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

核酸 功能 原因 分类 C、H、O、N、P DNA 脱氧核糖 碱 基 核 糖 磷 酸 A G C T A G C U 核苷酸的数目、排列顺序多样 携带遗传信息 组成元素 RNA 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 碱 基 第三章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能 2 01 02 03 学习目标 通过对细胞膜的功能、组成和结构的学习，形成结构与功能相适应的生命观念。（生命观念） 通过对细胞膜流动镶嵌模型的学习，培养模型与建模的科学思维方式。（科学思维） 通过学习细胞膜成分和结构的探索历程，培养科学探究能力。（社会责任） 细胞的边界： 细胞膜（质膜） 国家的边界： 边防线等 人体的边界： 皮肤和黏膜 一个系统总有它的边界 任务一：细胞膜的功能 1 5 1.将细胞与外界环境分开 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。 原始生命诞生与海洋，膜的出现至关重要，让细胞成为相对独立的系统，保障了内部环境的相对稳定。 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 2.控制物质进出细胞： 细胞膜的功能特性：选择透过性 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。 随堂练习 3.进行细胞间的信息交流： (1)化学物质传递信息 受体 血管 （内分泌）细胞分泌的信号分子（如激素），随体液到达全身各处，与靶细胞的（细胞膜表面或细胞内）受体结合，将信息传递给靶细胞。 受体 本质 1 作用 2 特点 3 糖蛋白(蛋白质) 接受激素等化学物质的信号 专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质） （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 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。 (3)通过胞间连丝传递信息 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，高等植物之间通过胞间连丝相互连接，进行信息交流。 胞间连丝相互连接传递信息 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？ 不需要 1.通过以上学习，请说出下列各实例分别体现了细胞膜的哪项功能： (1)新鲜的苋菜叶泡进凉水中，水一般不会变红，但高温炒熟的苋菜中却有红红的汤汁； (2)莲“出淤泥而不染”； (3)没有受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可看作一个卵细胞，鸡蛋黄与蛋清之间被什么样的结构分隔开? 说明了其有什么功能？ (4)鼻子接触香水分子，为什么大脑皮层能产生“香”的感觉? 手碰到火，为什么手臂的肌肉会收缩？ 控制物质进出细胞 控制物质进出细胞 将细胞与外界环境分隔开 进行细胞间的信息交流 随堂练习 植物细胞最外层是细胞壁。为什么植物细胞壁不能作为植物细胞这个系统的边界？ 植物细胞壁的作用：是维持细胞形状，具有全透性，并不能控制物质进出细胞，所以不能作为细胞真正的边界。 任何细胞的边界都是细胞膜 拓展：细胞壁 小结： 1.存在部位: 细胞的最外层 2.主要成分： 植物： 纤维素和果胶 细菌： 肽聚糖 真菌：几丁质 3.功能： 对细胞起支持、保护作用。 1.超滤净水器既能彻底滤除掉水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，又能保留水中原有的微量元素和矿物质，补充我们日常所需。这是试图模拟细胞膜的（ ） A.将细胞与外界环境分隔开的功能 B.控制物质进出细胞的功能 C.细胞膜的保护功能 D.进行细胞间信息交流的功能 随堂练习 B 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 随堂练习 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 随堂练习 1.将细胞与外界环境分开 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 ①通过化学物质传递信息 ②直接接触传递信息 ③通过通道传递信息 小结：细胞膜的功能 ？ 结构决定功能，那么细胞膜的结构是怎么样的呢？ 细胞膜的成分和结构 细胞膜的功能 决定 细胞膜需依靠哪些化学成分和怎样的结构去行使相应功能呢？ 人类对细胞膜结构的探究，要追溯到100多年前………… 任务二：细胞膜的成分 2 19 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 1.思考：单层磷脂分子层在水-空气界面上应如何分布？并画出来 水 空气 2.若细胞内外均为水环境，细胞膜中的磷脂分子如何分布？ 水 水 水 水 随堂练习 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。 4.