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

3.1 细胞膜的结构和功能 情境探究 科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。此实验说明了什么？ 细胞存在边界——细胞膜 思考：植物细胞的边界是细胞膜还是细胞壁？ 细胞膜，细胞壁具有全透性，无法给细胞提供一个稳定的内部环境。 一. 细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开 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 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。 资料1：科研上鉴别死细胞和活细胞，常用台盼蓝染液，用它染色时，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1】为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 【思考3】造成这种现象的原因可能是什么？ 资料2：用凉水洗苋菜水不变色，而炒或者煮汤汁都会变红。 细胞膜能控制物质进出细胞 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。 【思考2】据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？ 高温炒熟的苋菜细胞失去了活性，细胞膜失去控制色素进出细胞的功能而让汤水变红。 不需要、有害的物质(如细菌、病毒等) 细胞 营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等） 废物 (CO2、尿素等) 不容易进入细胞 抗体、激素等 细胞内合成 并分泌到细胞外 排到细胞外 (DNA等有用成分) 细胞膜的功能特点：选择透过性。 2.控制物质进出细胞 (细胞膜的控制作用是相对的) 进入细胞 不会轻易流失到细胞外 3.进行细胞间的信息交流 激素 血 液 靶细胞 内分泌细胞 受体：蛋白质 （1）通过细胞分泌化学物质（如激素），间接传递信息。 内分泌细胞分泌的激素(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。 （2）通过细胞膜直接接触传递信息。 发出信号的细胞 靶细胞 受体 与膜结合的信号分子 3.进行细胞间的信息交流 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。细胞发出的信号分子与靶细胞细胞膜外表面的受体结合。例如：精子和卵细胞的识别。 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。 例：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。 思考：这种方式也需要信号分子与细胞膜上的受体进行识别与结合吗？ （3）相邻两个细胞之间形成通道传递信息 不需要 3.进行细胞间的信息交流 1.正误辨析 (1)动植物细胞中，系统的边界都是细胞膜。(　　) (2)膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。(　　) (3)细胞之间的信息交流必须依赖于细胞膜表面的受体。(　　) (4)没有信息交流，多细胞生物体也能完成生命活动。(　　) √ √ × × 对点训练 2.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 3.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 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 1.欧文顿(E.Overton)实验 哈哈，熟人，请进请进 哼，不熟，免进 【思考】欧文顿根据此现象对细胞膜的组成成分作出怎样的推测？ 细胞膜的主要成分中有脂质 2.对细胞膜进行成分分析 【资料】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，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。 【思考】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。 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 【思考1】请根据磷脂分子的特点猜测其在空气与水界面上如何分布？ 磷脂分子在空气与水界面上分布的模型 【思考2】细胞膜的两侧都有水，磷脂分子在细胞膜中是怎样排布的？ 3.磷脂的结构 水 水 水 水 假设一：在水中的磷脂分子呈单层排布 假设二：水中的磷脂分子呈双层排布 水 水 D A 水 C 水 B 水 水 E C √ 水环境 内侧 外侧 细胞膜 水环境 细胞膜中的磷脂呈双层排布 3.磷脂的结构 S 2S 【资料】1925年，两位荷兰科学家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。 推断：细胞膜的脂质分子必然排列为连续的两层。 【思考】如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶液中，磷脂分子将会如何分布？ 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。 4.戈特和格伦德尔的发现 【资料】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：细胞膜中除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质 5.丹尼利和戴维森的发现 19 细胞膜的成分 脂质（约占50%） 蛋白质（约占40%） 糖类（2%-10%） 磷脂是构成细胞膜的主要成分，此外还有少量的胆固醇 在细胞膜行使功能时起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的数量和种类就越多 糖类+蛋白质糖蛋白 糖类+脂质分子糖脂 总结：细胞膜的化学成分 1.正误辨析 (1)构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪、胆固醇。(　　) (2)动植物的细胞膜均含有胆固醇。(　　) (3)磷脂分子只有甘油、脂肪酸、磷酸组成。(　　) (4)磷脂分子的“头部”亲水，“尾部”疏水。(　　) × × × √ 对点训练 二、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。 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 诱导融合 40分钟后 370C 荧光标记膜蛋白 鼠细胞 人细胞 4.流动镶嵌模型 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。 请同学们概括出生物膜流动镶嵌模型的基本内容 ①A为_____________，是膜的基本支架； ②B为____________，以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的______在表面，有的部分或全部______，有的______磷脂双分子层； ③细胞膜具有______性：磷脂分子侧向自由移动，大多数蛋白质可以运动； ④细胞膜外表面，糖类和蛋白质结合形成C( )，与脂质结合成D( )，这些糖类分子叫作_______，和细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切相关。 磷脂双分子层 蛋白质分子 镶 嵌入 贯穿 流动 糖蛋白 糖脂 糖被 嵌 贯穿 镶 A B C D 1.正误辨析 (1)细胞膜的基本支架是磷脂分子。(　　) (2)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个孔洞。(　　) (3)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。(　　) (4)糖被就是糖蛋白。 (　　) × × × × 对点训练 2．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．图中A侧具有糖蛋白，是细胞膜的外侧 B．动物细胞吸水时，图中1的厚度会变小 C．细胞膜因具有图中1表示的基本支架而具有对称性 D．细胞膜具有流动性与图中1、3都有关 C 3.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： (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 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。(   ) × × × 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   B 练习与应用 P46 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $