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 1 思考:植物细胞最外面是细胞壁,那么植物细胞的边界是细胞膜还是细胞壁呢?为什么? 植物的细胞壁起支持和保护的作用,具有全透性,并不能控制物质进出细胞,所以不是真正的边界。 细胞系统的边界-细胞膜(也叫质膜) 高倍镜下细胞膜不可见 一个鸡蛋是不是一个细胞?鸡蛋里面确实只有一个完整的细胞,那就是蛋黄,却不是整个鸡蛋! 你是否用筷子轻轻感觉到了鸡蛋完整的卵黄周围有一层看不见的膜?蛋黄表面有一层薄薄的膜,叫做蛋黄膜,其实就是细胞结构中的细胞膜(也叫质膜),蛋黄膜是鸡蛋内部结构中最内层的保护结构 2 卵细胞 1.为什么打破后的鸡蛋蛋黄能保持完整? 2.蛋黄表面的膜有什么重要作用? 3.“鸡蛋墨水实验”说明细胞膜有什么功能? 4.为什么活细胞不能被台盼蓝染色,而死细胞可以? 第1节 细胞膜的结构和功能 任务1:探索细胞膜的功能 3 1.将细胞与外界环境分隔开 2.控制物质进出细胞 保障了细胞相对独立且稳定的环境 葡萄糖、核苷酸、氨基酸、无机盐等营养物质 体现了细胞膜的功能特点: 选择透过性 细胞膜控制物质进出的能力是有限的 有的细胞会被细菌、病毒感染,CO中毒会导致红细胞携带O2的能力下降,这说明了什么? 一、细胞膜的功能 抗体 废物 4 问题探讨: 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。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,台盼蓝能通过细胞膜进入细胞,死细胞能被染成蓝色。 一、细胞膜的功能 多细胞生物各个细胞不是孤立的,各细胞间要保持功能的协调性需要依赖 ,也有赖于 。 物质和能量的交换 信息的交流 3.进行细胞间的信息交流 任务2:探索细胞间信息交流的方式-阅读图3-2 一、细胞膜的功能 1.打破后的鸡蛋的蛋腥味是如何被人体感知到的? 2.鸡的卵细胞为什么只能和鸡的精子结合? 3.细胞间信息交流的方式有哪些?各有什么特点? (1)通过化学物质借助血液运输的间接交流 激素 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。 受体 信息分子 受体 化学本质:糖蛋白 特点:专一性(一种受体只能识别一种或者一类物质) 作用:识别信号分子 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 精子和卵细胞之间的识别和结合 (2)通过细胞膜的直接接触进行信息交流 受体 接受信号的细胞 受体:靶细胞膜上与信号特异性结合的位点 靶细胞:接受信号的细胞 专一性:一种受体只能识别一种或者一类物质) 8 胞间连丝 实例:高等植物细胞的胞间连丝 特别提醒:1.通道具有信息交流功能的同时还有物质运输的功能 2.该方式中没有受体参与 (3)通过细胞之间形成通道来传递信息 胞间连丝不仅使相邻细胞的细胞质膜、细胞质、内质网交融在一起, 而且也是植物细胞间物质运输和传递刺激的重要渠道。 思考:1.细胞间的信息交流都依赖于信息分子和受体吗? 2.细胞间的信息交流,是否都与细胞膜的结构有关? 细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的 提示:一定依赖于信息分子传递信息,但不一定需要受体,如高等植物细胞之间的胞间连丝。 大多 为什么脂溶性的苏丹红容易进入细胞而墨水不容易进入? 任务3:探索细胞膜的成分 阅读42页《对细胞膜成分的探索》,感受多学科交叉融合对生命科学的推动,思考: 1.细胞膜的主要成分有哪些? 2.磷脂分子在水环境中会如何排列? 资料1 1859年,欧文顿选用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次的实验,发现:凡是可以溶于脂质的物质,比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。 不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质 细胞膜 推测细胞膜的成分有,其中主要为,动物细胞膜还含有。 脂质 胆固醇 资料2 油脂表面如果附有蛋白质成分,则表面张力会降低。1935年,丹尼利和戴维森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。 磷脂 推测细胞膜的成分还有。 蛋白质 二 细胞膜的成分 资料1根据化学相似相溶的原理。 13 1、成分 :脂质(约50%)、蛋白质(约40%)、糖类(约2%-10%) 2、特点 :功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类与数量就越多 细胞膜表面不同功能的蛋白质 二 细胞膜的成分 1.转运蛋白:有些膜蛋白可作为“载体”而将物质转运进出细胞,有些是通道蛋白。 2.受体蛋白:有些膜蛋白是激素或其他化学物质的专一受体,如甲状腺细胞上有接受来自脑垂体的促甲状腺素的受体。 有学生提到B淋巴细胞膜表面的受体蛋白(结构与抗体相同)也是其中的一种。 3.酶蛋白:膜表面还有各种酶,使专一的化学反应能在膜上进行,如内质网膜上的能催化磷脂的合成等。又如,人肝脏细胞中的光面内质网上有氧化酒精的酶。 4.抗原蛋白:细胞的识别功能也决定于膜表面的蛋白质。这些蛋白常常是表面抗原。表面抗原能和特异的抗体结合,如人细胞表面有一种蛋白质MHC。 有学生提到ABO血型中,A凝集原和B凝集原也是抗原蛋白。 5.粘连蛋白:起连接作用。如癌细胞就是粘连蛋白少,容易扩散。 另外,有学生问:平时练习中接触到的糖蛋白怎么理解? 答:这是从组成上分类的,它是复合蛋白,受体和粘连蛋白就是属于糖蛋白。 14 1.磷脂的排列 (亲水) 头部 尾部 (疏水) 空气 水 磷脂的“头部”与水接触,“尾部”与空气接触,分布呈单层。 构建磷脂铺展在水-空气界面的模型 三 细胞膜的结构 细胞膜中至少有两层磷脂 水 水 通过细胞生活的液体环境推测,构成细胞膜的磷脂分子呈单层排列吗? 三 细胞膜的结构 资料3 1925年,两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质,将提出的脂质在空气-水界面上铺成单分子层,测得其单分子层所占的面积相当于所用的红细胞表面积的2倍。 选用哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜的原因? ①动物细胞无细胞壁,更易吸水胀破 ②哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器,从而避免核膜和细胞器膜的干扰。 1.磷脂的排列 三 细胞膜的结构 戈特和格伦德尔的实验材料为人的红细胞,其特点是没有细胞核和众多细胞器,若将实验材料换为鸡的红细胞(有细胞核和多种细胞器),则提取的脂质铺展在水-空气界面的面积(>、<、=)细胞表面积的2倍。 下图是由磷脂分子构成的脂质体,它能将水溶性的药物和脂溶性的药物运送到特定的细胞发挥作用。两类药物被包在脂质体的什么位置?说明理由。 两层磷脂分子之间是疏水的,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,水容性药物可稳定地包裹其中。 A B P46. 拓展应用 罗伯特森 观察:暗-亮-暗结构 结论:蛋白质-脂质-蛋白质静态结构 蛋白质 蛋白质 脂质 变形虫摄食 2.结构特性 无法解释变形虫摄食、细胞膜融合、细胞生长、细胞的吸水膨胀与失水皱缩、白细胞吞噬病原体 ——流动性 三 细胞膜的结构 蛋白质是暗的因为表面不规则,能够对电子进行漫反射所以是暗的,而磷脂分子中,原子排列很有规则(因为就是长链烷烃)所以,反射电子能力很强,所以就是亮的。 19 任务4: 阅读44-45页图文,总结流动镶嵌模型的三点内容并画出简图 ②主要影响因素: 3、糖类分子 糖被分布: 作用: 4、细胞膜的结构特点: 具有一定的流动性 磷脂分子可侧向自由移动,蛋白质大多也能运动 区别细胞膜的功能特点: 选择透过性 1、 构成了生物膜的基本支架 2、蛋白质(镶、嵌、贯穿): 磷脂双分子层 在细胞膜的外表面 温度 其内部是疏水端,水溶性分子或离子不能自由通过,因此具有屏障作用。 物质运输等作用 (糖被) 糖蛋白 糖脂 ①原因: 膜外 膜内 与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。 不对称 在适宜的温度范围内,随外界温度升高,细胞膜的流动性增强,但温度超出一定范围,会导致细胞膜结构被破坏,流动性丧失 流动镶嵌模型 (辛格和尼科尔森) 镶:糖蛋白 贯穿:载体蛋白 (体现了膜结构 不对称性) 1.1895年,欧文顿的实验和推论:细胞膜是由组成的; 2.通过制备纯净的动物细胞膜,进行化学分析得知组成膜的脂质有和; 3.1925年,荷兰科学家戈特和格伦德尔用提取脂质,推断:细胞膜中的磷脂分子必然排列为; 4.1935年,英国学者丹尼利和戴维森通过研究细胞的,推测:细胞膜除含脂质分子外,可能还附有; 5. 1959年,罗伯特森通过在电镜下看到的三层结构,提出假说:所有细胞膜都由 三层结构构成;把细胞膜描述为统一结构; 6.1970年,荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验,指出细胞膜具有 ; 7.1972年,辛格和尼科尔森提出了 。 脂质 探究历程小结 磷脂 胆固醇 丙酮 连续的两层 表面张力 蛋白质 暗-亮-暗 蛋白质-脂质-蛋白质 静态 流动性 流动镶嵌模型 如何检测? A B 拓展应用 紫杉醇是治疗癌症的脂溶性药物,可无差别杀伤癌细胞和正常细胞,思考讨论: 1.如何利用脂质体靶向给药?凭哪些结构实现对癌细胞的精准识别? 2.脂质体运载体结构和细胞膜结构有什么共性? 3.紫杉醇在脂质体内如何分布?送至靶细胞后 如何进入细胞?与细胞膜的什么特点有关? 磷脂双分子层为基本支架 脂质 蛋白质 镶嵌、嵌入、贯穿 流动镶嵌模型 糖类(少) 成分 物质运输等 糖蛋白、糖脂 识别、信息传递等 运动 运动 结构特点:流动性 结构 功能 小 结 内部疏水,屏障 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 细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动 功能特点:选择透过性 基础 生物膜 $