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

人教版必修1 授课人： 常婷 第三章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能 课堂导入 INTRODUCTION TO CLASS 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》 CELL BIOLOGY 翟中和院士 3 2 1 流动镶嵌模型的基本内容 细胞膜的功能 对细胞膜结构的探索 目 录 课堂导入 一个系统总有它的边界 国家边界：边防线等 细胞的边界：细胞膜 人体边界：皮肤和黏膜 细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是 。 细胞膜 植物细胞最外面是细胞壁，那么植物细胞的边界为什么不是细胞壁而是细胞膜呢？ 【成分】纤维素和果胶 【功能】支持和保护 植物细胞的立体结构 细胞膜 细胞质 细胞壁 液泡 细胞核 原生 质体 细胞壁 边界最重要的作用？ 【特性】具有全透性 细胞膜的功能 第一部分 控制进出 卵黄（蛋黄）正常情况下不会和卵白（蛋清）混合，用牙签戳破后，卵黄液就会流出来 （1）正常情况下，鸡蛋黄和鸡蛋清是分开的，说明了细胞膜有什么功能？ 将细胞与外界环境分隔开。 01 细胞膜的功能 第一部分 细胞膜 7 原始地球环境 原始海洋中有机物聚集进化出原始生命 产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。 细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 细胞膜出现 意义 细胞膜的功能 第一部分 1 将细胞与外界环境分隔开 最重要 细胞膜的功能 第一部分 新鲜的苋菜叶泡进水中，水一般不会变红，但高温炒熟的苋菜中却有红红的汤汁，原因是什么？ 控制物质进出细胞 02 （1）死细胞中物质流出，说明了细胞膜有什么功能？ 细胞内的液泡中的花青素 营养物质 氨基酸、无机盐、葡萄糖… 抗体、激素... 废物 CO2、尿素… 不需要、有害物质 细菌、病毒… 细胞膜的功能 第一部分 核酸等有用成分 DNA… 2 控制物质进出细胞 不需要、有害物质 营养物质 抗体、激素等分泌物 代谢废物 有用成分如核酸 病毒、病菌 细胞膜 细胞膜的功能 第一部分 2 控制物质进出细胞 1. 营养物质_______。 2. 不需要、有害物质、病毒细菌_______。 3. 分泌物、代谢废物_______。 4. 核酸等有用成分_______。 可以进 不易进 可以出 不可出 不需要的营养或对细胞有害的物质 细胞内合成的抗体、激素等物质； 细胞代谢废物等 可“进” 可“出” 可能侵入 不易“进” 不可“出” 有些病毒、病菌 功能特性 细胞需要的 营养物质 核 细胞核的核酸等重要成分 细胞膜的功能 第一部分 2 控制物质进出细胞 通过以上实例，可以说明: 1. 细胞膜控制物质进出细胞具有_____________性。控制作用是________的 选择透过 相对 细胞膜的功能 第一部分 强调“细胞是一个相对独立的单位，对与其他细胞共同组成的整体生命起作用” 施莱登 施旺 胰岛B细胞 进行细胞间的信息交流 03 靶细胞 ① 间接交流 细胞膜的功能 第一部分 3 进行细胞间的信息交流 内分泌细胞分泌的激素(如胰岛素)，随血液到达全身各处，与靶细胞的膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。 受体 化学本质：主要是糖蛋白，其次是糖脂 特点：特异性、专一性 （一种受体只能识别一种或者一类物质） ② 接触交流 细胞膜的功能 第一部分 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。 所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？ ③通道交流 细胞膜的功能 第一部分 3 进行细胞间的信息交流 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 例如：高等植物细胞之间 ——形成胞间连丝 信息交流及物质运输 【总结】细胞膜的功能 （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 ①通过细胞分泌化学物质间接传递信息 ②细胞间细胞膜直接接触传递信息 ③相邻两细胞之间形成通道，来传递信息 选择透过性 功能特点： 注意： 三种信息交流了的方式均发生于细胞与细胞之间，而不是细胞内部 细胞膜的功能 第一部分 【活动】阅读课本P42，思考与讨论完成下表 对细胞膜的成分的探索 第二部分 人物 时间 探索内容 结论或假说 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 自己人，请进请进 咱不熟，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 对细胞膜的成分的探索 第二部分 相似相溶原理 2.化学成分分析 对细胞膜的成分的探索 第二部分 【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； 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。 磷酸及其他衍生物 甘油 2分子脂肪酸 亲水性 疏水性 亲水的“头” 疏水的“尾” 3.磷脂的结构 对细胞膜的成分的探索 第二部分 3.磷脂的结构 对细胞膜的成分的探索 第二部分 【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，如果把磷脂全部浸入水中，磷脂将如何排布？ 水 水 水 水 假设一：在水中的磷脂分子呈单层排布 假设二：在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 （磷脂双分子层） 3.磷脂的结构 水 水 S膜 2S铺 【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。 4.戈特和格伦德尔的发现 推测 = 【思考】若用人口腔上皮细胞做实验还是两倍吗？ S膜 2S铺 小于 提取脂质：细胞膜和细胞器膜 【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。 5.