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

导入新课 细胞中的各种化合物有各自的功能，这些物质共同承担着构建细胞，参与细胞生命活动等重要功能。但将细胞中的所有物质放在一起它们并不能进行任何生命活动。组成细胞的分子必须有序地组织成细胞的结构才成为一个基本的系统。那么细胞的基本结构是怎样的呢？细胞的各结构又是怎样协调配合共同完成生命活动的呢？ O2分子 H 2O 第3章 细胞的基本结构 细胞的基本结构 细胞壁 支原体 细胞质 细胞核 植物、真菌、原核细胞（ ）除外 蛙的红细胞 洋葱内表皮细胞 细胞膜（又称质膜） 第一节 细胞膜的结构与功能 第3章 细胞的基本结构 说明：地球上最基本的生命系统——细胞，是有边界的； 它的边界就是 。 问题探讨： 【思考】 1.科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内,伊红很快 扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。伊红为什么不会逸出细胞？此实验 说明了什么？ 细胞膜（也叫质膜） 变形虫 植物细胞的边界是细胞壁吗？为什么？ 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边界。 草履虫 一、细胞膜的功能： 1.将细胞与外界环境分隔开 膜的出现在进化方面的意义： 在原始海洋这盆“热汤”中，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。细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 变形虫 边界 为啥呢？ 2.控制物质进出细胞; 可进 ● 具有普遍性①②③ ● 具有相对性④ 不易进 可出 可出 ①营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等） ③代谢废物 （CO2、尿素等） ②抗体、激素等 ④不需要、有害的物质 （如细菌、病毒等） 一、细胞膜的功能： 细胞膜的功能特性： 选择透过性 资料：施莱登和施旺在细胞学说中强调“细胞既是一个相对独立的单位，又和其他细胞构成的整体起作用”。由此说明多细胞生物体的生命活动必须依赖于细胞之间的协调配合才能完成。 进行细胞间的信息交流 3 一、细胞膜的功能： （1）间接交流：细胞分泌化学物质（如激素），通过膜表面的受体传递信息。 （2）直接交流：细胞膜的接触 受体 血管 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 例如，精子和卵细胞之间的识别和结合。 1、化学本质：糖蛋白 2、特点：专一性 接受信号的细胞 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 通道传递不需要细胞膜上的受体 一、细胞膜的功能： 二、 细胞膜的成分和结构的探索 细胞的结构决定细胞的功能 9 ● ● 细胞膜 ● ● ● ● ● ● 溶于脂质的物质 ● ● 不溶于脂质的物质 发现： 推测： 细胞膜是由脂质组成的 实验： 时间： 人物： 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 溶于脂质的物质，更容易通过细胞膜 二、细胞膜结构的探索 （1）膜通透性实验 1895年 欧文顿（E.Overton) 1、细胞膜成分的探索历程 细胞膜是由哪些脂质组成的呢？ 科学家利用_______________________制备出纯净细胞膜，进行化学分析： 结果： 组成细胞膜的脂质有_____________，其中_____含量最多。 ①无细胞壁→操作简便 ②无细胞核和众多细胞器→可得较纯净的细胞膜 思考：为什么科学家选择哺乳动物的红细胞作为制备细胞膜的材料？ （2）膜成分分析 哺乳动物成熟的红细胞 磷脂和胆固醇 磷脂 二、细胞膜的结构的探索 1、细胞膜成分的探索历程 注意：鸟类、鱼类、两栖类的红细胞是有细胞核的； 细胞膜的功能是由其成分和结构所决定的，但细胞膜很薄，即使在电子显微镜下也很难看清他的真面目，人们对细胞膜的成分和结构的探索经历了几代人的不断努力 11 头部亲水 尾部疏水 磷脂分子示意图 磷脂分子结构式 磷脂分子模型 磷脂的结构 二、细胞膜结构的探索 1、细胞膜成分的探索历程 12 空气和水界面上 单分子排布 搅动后 水溶液中 形成球状的微团 双层脂分子的球形脂质体 13 【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：细胞膜中的磷脂分子排列为连续的双层 二、细胞膜结构的探索 1、细胞膜成分的探索历程 1.用除哺乳动物成熟红细胞外的其他真核细胞做上述实验，若细胞表面积为S，则磷脂单分子层的表面积_______(”大于“、”小于“、”等于“)2S。 2.用细菌细胞做上述实验，若细胞表面积为S，则磷脂单分子层的表面积______(”大于“、”小于“、”等于“)2S。 【思维拓展】 大于 等于 注意：原核细胞没有核膜和细胞器膜，但是有细胞壁（支原体除外），一般不用来制备细胞膜。 资料三：1935年，丹尼利和戴维森研究膜的张力。 发现：细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。 据此推测：细胞膜可能还附有蛋白质 二、细胞膜的结构的探索 思考：如何证明这个推测？ 还发现：油脂滴表面如果附有蛋白质成分则表面张力会降低 方法1:提取细胞膜，加入双缩脲试剂 方法2:在含细胞的溶液中，加入蛋白酶，细胞膜被破坏 1、细胞膜成分的探索历程 小结：细胞膜的成分有哪些？ 成分分析 主要是 ，动物细胞膜还有胆固醇。 与膜的功能有关，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的 越多。 主要在细胞膜外侧，与蛋白质（脂质）结合形成糖蛋白（糖脂）。 脂质 约50% 蛋白质 约40% 糖类 少量 磷脂 种类和数量 细胞膜的结构又是怎样的呢？ 二、对细胞膜结构的探索： Year 探究历程 1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 罗伯特森对细胞膜模型提出怎样的假说？ 蛋白质 蛋白质 脂质 所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。 他把细胞膜描述为静态的统一结构。 1959年 资料1: “三明治”结构模型 罗伯特森提出：细胞膜是由“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构模型，且为静态的结构，观点是否正确？ 不能解释细胞的生长和分裂、变形虫的变形运动、白细胞吞噬病菌、细胞的吸水和失水等 推测：细胞膜具有流动性 变形虫摄食 细胞分裂 细胞失水质壁分离 白细胞吞噬细菌 思考讨论 如何验证？ 静态结构 资料2: 人—鼠细胞融合实验 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） 结论：细胞膜上的蛋白质是可以运动的 三、细胞膜结构-------流动镶嵌： ②_______________是膜的基本支架。 磷脂双分子层 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。 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，水分子可以由此通过 基本内容： ①细胞膜主要由脂质和蛋白质组成 【思考】 细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的，即细胞膜具有流动性 意义：细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运 动等功能都是非常重要的。 3.细胞膜不是静止不动的，而是具有一定的流动性，主要表现为： 蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中，（控制物质进出） 流动性是选择透过性的基础 细胞膜的结构特性：具有一定的流动性 糖被：细胞表面的识别、细胞间的信息传递等 流动镶嵌模型的补充 23 糖被：细胞表面的识别、细胞间的信息传递等 流动镶嵌模型的补充 24 对细胞膜成分、及结构的探索过程中科学家运用的科学方法： 提出假说 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。( ) （4）细胞膜的成分是一成不变的（ ） 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 B 3.下列与细胞膜相关的叙述，正确的是（ 　） A.组成不同细胞膜的化学成分种类基本相同，但每种成分的含量不同 B.白细胞能吞噬某些细菌，说明细胞膜具有一定的选择透过性 C.在细胞膜的内表面还有糖类和蛋白质分子结合形成的糖被 D.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 A $