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 第1节 细胞膜的结构和功能 人教版 必修1 我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧。 ————引自翟中和院士等主编的《细胞生物学》 目录 1、细胞膜的功能 2、对细胞膜结构的探索 CONTENTS 3、流动镶嵌模型的基本内容 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，台盼蓝能进入细胞而呈蓝色。 具有选择透过性 地球的边界 大气层 国家的边界 边防线 人体的边界 皮肤和黏膜 细胞的边界 细胞膜（质膜） 系统的边界 那么细胞膜有什么功能呢? 一 细胞膜的功能 用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜汤，汤却是红色的，这与细胞膜的功能有何关系？ 一 细胞膜的功能 1、将细胞与外界环境分隔开 ①膜的出现在进化方面的意义： 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。 ②膜的出现在对细胞本身的意义： 细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。 推测的原始海洋景观图 变形虫 一 细胞膜的功能 2、控制物质进出细胞 营养物质 (氨基酸、葡萄糖等） 外界进入 废物排出 代谢物和分泌物 (CO2、尿素、抗体、激素等) 不需要、有害的物质（如细菌、病毒等） 细胞膜的控制作用是相对的、有限的，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病。 3、进行细胞间信息交流 在一定空间范围内，同种生物的所有个体形成一个整体。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。 一 细胞膜的功能 ①通过化学物质传递信息 相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递另一个细胞。例如，精子和卵细胞之间的识别和结合。 传递 一 细胞膜的功能 ②通过细胞膜直接传递信息 3、进行细胞间信息交流 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。例如，高等植物直接通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。 一 细胞膜的功能 ③通过细胞通道（胞间连丝）传递信息 一 细胞膜的功能 课堂训练 如图为人体内细胞间信息交流的某些方式的示意图。以下叙述错误的是（      ） A．从图中可以看出细胞间的信息交流方式多种多样 B．细胞之间并不都是通过信号分子与细胞膜上受体蛋白结合来传递信息 C．细胞膜上的糖蛋白具有识别功能，如精卵结合时的识别作用 D．病毒蛋白质外壳和宿主细胞膜表面受体结合体现了细胞膜可进行细胞间的信息交流 D 溶于脂质的物质 不溶于脂质的物质 细胞内 细胞外 细胞膜 相似相溶原理 1895年欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验。 成就 实 验 发现：脂质更容易通过细胞膜 推测：细胞膜是由脂质组成的 二 对细胞膜成分的探索 20世纪初科学家 实验 利用哺乳动物的红细胞，制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。 结论 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 为什么要用哺乳动物的红细胞来制备出纯净细胞膜呢？ 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； 二 对细胞膜成分的探索 磷酸 甘油 脂肪酸 头部 (亲水) 尾部 (疏水) 磷脂分子结构图 磷脂分子模型 磷脂分子示意图 拓展 二 对细胞膜成分的探索 拓展 水 空气 将磷脂分子放入水-空气的界面，磷脂分子会出现哪种情况？ ① ② ③ 水 空气 二 对细胞膜成分的探索 荷兰科学家戈特和格伦德尔 实验 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。 结论 发现：单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍 推测：细胞膜中磷脂分子必然排列为连续为双层 二 对细胞膜成分的探索 英国学者丹尼利和戴维森 实验 研究了细胞膜的张力。 结论 发现：细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。 推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质 水黾(mǐn)站在水面上 二 对细胞膜成分的探索 细胞膜成分组成： 成分组成 脂质 （约50%） 蛋白质 （约40%） 糖类 （2%-10%） 磷脂 （最丰富） 胆固醇 （少量） 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。 二 对细胞膜成分的探索 注意 动物细胞膜存在少量胆固醇 1959年罗伯特森 观察 在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 提出 生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构 二 对细胞膜成分的探索 20世纪60年代以后科学家 提出质疑 不能行使细胞膜的复杂功能，不能解释细胞的生长、变形虫的运动。 细胞分裂 变形虫的变形运动 白细胞吞噬细菌 二 对细胞膜成分的探索 1970年科学家 实验 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。 提出 结论：膜上蛋白质可以运动 这一实验与相关实验说明细胞膜具有一定的流动性 二 对细胞膜成分的探索 1972年 辛格和尼科尔森 提出 在新的观察和实验证据的基础上，提出了细胞膜的流动镶嵌模型。 二 对细胞膜成分的探索 磷脂分子 磷脂双分子层 蛋白质分子(镶嵌、嵌入、贯穿) 糖蛋白 糖脂 糖被 细胞膜外侧 三 流动镶嵌模型的基本内容 膜的基本支架，使脂质、脂溶性物质更容易通过细胞膜。 分布在细胞膜外侧，承担细胞识别、细胞间信息交流的作用。 注意 一层膜 = 一层磷脂双分子层 = 两层磷脂分子层 细胞 放大 细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为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。 种类 膜的流动性 选择透过性 区别 联系 结构特点 功能特点 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。 三 流动镶嵌模型的基本内容 三 流动镶嵌模型的基本内容 课堂训练 如图为细胞膜的亚显微结构模式图，下列相关叙述正确的是（      ） A．细胞膜中物质②③的流动性决定了其具有选择透过性 B．①位于细胞膜的内侧，与细胞的识别、细胞间的信息传递等功能密切相关 C．③在细胞膜上的分布是不均匀的 D．②的疏水端排列在细胞膜外部 C 细胞膜的结构和功能 功能 成分 脂质（约50%）、蛋白质（约40%）、糖类（2%~10%） 流动镶嵌模型 基本内容：主要由磷脂和蛋白质组成；磷脂双分子层是基本支架；蛋白有的镶在磷脂双分子层表面、有的部分或全部嵌入磷脂双分子层、有的贯穿于整个磷脂双分子层 将细胞与外界环境分隔开 控制物质进出细胞 进行细胞间的信息交流 结构特点：具有一定流动性 功能特性：选择透过性 课堂总结 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人。 （ ） (3）向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞。（ ） × × × 课堂练习 2. 细胞膜的特性和功能是由其结构快定的。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 课堂练习 二、拓展应用 1．在解释不容易理解的陌生事物时，人们常用类比的方法，将陌生的事物与熟悉的事物作比较。有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行类比：窗纱能把昆虫挡在外面，同时窗纱的小洞又能让空气进出。你认为这种类比有什么合理之处，有没有不妥当的地方？ 合理：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。 不合理：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。 课堂练习 2．右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？ 磷脂分子具有亲水的头部和疏水的尾部。 能在水中结晶的药物是水溶性（亲水），易分布在水环境中，因此被包在脂质体内部水相中（双分子层围成的空腔）； 脂溶性药物疏水，易和磷脂的尾部结合，磷脂双分子层两层尾部之间为疏水环境，因此脂溶性药物被包裹在两层磷脂分子之间。 脂质体的膜结构和细胞膜基本一致（都由磷脂双分子层构成），二者可以发生融合；脂质体与细胞膜融合后，脂质体内包裹的药物就释放到细胞内，发挥作用。 课堂练习 Lavf58.46.101 $