丹尼利和戴维森的发现 【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 水 油 表面张力小 表面张力大 人物 时间 实验过程 结果 欧文顿 1895年 发现脂溶性物质更易通过细胞膜 推测细胞膜由脂质组成 科学家利用哺乳动物的红细胞制备细胞膜，进行化学成分分析 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多 戈特 格伦德尔 1925年 从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面中铺展成单分子层，其面积是红细胞表面的2倍 细胞膜中的磷脂必然排列为连续的两层 丹尼利 戴维森 1935年 研究了细胞膜的张力 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质 对细胞膜的成分的探索 第二部分 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 对细胞膜的成分的探索 第二部分 【总结】细胞膜的功能 对细胞膜的结构的探索 第三部分 1.罗伯特森(J.D.Robertson)假说 细胞膜 细胞内 细胞外 蛋白质 蛋白质 脂双层 【资料】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: (“三明治”结构模型 ) “三明治”模型 对细胞膜的结构的探索 第三部分 1.罗伯特森(J.D.Robertson)假说 【资料】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: (“三明治”结构模型 ) 结论：蛋白质镶嵌、贯穿、嵌入在磷脂双分子层中 对细胞膜的结构的探索 第三部分 1.罗伯特森(J.D.Robertson)假说 (“三明治”结构模型 ) 他把细胞膜描述为静态的统一结构。 受到质疑 细胞生长 细胞分裂 变形虫摄食 【资料】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: 对细胞膜的结构的探索 第三部分 2.人-鼠细胞融合实验 【资料】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。 方法：荧光标记法 两种颜色荧光均匀分布 细胞 融合 37℃ 40min 小鼠细胞 人细胞 正在融合的细胞 融合细胞 绿色荧光标记的膜蛋白 红色荧光标记的膜蛋白 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。 结构特性 对细胞膜的结构的探索 第三部分 3.辛格和尼科尔森模型 【资料】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。 ——流动镶嵌模型 1 1 蛋白质 2 2 3 4 糖蛋白 3 糖脂 磷脂双分子层 4 对细胞膜的结构的探索 第三部分 3.辛格和尼科尔森模型 【资料】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。 ——流动镶嵌模型 对细胞膜的结构的探索 第三部分 3.辛格和尼科尔森模型 【资料】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。 ——流动镶嵌模型 流动镶嵌模型交互html 【总结】流动镶嵌模型的基本内容 生物膜的基本支架： 磷脂双分子层 蛋白质分子位置类型： 镶在表面、嵌入、贯穿三种 在细胞膜外表面，糖类分子与蛋白质结合形成_________，或与脂质结合形成_________，这些糖类分子叫做_______。 糖蛋白 糖脂 糖被 细胞内侧 细胞外侧 镶在表面 部分嵌入 全部嵌入 贯穿整个 生物膜的流动性： ①磷脂分子侧向运动 ②蛋白质大多也可运动 【总结】流动镶嵌模型的基本内容 既然膜内部是疏水的，水分子为什么能跨膜运输？ ① 是因为水分子极小，可以通过磷脂分子运动而产生的间隙（少量）； ② 是因为膜上存在运输载体，水分子可通过水通道蛋白进出（大多数） 双分子层为基本骨架 磷脂 蛋白质 表面、嵌入、贯穿 细胞膜 糖类 内部疏水，屏障 细胞表面 糖蛋白、糖脂 运动 运动 结构特性：流动性 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 【总结】细胞膜结构和功能 结构 功能 组分 功能特性：选择透过性 细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动 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。 水环境 水环境 水溶性药物 脂溶性药物 思考：学了本节知识，你对科学的过程和方法有哪些领悟？ 科学探索永无止境：是科学家在继承与不断修正过程中建立并完善，主要有科研探索的精神、科学思维方法（归纳法、提出假说法）以及技术手段支持。 人类对自然界的认识永无止境，随着技术的不断创新和改进，人们对膜的研究必将更加细致入微……。 新的征程 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 勇往直前 五、课后练习 勇往直前 五、课后练习 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，把它与纱窗进行类比；纱窗能把昆虫挡在外面，同时纱窗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？ 把细胞膜与纱窗进行类比，合理之处是说明细胞膜与纱窗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，纱窗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；细胞膜时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，而纱窗是没有生命的，它只能是被动地在起作用。 勇往直前 五、课后练习 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？ 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。 水环境 水环境 水溶性药物 脂溶性药物 勇往直前 五、课后练习 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。 (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？ 水环境 水环境 水溶性药物 脂溶性药物 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。 Lavf58.12.100 Transcoded by Arctime Pro 2.2.1 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.62.100 $