戈特和格伦德尔的发现 空气 水 s s 红细胞膜 S单层= 2S细胞膜材料： 哺乳动物成熟红细胞/原核生物 （无核膜、无细胞器膜） S单层= 2S红细胞膜 标签 0 112 192 25 用丙酮从鸡的红细胞/人的口腔上皮细胞中提取脂质，在空气和水的界面铺展成单层，测得单分子层的面积应 （“大于”、“等于”或“小于”）鸡的红细胞/人的口腔上皮细胞表面积的2倍。原因是？ 如果用其他细胞膜做实验，数量关系还是2倍吗？ 大于 人的口腔上皮细胞中除细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的膜中都含有磷脂分子。 空气 水 s s 细胞膜 核膜 细胞器膜 S单层＞ 2S细胞膜 鸡红细胞、人口腔上皮细胞 标签 0 112 192 27 【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 6.不同细胞的生物膜的化学组成表 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外还有少量的糖类 生物膜 人的CNS髓鞘 人的红细胞膜 大鼠的肝细胞核膜 内质网膜 线粒体 外膜 线粒体 内膜 蛋白质/% 20 49 59 67 52 76 脂类/% 79 43 35 33 48 24 糖类/% 少 8 2.9 少 少 少 29 30 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 任务三：细胞膜结构模型 3 31 1.20世纪40年代： 有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。 2.1959年：罗伯特森实验 →电镜下细胞膜呈暗-亮-暗三层结构 ↓ 提出假说：生物膜是由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，他把细胞膜描述为静态的统一结构。 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 细胞膜的结构特性 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。 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 磷脂双 分子层 磷脂分子 蛋白质分子 糖蛋白 糖脂 糖类 细胞外 细胞内 有糖蛋白一侧 1层细胞膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子 拓展：生物膜的知识点 细胞膜（生物膜）的结构特点： 具有一定的流动性 细胞膜（生物膜）的功能特点： 具有选择透过性 细胞膜结构的探索过程，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信息，提出解释某一生物学问题的一种假说，再进一步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！ 科学方法 实验、推理和想象 提出假说 实验验证 提出假说 实验验证 建构模型 修正模型 1.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(如右图)，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 随堂练习 任务四：制作生物膜模型 4 40 利用废旧物品制作生物膜模型(视频) 利用生活中的废旧物品，尝试制作立体的生物膜结构模型。 细胞膜的功能 细胞膜的成分 细胞膜的结构：流动镶嵌模型的基本内容 控制物质进出细胞 将细胞与外界环境分隔开 进行细胞间的信息交流 ①直接接触 ②化学物质（间接交流） ③形成通道 脂 质 蛋白质 糖 类 磷脂双分子层-基本支架 镶、嵌、贯穿 糖蛋白 细胞膜——系统的边界 功能特点：选择透过性 结构特点：具有流动性 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 习题巩固 3.研究人员发现，某种微生物在不同的盐度环境下，细胞的形态和功能能够保持相对稳定。下列关于细胞膜的叙述正确的是（    ） A．该细胞在不同盐度环境下能维持稳定，主要体现了细胞膜进行信息交流的功能 B．科学家通过对细胞膜成分的分析，提出细胞膜只由蛋白质和脂质组成 C．功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量就越多 D．细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子是对称分布的 C 习题巩固 4.据最新研究发现，内皮素在皮肤中分布不均，是造成色斑的主要原因。内皮素拮抗剂进入皮肤，可以和黑色素细胞膜的受体结合，使内皮素失去作用，这为美容研究机构带来了福音。上述材料体现了细胞膜哪项功能 (　　) A．细胞膜中磷脂含量越高，功能越复杂 B．细胞膜作为系统的边界，严格控制物质进出细胞 C．细胞膜的组成成分主要为磷脂和蛋白质 D．细胞膜具有信息交流的功能 D 习题巩固 下节再见 47 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf54.35.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) $