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 细胞的边界是细胞膜吗？细胞膜的基本支架是什么？ 学习目标 重难点 1.从系统与环境关系的角度，解释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。 2.分析细胞膜的成分与结构的探索历程，说明细胞膜结构的成分，概述流动镶嵌模型的主要内容。 1.细胞膜的功能。 2.流动镶嵌模型的基本内容。 将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为一个相对独立的系统，细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。（细胞膜是系统的边界） 功能①：将细胞与外界环境分隔开。 01 细胞膜的功能 2026/10/20 细胞壁具有全透性，无法在细胞壁内制造一个稳定的内部环境，因此细胞壁不是细胞的生命系统的边界。 细菌细胞壁 肽聚糖 植物细胞壁 纤维素和果胶 真菌细胞壁 几丁质 ☆溶菌酶可水解肽聚糖而不能水解几丁质，所以溶菌酶能杀死细菌，却对真菌基本没作用。 植物细胞的边界是细胞壁吗？为什么？ 鉴定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 活细胞具有控制物质进出细胞的功能，台盼蓝不是细胞所需物质，故不能进入细胞。死细胞失去了控制物质进出细胞的功能，故台盼蓝可以进入。 细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。 讨论 1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？ 用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞（放大200倍） 核 CO2 细胞 产物 代谢 废物 O2 营 养 物 质 细胞膜 以上说明细胞膜的功能特点：有________性，控制作用是_____的 选择透过 相对 不需的，有害的物质 有些病毒病菌 功能②：控制物质进出细胞。 01 细胞膜的功能 营养物质 对细胞有害的物质（病毒、病菌） 细胞“生产”的物质：抗体、激素、代谢废物 细胞内“工作”的物质和结构：核酸、细胞器 细胞 ②控制物质进出细胞 【注意】细胞膜的控制作用是相对的！ 一. 细胞膜的功能 可“进” 可“出” 不可“出” 不易“进” 功能特点；选择透过性 ③进行细胞间的信息交流 （1）通过细胞分泌化学物质传递信息。 受体：靶细胞膜上与信号特异性结合的位点. 化学本质是蛋白质 内分泌细胞 发出信息的细胞 靶细胞 激素 受体 接受信号的细胞 一. 细胞膜的功能 举例：内分泌细胞分泌的激素，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。 举例：精子和卵细胞之间的识别和结合；效应T细胞与靶细胞密切接触，使靶细胞裂解死亡。 (发出信息的细胞） (靶细胞） 与膜结合的信号分子 受体 （多数是蛋白质） ③进行细胞间的信息交流 一. 细胞膜的功能 举例：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。 细胞 细胞 通道 通道 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。 胞间连丝 （3）相邻两细胞之间形成通道，来传递信息 ③进行细胞间的信息交流 一. 细胞膜的功能 通道传递不需要细胞膜上的受体 细胞膜的功能 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 化学信号传递：血液运输 直接传递：细胞接触 通道传递：胞间连丝 功能特点：选择透过性 归纳小结 细胞膜是系统的边界 Year 欧文顿的实验 1895年 实验推测：细胞膜是由脂质组成的。 细胞膜 非脂溶性物质 脂溶性物质 相似相溶原理 二. 对细胞膜结构的探索 02 细胞膜成分的探索 （1）纯净细胞膜的提取实验 欧文顿的实验 1895年 脂质成分的进一步确认 （1）纯净细胞膜的提取实验 欧文顿的实验 1895年 1、实验 材料： 无________细胞易发生吸水涨破 无_______和众多的________ 核膜　 细胞器　 细胞壁　 材料：人或哺乳动物_____________ 原因 成熟红细胞　 脂质成分的进一步确认 3、实验结果：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 2、实验方法：吸水涨破 ——磷酸 ——甘油 ——两分子脂肪酸 ——胆碱 亲水 头部 疏水 尾部 两层磷脂分子在水中是如何排列的呢？ √ （2） 磷脂的研究 磷脂的研究 （荷兰）戈特和格伦德尔 1925 用丙酮从人的红细胞中提取出脂质，在空气--水界面铺成单分子层。 空气 水 实验现象：S单层磷脂 = 2S红 实验结论：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层！ （荷兰）戈特和格伦德尔 1925 磷脂双分子在细胞膜上又是如何排布的呢？ 水 水 水 水 磷脂双分子在细胞膜上又是如何排布的呢？ 丹尼利和戴维森的研究 1935年 实验目的： 实验现象： 细胞膜的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。 实验已知： 油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。 实验推测： 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。 研究细胞膜的张力。 水 水 欧文顿的实验 1895年 脂质成分的进一步确认 （1）纯净细胞膜的提取实验 （2） 磷脂的研究 （荷兰）戈特和格伦德尔 1925 丹尼利和戴维森的研究 1935年 细胞膜成分的探索 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的 和 越多。 主要是 ，动物细胞有胆固醇。 形成 、 后与 等有关。 糖蛋白 糖脂 识别 磷脂 种类 数量 蛋白质 脂 质 糖 类 （约占40%） （约占50%） （约占2%-10%） 思考：这些成分是如何组成细胞膜的呢？ 02 细胞膜成分的探索 蛋白质 脂质 糖类 0.5 0.4 0.1 假说：所有细胞膜都由“ — — ” 三层结构成的 结构。 Year ①静态模型的建立：罗伯特森实验 1959年 蛋白质 脂质 蛋白质 静态的统一 细胞膜结构的电镜照片 注：蛋白质的电子密度高，在电镜下会呈暗色,磷脂分子相对来说电子密度低，显亮色 03 细胞膜结构的探索 Year ①静态模型的建立：罗伯特森实验 1959年 变形虫的摄食运动 细胞的生长分裂 你同意细胞膜是静态的观点吗？那以下现象如何解释？ 03 细胞膜结构的探索 人—鼠细胞融合实验 1970年 用荧光染料标记膜表面蛋白质 实验证明：细胞膜具有流动性（结构特性） ①静态模型的建立：罗伯特森实验 1959年 人—鼠细胞融合实验 1970年 辛格和尼科尔森的流动镶嵌模型： 1972年 糖蛋白 蛋白质分子 磷脂双分子层 外侧（有糖蛋白） 内侧（无糖蛋白） 人—鼠细胞融合实验 1970年 ①静态模型的建立：罗伯特森实验 1959年 辛格和尼科尔森的流动镶嵌模型： 1972年 细胞膜结构的探索 科学方法：提出假说 细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。 科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再 用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。 三.流动镶嵌模型的基本内容 1972年 辛格和尼科尔森 提出：流动镶嵌模型 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？ 三.流动镶嵌模型的基本内容 细胞膜的主要成分、基本支架各是什么？ 细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质； 磷脂双分子层 磷脂分子 蛋白质分子 既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？ 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。 磷脂双分子层是膜的基本支架。 磷脂分子 细胞膜上的蛋白质有几种存在方式？ ①有的镶在磷脂双分子层表面（镶在） ②有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中（嵌入） ③有的贯穿于整个磷脂双分子层（贯穿） 三.流动镶嵌模型的基本内容 细胞膜的结构特点是什么？ 细胞膜具有流动性。 具有流动性的原因：磷脂分子可以侧向自由移动。 膜中的蛋白质大多也能运动。 三.流动镶嵌模型的基本内容 流动性的意义：对细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能有重要作用 细胞膜上的糖类有什么作用？ 作用： 细胞表面的识别功能； 细胞间的信息传递功能 分类：与蛋白质分子形成糖蛋白；与脂质结合形成糖脂 糖被 三.流动镶嵌模型的基本内容 讨论：如何判断细胞膜内外侧？ 提示：外侧：有糖蛋白 内侧：没有糖蛋白 ①有的镶在磷脂双分子层表面； ②有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中 ③有的贯穿于整个磷脂双分子层。 -----膜的基本支架 磷脂双分子层 蛋白质分子 成分 糖类 糖蛋白 糖脂 糖被（分布在细胞膜外侧） 流动镶嵌模型的基本内容 冰冻蚀刻电子显微法 归纳小结 细胞膜的结构特点： 具有流动性 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 通道传递：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 ╳ ╳ ╳ 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 二、拓展应用 1.把细胞膜与窗纱进行类比，合理之处是说明细胞膜与窗纱一样可以允许一些物质出入，阻挡其他物质出入。这样的类比也有不妥之处。例如，窗纱是一种简单的刚性的结构，功能较单纯，细胞膜的结构和功能要复杂得多；细胞膜是活细胞的重要组成部分，活细胞的生命活动是一个主动的过程，而窗纱是没有生命的，它只能是被动地在起作用。 B 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。 Lavf58.28.100 Lavf58.20.100 $