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

第1节 细胞膜的结构和功能 第3章 细胞的基本结构 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。 问题探讨 为什么活细胞不能被染色而死细胞能被染色？ 活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜。 一. 细胞膜的功能 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。 原始海洋 古细菌 原始生命 (一)将细胞与外界环境分隔开 细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，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。 主要功能：支持和保护 特性：全透性 植物细胞的边界是细胞壁吗？为什么？ 细胞壁对要进出细胞的物质没有选择性（即全透性），它不能保证细胞内部的稳定。 不是 一. 细胞膜的功能 营养物质(氨基酸、无机盐、葡萄糖等) 不需要、有害的物质(如细菌、病毒等) 抗体、激素等 细胞合成并分泌 废物(CO2、尿素等) 细胞代谢产生 (二)控制物质进出细胞 ①细胞需要的物质—进入细胞 ②不需要或对细胞有害的物质—不容易进入细胞 ③抗体、激素等物质合成后可分泌到胞外；细胞产生的废物也要排到胞外 ④有些病毒、病菌也能侵入细胞 细胞膜的功能特性: 选择透过性 【注意】细胞膜的控制作用是相对的！ 一. 细胞膜的功能 (三)进行细胞间的信息交流 演示 受体 (1)通过化学物质传递信息 ①受体化学本质: 糖蛋白(蛋白质) ②受体的作用: 接受激素等化学物质的信号 ③受体的特点: 具有特异性 一. 细胞膜的功能 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 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。例如:精子和卵细胞的识别。细胞发出的信号分子与靶细胞细胞膜外表面的受体结合 (2)通过细胞膜直接接触传递信息 (三)进行细胞间的信息交流 一. 细胞膜的功能 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。例如: 高等植物之间通过胞间连丝相互连接，进行信息交流。 (3)通过细胞通道传递信息 (三)进行细胞间的信息交流 【注意】高等植物细胞之间通过胞间连丝进行交流时,不需要细胞膜上的受体。因此, 细胞膜上的受体并不是细胞间信息交流所必需的结构。 胞间连丝 二. 对细胞膜成分的探索 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 根据相似相溶原理 1.欧文顿(E.Overton)实验 实验现象: 假说: 脂质分子更容易通过细胞膜 细胞膜是由脂质组成的 哈哈，熟人，请进请进 哼，不熟，免进 你从欧文顿的实验现象能得到的结论是什么？ 实验: 细胞膜的制备 (1)原理: 动物细胞放在清水里，细胞吸水胀破，内容物流出即可离心得到细胞膜 (2)材料: 哺乳动物的成熟红细胞 2.对细胞膜进行成分分析 细胞膜化学分析表明: 脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多 哺乳动物的成熟红细胞作材料的优点是什么？ 二. 对细胞膜成分的探索 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。 二. 对细胞膜成分的探索 3.磷脂的结构 磷酸 甘油 脂肪酸 其他衍生物 亲水的头 疏水的尾 亲水的头 疏水的尾 推测磷脂分子在空气—水界面上会怎么样铺展？ 推测磷脂分子在细胞膜（两侧均由水）中可能是怎样排布的？ 根据磷脂分子的特点思考以下问题 二. 对细胞膜成分的探索 3.磷脂的结构 磷脂分子在空气与水界面上分布的模型 二. 对细胞膜成分的探索 3.磷脂的结构 两层磷脂分子在水中是如何排列的呢？ 水 水 A 水 水 B 水 水 C 亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水 水 水 二. 对细胞膜成分的探索 (1)实验过程: S1 S2 4.荷兰科学家戈特和格伦德尔 (2)实验推断:_______________________________________ 细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层。 从红细胞膜中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞的表面积的2倍。 S2=2S1 2层磷脂分子 = 1层磷脂双分子层 = 1层细胞膜 如果用其他细胞膜做实验，数量关系还是2倍吗？ 一般是远大于2倍。 旁栏思考 既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？ 【答案】一是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；二是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。 二. 对细胞膜成分的探索 4.荷兰科学家戈特和格伦德尔 思考：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？ 【答案】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。 苯溶液 二. 对细胞膜成分的探索 (1)实验: 研究细胞膜的张力。发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。 由于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作如下推测: 细胞膜除含有脂质分子外，还可能附有蛋白质。 5.英国学者丹尼利和戴维森 二. 对细胞膜成分的探索 脂质: 蛋白质: 糖类: 细胞膜的化学成分 大约占50% 大约占40% 大约2%—10% 细胞膜的化学成分     蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用，因此功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。 脂质中磷脂最丰富, 动物细胞膜含有少量胆固醇 【注意】细胞膜的成分并不是恒定不变的。 脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的？ 三. 对细胞膜结构的探索 2. 单位膜模型(“三明治”结构模型) 所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。 1959年,罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构,他结合其他科学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说: 他把细胞膜描述为静态的统一结构。 1.20世纪40年代，有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。 细胞膜结构的电镜照片 2.单位膜模型(“三明治”结构模型) 20世纪60年代以后，人们对这一模型的异议增加了，不少科学家对于生物膜是静态的观点提出质疑。 膜静态模型不能解释下列现象: 细胞的生长、分裂、变形虫的变形运动等现象都是难以实现的。把生物膜描述为静态的结构, 这显然与膜功能的多样性相矛盾。 三. 对细胞膜结构的探索 细胞生长 细胞分裂 变形虫摄食 3.人-鼠细胞融合实验 1970年，科学家将小鼠细胞和人细胞融合，并用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子。 这一实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性。 实验方法: 荧光标记法 三. 对细胞膜结构的探索 4.流动镶嵌模型 时间: 1972年辛格(S.J.Singer)和尼科尔森(G.Nicolson)提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。 三. 对细胞膜结构的探索 细胞膜的主要成分、基本支架各是什么？ 细胞膜上的蛋白质有几种存在方式？ 细胞膜的结构特点是什么？ 细胞膜上的糖类有什么作用？ 【自主探究】 作用: 细胞膜的__________, 具有屏障作用 特点: 具有________ 基本支架 流动性 （1）磷脂双分子层 4.流动镶嵌模型 三. 对细胞膜结构的探索 4.流动镶嵌模型 （2）蛋白质分子 位置 磷脂双分子层表面 部分或全部 磷脂双分子层当中 整个磷脂双分子层 特点: 大多数是可以 的 运动 镶在 嵌入 贯穿 作用: 在 等方面具有重要作用 物质运输 4.流动镶嵌模型 位置: 分布于细胞膜的________ 作用: 与 等功能有密切关系 外表面 （3）糖被 细胞表面的识别、细胞间的信息传递 1. 细胞膜的结构特性: ________________。 具有一定的流动性 2. 细胞膜的功能特性: ________________。 (3)影响膜流动性因素是: 温度: 一定范围内，温度升高，膜流动性______。 加快 四.细胞膜的特性 (1)主要表现: 构成膜的磷脂分子可以______________，膜中的蛋白质 ____________________。 (2)意义:对于细胞完成____________________________等功能都是非 常重要的。 侧向自由移动 大多也能运动 物质运输、生长、分裂、运动 选择透过性 练习与应用  一、概念检测 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。 （1）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。 (   ) 【解析】构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多可以运动，这体现了细胞膜的流动性。 （2）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。(   ) 【解析】细胞膜的控制作用是相对的，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入;有些病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病。 （3）向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞。(   ) × × × 练习与应用  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   【解析】水分子是小分子物质，可通过扩散跨膜运输，也可通过细胞膜上的水通道蛋白进出细胞。 B 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？ 【答案】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）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？ 【答案】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，从而使药物在细胞内发挥作用。 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $