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3章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能 本节聚焦： 1. 从系统与环境关系的角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。 2. 细胞膜的功能是由细胞膜的结构和成分决定的，分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础，概述流动镶嵌模型的主要内容。 3. 通过对细胞膜结构的探索过程的分析，你对科学的过程和方法有哪些领悟？ 一、细胞膜的功能 1. 2. 3. 1. 细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入细胞，而对细胞有害的物质则不能进入。(　　) 2. 进行细胞间的信息交流都依赖于靶细胞的细胞膜上的受体与信号分子结合。(　　) 3. 高等植物的胞间连丝也能使细胞间进行物质交换。(　　) 4. 可以用台盼蓝染色法鉴定细胞死活。( ) 判断正误 × √ √ × 细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。但细胞膜非常薄，即使在高倍显微镜下依然难以看清它的真面目，人们对细胞膜化学成分与结构的认识经历了很长的过程。 二、对细胞膜成分的探索 提出假说 验证、完善 新的假说 时间：1895年， 人物：欧文顿（E.Overton） 膜是由脂质组成的 （原理：相似相溶） 验证 从生理功能上入手，通过对现象的推理分析。 新的发现 验证、完善 二、对细胞膜成分的探索 提出假说 验证、完善 新的假说 验证 新的发现 科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞作为研究材料，利用哺乳动物成熟红细胞制备出纯净的细胞膜。 化学分析表明： 膜的脂质有磷脂和胆固醇，磷脂最多 思考：为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？ 无细胞壁，细胞容易吸水涨破。 无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。 膜是由脂质组成的（原理：相似相溶） 验证、完善 二、对细胞膜成分的探索 提出假说 验证、完善 新的假说 验证 新的发现 膜的脂质有磷脂和胆固醇，磷脂最多 磷脂的一端为 亲水的头 两个脂肪酸一端为 疏水的尾 膜是由脂质组成的（原理：相似相溶） 验证、完善 二、对细胞膜成分的探索 提出假说 验证、完善 新的假说 验证 新的发现 膜的脂质有磷脂和胆固醇，磷脂最多 根据磷脂分子的特点，推测并画出磷脂在水-空气界面上和水环境中的排布方式。 水环境中 膜是由脂质组成的（原理：相似相溶） 验证、完善 二、对细胞膜成分的探索 提出假说 验证、完善 新的假说 验证 新的发现 膜的脂质有磷脂和胆固醇，磷脂最多 细胞膜中的磷脂呈双层排布 膜是由脂质组成的（原理：相似相溶） 验证、完善 二、对细胞膜成分的探索 提出假说 验证、完善 新的假说 验证 新的发现 膜的脂质有磷脂和胆固醇，磷脂最多 细胞膜中的磷脂呈双层排布 结论：细胞膜的脂质分子必然排列为连续的两层。 膜是由脂质组成的（原理：相似相溶） 验证、完善 1925年，戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺展成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍 二、对细胞膜成分的探索 提出假说 验证、完善 新的假说 验证 新的发现 膜是由脂质组成的（原理：相似相溶） 膜的脂质有磷脂和胆固醇，磷脂最多 细胞膜中的磷脂呈双层排布 1935年，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。 结论：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。 验证、完善 成分 所占比例 在细胞膜构成中的作用 脂质 约50% 构成细胞膜的重要成分； 此外还有少量的胆固醇（动物）。 蛋白质 约40% 在细胞膜行使功能时起重要作用； 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。 糖类 2~10% 糖类与蛋白质或脂质分子结合形成糖蛋白或糖脂，这些糖类分子叫作糖被。 二、对细胞膜成分的探索 提出假说 验证、完善 新的假说 验证 新的发现 验证、完善 三、对细胞膜结构的探索 推测 提出假说 观察发现 否定 修正 20世纪40年代，脂质的两边各覆盖着蛋白质 接受 1959年，罗伯特森，在电镜下观察到细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构，并把细胞膜描述为静态的统一结构。 提示：蛋白质电子密度高，电镜下显暗带，磷脂分子电子密度低呈亮带。 三、对细胞膜结构的探索 推测 提出假说 观察发现 否定 修正 20世纪40年代，脂质的两边各覆盖着蛋白质 接受 三、对细胞膜结构的探索 推测 提出假说 观察发现 否定 修正 脂质的两边各覆盖着蛋白质 所有的细胞膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，并为静态的统一结构。 ① 科学家测定细胞膜的厚度为7~8nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍，若“三明治”模型成立，两层磷脂加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20nm。 ② 接受 三、对细胞膜结构的探索 推测 提出假说 观察发现 否定 修正 脂质的两边各覆盖着蛋白质 所有的细胞膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，并为静态的统一结构。 实验1：物理学家采用冰冻蚀刻法在低温下将细胞膜断开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面，发现蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中。 接受 实验2：1970年，人-鼠细胞融合实验（荧光标记实验） 三、对细胞膜结构的探索 推测 提出假说 观察发现 否定 修正 脂质的两边各覆盖着蛋白质 所有的细胞膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，并为静态的统一结构。 接受 细胞膜具有流动性 三、对细胞膜结构的探索 推测 提出假说 观察发现 否定 修正 接受 脂质的两边各覆盖着蛋白质 所有的细胞膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，并为静态的统一结构。 细胞膜具有流动性 三、对细胞膜结构的探索 推测 提出假说 观察发现 否定 修正 接受 脂质的两边各覆盖着蛋白质 所有的细胞膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，并为静态的统一结构。 在新的观察和实验证据的基础上，1972年，辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。 四、流动镶嵌模型的基本内容 阅读课本p44-45， 小组合作思考与讨论以下问题： 1. 细胞膜的主要组成成分是什么？ 2. 细胞膜的基本支架是什么？ 3. 膜蛋白在膜上是如何排布的？ 4. 糖被在膜内外两侧均有分布吗？ 5. 膜表面的糖被有什么功能? 四、流动镶嵌模型的基本内容 细胞膜的功能特点——选择透过性 结构基础：膜上具有蛋白质、磷脂双分子层有屏障作用 意义：控制物质进出细胞 细胞膜的结构特点——具有一定的流动性 原因：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。 意义：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。 膜的流动性主要受温度影响，一定温度范围内，温度越高，流动性越强； 但超过一定范围，膜结构会被破坏。 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。 教材P46 拓展应用2：右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。 思考1：为什么两类药物的包裹位置各不相同？ 思考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人细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。 Lavf58.51.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 Lavf58.51.100 Lavf59.14.100 $