞间的信息传递。分布于细胞膜外表面。 脂质 约50% 蛋白质 约40% 糖类 2%-10% 细胞膜的结构探索 电镜照片 罗伯特森的电镜照片 实验现象：暗——亮——暗的三层结构 提出假说：蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的静态统一结构 细胞膜的结构探索 1. 电子显微镜下，细胞膜的厚度约为7~8nm，若所有蛋白质均位于磷脂两侧，那么细胞膜的总厚度应该超过20nm。 错误一：蛋白质与磷脂双分子层位置关系错误。 结合以下信息，指出蛋白质—脂质—蛋白质的静态统一结构的不足： 7-8nm 细胞膜的结构探索 冰冻蚀刻技术得到的细胞膜模式图 该结果成为证明蛋白质不是平铺于磷脂分子层两侧的重要证据。 细胞膜冰冻蚀刻技术的结果 实验现象：蛋白质在细胞膜上的分布是不均匀、不对称 细胞膜的结构探索 静态的模型难以解释细胞的生长、变形虫的变形运动等现象 结合以下信息，指出蛋白质—脂质—蛋白质的静态统一结构的不足 细胞的增殖 变形虫的变形 错误二：细胞膜不应该是静态的结构。 吞噬细胞的吞噬作用 细胞膜的结构探索 人—鼠细胞融合实验 技术：荧光标记法（用荧光染料标记膜表面蛋白质） 结构特性：细胞膜具有流动性 蛋白质大多也能运动 磷脂分子可侧向自由移动 细胞膜的结构探索 欧文顿的细胞膜通透性实验 细胞膜的制备与化学分析实验 戈特和格伦德尔的细胞膜平铺实验 丹尼利于戴维森细胞膜张力实验 罗伯特森的电镜照片 冰冻蚀刻技术 细胞融合实验 脂质（磷脂） 磷脂双分子层 脂质+蛋白质 成分探究 内容小结 结构探究 蛋白质—脂质—蛋白质的静态统一结构 蛋白质与脂质的位置关系 细胞膜具有流动性 科学方法——提出假说 提出假说 获取证据 根据已有的知识和信息提出某一生物学问题的一种解释 进一步的观察与实验 假说的结局 1. 修正和补充； 2. 被接受； 3. 被否定 流动镶嵌模型 细胞膜外侧 细胞膜内侧 提出者：辛格和尼科尔森 流动镶嵌模型 磷脂双分子层基本支架 内部疏水屏障 镶在；嵌入；贯穿 大多能运动 侧向自由移动 与蛋白质形成糖蛋白 与脂质形成糖脂 （这类糖类分子称为糖被） 功能 组成 结构 流动镶嵌模型 既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能够跨膜运输呢？ 1. 水通道蛋白 2. 细胞膜的流动性 细胞膜中的蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用！ $