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 第三章 细胞的基本结构 动 物 细 胞 植 物 细 胞 细胞膜|质膜 细胞质 细胞核 细胞质基质 细胞器 细胞壁 细胞的基本结构（从外到内）： （细胞这个系统的边界） （细胞新陈代谢的主要场所） （遗传信息库； 细胞代谢和遗传的控制中心） 通过上一章的学习，我们了解了细胞的物质组成，知道由元素可形成各种化合物，而各种化合物按一定规律组合在一起便可形成一定的细胞结构，各细胞结构密切联系起来就形成一个统一的整体——细胞。那细胞具有怎样的结构？ 2 任何系统都有边界 细胞作为一个基本的生命系统，它的边界是什么？ 人体的边界： 皮肤和黏膜 国家的边界： 边防线 细胞的边界： 细胞膜（质膜） 思考：有细胞壁的细胞中，为什么细胞的边界不是细胞壁？ 注：细胞壁具有全透性，无法给细胞提供一个稳定的内部环境，因此无法作为细胞边界。 一 细胞膜的功能 一 细胞膜的功能 资料1：科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。例如，用台盼蓝染液 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。 【思考】为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 【思考】为什么用凉水洗苋菜水不变色，而炒或者煮汤汁都会变红？可能原因是什么，这一现象与细胞膜的功能有什么关系？ 资料2： 细胞膜能 控制物质进出细胞 1.控制物质进出细胞 （活细胞） 营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等） 不需要、有害的物质（细菌、病毒等） Y Y Y 抗体、激素、酶等分泌物 尿素、CO2等细胞产生的代谢废物 DNA等 具有相对性 功能特性：细胞膜具有选择透过性 教材P40 一 细胞膜的功能 激素 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。 （1）.间接交流 一 细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 受体：靶细胞膜上与信号特异性结合的位点。 ①化学本质：糖蛋白 ②作用：接受激素等化学物质的信号 ③特点：专一性 (一种受体只能识别一种或者一类物质) 有些小分子（如性激素）的受体位于细胞内。 6 糖尿病---信息传递异常引起的疾病 【联系生活】 （2）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。例如，精子和卵细胞之间的识别和结合。 发出信号的细胞 靶细胞 受体 一 细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 与膜结合的信号分子 思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？ 8 (3）.通道传递 胞间连丝 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。 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。 动物细胞的间隙连接，在相邻细胞间形成孔道结构。 一 细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞社会，没有信息交流，生物体不可能作为一个整体完成生命活动。 9 2.细胞间信息交流的方式举例与模型建构 方式 模型 间接交流 直接交流 经通道交流 练习册P43 返回导航 生物学 必修1 （配人教版） 第3章 细胞的基本结构 1.利用图解法理解细胞膜的功能 练习册P43 返回导航 生物学 必修1 （配人教版） 第3章 细胞的基本结构 1.(2026·桂林高一检测)细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜。以下有关细胞膜功能的叙述，错误的是 (　　) A.细胞膜保证了细胞内部环境的相对稳定，是细胞不可或缺的结构 B.环境中一些对细胞有害的物质完全无法进入细胞 C.植物细胞间的胞间连丝，能进行信息交流和物质转运 D.细胞产生的激素与靶细胞膜上相应受体的结合可实现细胞间的信息传递 B 练习册P43 返回导航 生物学 必修1 （配人教版） 第3章 细胞的基本结构 2.下图为细胞间信息交流的一种方式，下列有关叙述错误的是 (　　) A.图中反映了细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能 B.图中乙细胞表示靶细胞 C.图中a表示信号分子，其本质不一定是蛋白质 D.图中b表示细胞膜上的信号分子 D 练习册P44 返回导航 生物学 必修1 （配人教版） 第3章 细胞的基本结构 (1)细胞膜的三种信息交流方式发生于细胞与细胞之间，而不是细胞内的信息交流。 (2)细胞间信息交流并非都依赖于细胞膜上的受体蛋白，如通过细胞通道的信息交流方式，而通过化学物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息都依赖于细胞膜上或细胞内的受体蛋白。 练习册P43 返回导航 生物学 必修1 （配人教版） 第3章 细胞的基本结构 细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。 结构和功能相适应 细胞膜非常的薄，即使在高倍镜下都很难看清它的真面目，人们对细胞膜化学成分与结构的认识经历了很长的过程。 欧文顿用500多种物质对细胞膜的通透性进行了上万次实验。 欧文顿（E·Overton） 细胞膜 非脂溶性物质 脂溶性物质 相似相溶原理 欧文顿据此推测：细胞膜的主要组成成分中含有脂质。 我就想搞清楚，细胞膜的成分是啥子？！ 发现：溶于脂质的物质容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。 【思考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？ 对现象的推理分析。 二 对细胞膜成分的探索 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。 【思考2】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。 吸水 涨破 （多选）下列哪个动物成熟的红细胞可以制备较纯净的细胞膜？ ①人 ②蛙 ③牛羊猪 ④鱼 二 对细胞膜成分的探索 ——磷酸 ——甘油 ——两分子脂肪酸 ——胆碱 亲水 头部 疏水 尾部 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。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。 结论：细胞膜的磷脂分子排列为连续的两层 膜外：水环境 膜内：水环境（细胞质） 能否用人的其它体细胞？ 不能，会有其它膜的干扰 二 对细胞膜成分的探索 1935年，英国学者丹尼利和戴维森发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力；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。 推测： 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。 表面张力:是指液体表面上单位长度的收缩力，通常表现为液体表面像一层看不见的“皮”一样。 二 对细胞膜成分的探索 2.细胞膜的成分 练习册P42 返回导航 生物学 必修1 （配人教版） 第3章 细胞的基本结构 3.细胞膜成分的鉴定方法 细胞膜成分 鉴定试剂(方法) 结果 磷脂 脂溶剂处理 细胞膜被溶解 磷脂酶处理 细胞膜被破坏 物质透过实验 脂溶性物质优先通过 蛋白质 双缩脲试剂 紫色 蛋白酶处理 细胞膜被破坏 练习册P45 返回导航 生物学 必修1 （配人教版） 第3章 细胞的基本结构 三、对细胞膜结构的探索 所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成， 是一种静态的统一结构。 1.1959年，罗伯特森——静态的统一结构 （1）方法 在电子显微镜下观察细胞膜。 （2）现象 细胞膜呈现清晰的暗—亮—暗的三层结构。 （3）结论 观点： 膜上的蛋白质对称地平铺在磷脂的两侧 细胞膜是一种静态的统一结构 细胞内 细胞外 2.20世纪60年代，质疑静态模型 三、对细胞膜结构的探索 若将细胞膜描述为静态的统一结构，无法解释细胞的生长和分裂、变形虫的运动、受精时细胞融合等生命现象。 细胞生长 细胞分裂 变形虫摄食 所以细胞膜应该是可以流动 1970年，科学家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，将两个细胞融合。 细胞融合 小鼠细胞 人细胞 正在融合的细胞 37℃ 40min 融合细胞 人鼠细胞融合实验，得出的结论是什么？ 膜上蛋白质可以运动， 磷脂分子可以移动 结构特点:具有一定的流动性 三、对细胞膜结构的探索 冰冻蚀刻技术标本用干冰等冰冻，后用冷刀断开，升温后在真空下暴露断裂面。蛋白质镶、嵌、贯穿于磷脂双分子层中 25 1.(2026·南宁高一检测)科学家对细胞膜结构的探索经历了漫长的历程，下列关于这段科学史的说法，正确的是 (　　) A.欧文顿对植物细胞的通透性进行上万次实验，发现脂溶性物质不易通过细胞膜 B.戈特和格伦德尔提取人红细胞中的脂质并将其铺展成单分子层，测得单层分子的面积是红细胞表面积的2倍，他们由此推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 C.罗伯特森在电镜下观察到细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，他认为生物膜是由脂质—蛋白质—脂质三层构成的静态结构 D.科学家用绿色和红色的荧光染料分别标记人、鼠细胞膜上的磷脂分子，证明了细胞膜具有流动性 B 练习册P45 返回导航 生物学 必修1 （配人教版） 第3章 细胞的基本结构 2.下列有关细胞膜的叙述，不正确的是 (　　) A.细胞膜中磷脂的结构特点和化学性质决定了磷脂双分子层的形成 B.蛋白质的水溶性部分和脂溶性部分决定了其在细胞膜中的分布及镶嵌程度 C.光学显微镜下可观察到细胞膜呈暗—亮—暗的结构 D.细胞膜功能的复杂程度与组成细胞膜的蛋白质的种类和数量密切相关 C 练习册P45 返回导航 生物学 必修1 （配人教版） 第3章 细胞的基本结构 （1）方法 （3）结论 4.1972年，辛格和尼科尔森 新的观察和实验证据。 提出为大多数人所接受的流动镶嵌模型。 三、对细胞膜结构的探索 （2）过程 总结前人的研究成果，并且在新的观察和实验证据的基础上，总结出新的生物模型。 四：流动镶嵌模型的基本内容 辛格和尼科尔森——流动镶嵌模型 功能： a： 、 功能： b： c： d： 糖被：与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切关系 怎么区别细胞膜的内外侧？ 蛋白质的种类与数量越多，细胞膜的功能越复杂。 磷脂双分子层 基本支架 蛋白质分子 物质运输等 糖蛋白 糖脂 糖蛋白的一侧为细胞膜外侧 细胞膜的结构和功能特点 区别 结构特点：具有流动性 功能特点：选择透过性 联系 膜只有具有流动性，才能表现其选择透过性，如果细胞膜中部分蛋白质充当了载体，运输物质进出细胞，只有它是运动的，才能运输物质。 生物膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础 30 1.下列叙述不符合细胞膜的流动镶嵌模型观点的是 (　　) A.磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性 B.每个磷脂分子的亲水“头部”向外，疏水“尾部”向内 C.细胞膜上的糖类形成糖蛋白或糖脂 D.蛋白质分子全部嵌入磷脂双分子层中 D 练习册P46 返回导航 生物学 必修1 （配人教版） 第3章 细胞的基本结构 2.(2026·防城港高一检测)如图为细胞膜的结构模型示意图，a、b表示细胞膜的两侧。下列有关说法错误的是 (　　) A.细胞膜因具有图中①表示的基本支架而具有对称性 B.动物细胞吸水时，图中①的厚度会变小 C.图中a侧具有糖蛋白，是细胞膜的外侧 D.细胞膜具有流动性与图中①③都有关 A 练习册P46 返回导航 生物学 必修1 （配人教版） 第3章 细胞的基本结构 4.在人体局部发炎时，由发炎部位细胞发出信号，使该处的毛细血管壁细胞表达出膜上的P选择蛋白(一种跨膜蛋白)，血浆中的白细胞与毛细血管壁细胞之间识别、黏附并将其移出血管(如下图)，最后进入感染部位的组织中，吞噬病原体。据图回答下列问题： 练习册P47 返回导航 生物学 必修1 （配人教版） 第3章 细胞的基本结构 (1)图中过程②③体现了细胞膜具有 的结构特点。 (2)细胞膜的化学成分主要是 ；不同细胞膜的功能不同，从组成成分分析，主要原因是 。 (3)白细胞与毛细血管壁细胞之间能相互识别是因为白细胞膜上的糖被与P选择蛋白有相互识别作用，体现了细胞膜具有 的功能。 流动性 脂质和蛋白质 膜上蛋白质的种类和数量不同 进行细胞间信息交流 返回导航 生物学 必修1 （配人教版） 第3章 细胞的基本结构 细胞膜 将细胞与外界环境分隔开 控制物质进出细胞（相对的） 进行细胞间的信息交流 功能 物质传递：间接 接触传递：直接 通道交流：胞间连丝 结构 功能特点：选择透过性 流动镶嵌模型 脂质 磷脂 磷脂双分子层 基本支架 胆固醇 动物细胞膜的成分 蛋白质 少量糖类 糖 蛋白 糖脂 识别；信息传递 结构特点：具有流动性 课堂小结 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。 ( ) （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。( ) （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 ╳ ╳ ╳ 课本P46 2. 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？ 易溶于水，饱和后结晶 二、拓展应用 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。 2.(教材P46“拓展应用T2”变式)如图为磷脂分子在水中形成的球形脂质体，一种新的制药工艺就是让这些小球包裹着药物，运输到患病部位，通过小球膜和细胞膜的融合，将药物送入细胞，从而达到治疗疾病的目的。下列叙述正确的是 (　　) A.图中脂质体可以和细胞膜融合，将药物送入靶细胞内部 B.在细胞膜中，由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过 C.脂质体将药物送入细胞，利用了细胞膜的功能特点——具有流动性 D.可在a处嵌入脂溶性药物，在b处嵌入能在水中结晶的药物 A 练习册P47 返回导航 生物学 必修1 （配人教版） 第3章 细胞的基本结构 $