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

人教版高中生物学 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 每一个生物学问题的答案必须在细胞中寻找 ——美国细胞生物学家威尔逊 未受精的鸡蛋蛋黄可以看做是一个卵细胞。 正常情况下蛋黄不会进入蛋清，说明细胞是有边界的，而这个边界就是细胞膜 思考：植物细胞外面还有一层细胞壁，那么细胞壁可以作为一个细胞的边界吗？ 植物细胞壁亚显微结构 不能，因为细胞壁是全透性的！ 不能控制物质进出细胞，所以不是真正的边界！ 一、细胞膜的功能 【任务一】细胞膜作为系统的边界，在细胞生命活动中有什么作用？ （快速阅读教材P40-41找出细胞膜的3大功能） 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 一、细胞膜的功能 1.细胞膜将细胞与外界环境分隔开，该功能具有什么重要意义？ 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 膜的出现 意义 无机物→简单有机物→复杂有机物→原始生命体 推测的原始海洋景观想象图 一、细胞膜的功能 2.鉴别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 思考：为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色，说明了什么？这体现了细胞膜的什么功能？ 台盼蓝不是细胞所需要的物质，活细胞的细胞膜能阻止其进入细胞，死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，因此能被染色 控制物质进出细胞 细胞膜具有选择透过性（功能特点） 一、细胞膜的功能 有用成分 氨基酸、葡萄糖等营养物质 抗体、激素等 CO2、尿素等废物 有害物质 细菌、病毒… 细胞膜的控制作用是相对的 可以进入 不容易进入 分泌或排出到细胞外 不轻易流失 【思考】细胞膜可以将有害物质、细菌、病毒等完全阻挡在细胞外吗？ 细胞膜的选择透过性 发出信号的细胞 靶细胞 一、细胞膜的功能 3.双黄蛋的两个卵细胞不能结合，但是可以和精子结合受精，这是为什么？ 体现了细胞膜的什么功能？ 进行细胞间的信息交流 与膜结合的 信号分子 受体 （1）直接接触 相邻两个细胞的 ，信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如，精子与卵细胞间的识别和结合。 细胞膜接触 一、细胞膜的功能 （2）间接交流——分泌化学物质 内分泌细胞分泌的 (如胰岛素)， 随 到达全身各处，与 的 细胞膜表面的 结合，将信息传递给靶细胞。 激素 血液 靶细胞 受体 受体 ②本质：糖蛋白 ①作用：接受信号 ③特点：特异性 激素 一、细胞膜的功能 （3）通道传递 相邻两个细胞之间 ，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。例如，高等植物细胞间的胞间连丝 形成通道 胞间连丝 练一练 1．判断题 (1)没有信息交流，多细胞生物体也能完成生命活动(　　) (2)动植物细胞中，系统的边界都是细胞膜(　　) (2)高等植物细胞之间的胞间连丝具有物质运输的作用(　　) (3)细胞间的信息交流必须依赖于细胞膜表面的受体(　　) (4)新冠病毒识别宿主细胞体现了细胞间的信息交流的功能（ ） × √ √ × × 通道交流不需要细胞膜上的受体 病毒无细胞结构 2.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 B 练一练 3.细胞间的信息交流的3种方式如图 写出图中①～④表示的物质或结构的名称： ①_________；②__________；③____________________； ④__________。 信号分子 受体 与膜结合的信号分子 胞间连丝 二、对生物膜成分的探索 【任务二】阅读教材P42思考与讨论，解决下列问题： 1.欧文顿实验是如何得出“细胞膜是由脂质组成的”这一推论？ 2.科学家是如何确定细胞膜中脂质成分的类型？ 3.磷脂分子有什么特性？ 4.戈特和格伦德尔的实验是如何得出“细胞膜中的磷脂分子排列为两层”的？ 5.丹尼利和戴维森的实验结果是什么？推论是什么？ 二、对细胞膜成分的探索 【资料1】1895年，欧文顿用500多种物质对膜的通透性进行实验，发现溶于脂质的物质（甘油、苯）容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。 拓展：相似相溶原理——即分子结构越相似的物质，越容易互相溶解 非脂溶性物质 脂溶性物质 推测：细胞膜是由脂质组成的 这是对现象的推理分析还是通过对膜成分的提取和检测？ 对现象的推理分析 【资料2】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化学分析。 二、对细胞膜成分的探索 化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多 磷酸及其衍生物 甘油 脂肪酸 ①无细胞壁，能够吸水涨破 ②无细胞核和众多细胞器，可获得较为纯净的细胞膜 【思考】选择哺乳动物成熟红细胞作为实验材料的优点？ 尾部(疏水) 头部(亲水) 二、对细胞膜成分的探索 【探究活动】根据磷脂分子的特点，将磷脂分子置于空气-水界面上，磷脂分子将会如何分布？在图中画出来 水 空气 水 苯 如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶液中，磷脂分子将会如何分布？ 二、对细胞膜成分的探索 磷脂分子在水中如何分布？由此推测细胞膜中的磷脂分子是怎样的？ 水 多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层 二、对细胞膜成分的探索 【资料3】1925年，戈特和格伦德尔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，测得单分子层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 【思考】将人的红细胞换为鸡的红细胞，表面积还是2倍吗？ 大于2倍，有多种细胞器膜和核膜 二、对细胞膜成分的探索 【资料4】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。如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力会降低。 推测：细胞膜中除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质 【资料5】科学家对不同细胞的生物膜进行化学组成分析 结论：细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，还有少量的糖类 细胞膜的成分 P43 二、对细胞膜成分的探索 【资料6】神经髓鞘的蛋白质种类只有3种，含量也少，功能也比较简单，主要起绝缘作用。红细胞、肝细胞等细胞膜都承担着非常复杂繁多的生理功能，它们的细胞膜中蛋白质的种类和数量均较多。 细胞膜的功能主要由 决定，功能越复杂的细胞膜， 的 和 越多。 由上述材料可知，细胞膜功能的复杂程度主要与哪种成分相联系？ 蛋白质 蛋白质 种类 数量 脂质 蛋白质 少量的糖类 （50%） （40%） （2%~10%） 功能越复杂的细胞膜蛋白质种类和数量越多 胆固醇（动物细胞膜） 磷脂（主要） 练一练 (1)构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪、胆固醇。(　　) (2)动植物的细胞膜均含有胆固醇。(　　) (3)磷脂分子只有甘油、脂肪酸、磷酸组成。(　　) (4)磷脂分子的“头部”亲水，“尾部”疏水。(　　) × × × √ 2.科学家在实验中发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。这些事实说明了组成细胞膜的物质中含有(　　) A．糖类和脂质　　　　　　 B．糖类和蛋白质 C．蛋白质和脂质 D．蛋白质和核酸 C 1.判断题 【任务三】阅读教材P43-45，解决下列问题： 1. 1959年，罗伯特森在电镜下看到了什么？假说内容是什么？ 2. 1970年，科学家人鼠细胞融合实验，得出的结论是什么？ 3. 1972年，辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型的基本内容？ 三、对细胞膜结构的探索 三、对细胞膜结构的探索 【资料1】1959年，罗伯特森在电镜下观察到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 拓展：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 假说：细胞膜都是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成静态统一的结构 “三明治”模型 细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、运动等现象都难以解释 细胞分裂 三、对细胞膜结构的探索 【资料2】1970年，人—鼠细胞融合实验 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（结构特点） 融合细胞 细胞 融合 37℃ 40min 正在融合的细胞 红色荧光染料标记膜蛋白 绿色荧光染料标记膜蛋白 人细胞 小鼠细胞 实验方法：荧光标记法 三、对细胞膜结构的探索 【资料3】罗伯特森测定电子显微镜拍摄到的细胞膜的厚度为7-8nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍，而按照“三明治”模型，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20nm 蛋白质镶、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中； 蛋白质在膜中的分布是不对称的。 【资料4】科学家利用冰冻蚀刻技术，将细胞膜冰冻，然后将其撕裂，从而使脂双层之间的内部结构暴露出来。 “蛋白质可能镶嵌在磷脂双分层之间” 蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于脂双层 对称 静态 × × 膜的磷脂分子可以侧向自由移动，蛋白质大多也能运动 三、对细胞膜结构的探索 对三明治模型的修正 蛋白质 镶在 贯穿 嵌入 糖类如何分布？ 三、对细胞膜结构的探索 【资料5】1972年，辛格和尼科尔森根据新的观察和实验证据，提出细胞膜的流动镶嵌模型，为大多数人接受。 蛋白质 磷脂分子 磷脂双分子层 糖脂 糖蛋白 糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系 判断细胞膜内外的主要依据 三、对细胞膜结构的探索 细胞膜结构的“流动镶嵌模型” 主要成分 基本支架 蛋白质排布方式 结构特点 功能特点 主要是磷脂分子和蛋白质分子 磷脂双分子层 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中，有的贯穿整个磷脂双分子层 具有流动性 选择透过性 总结：细胞膜“流动镶嵌模型”的基本内容 练一练 1.如图表示细胞膜的亚显微结构模式图，请据图回答： (1)图中[③]________的基本组成单位是________。构成细胞膜基本支架的结构是[　]________________。 (2)与细胞膜的识别功能有关的结构是[　]________。 蛋白质 氨基酸 ② 磷脂双分子层 ① 糖蛋白 (3)不同的细胞，其细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的________(填写标号)。 ③ (5)细胞膜的这种结构模型被称为______________。 Ⅰ Ⅰ侧有糖类分子与蛋白质分子结合形成的糖蛋白，糖蛋白位于细胞膜外侧 流动镶嵌模型 (6)若用丙酮从鸡的成熟红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得的单分子层面积会_______(填“大于”“等于”或“小于”)细胞表面积的2倍。 大于 (4)细胞膜的外侧是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)侧，判断的依据是____________________________________________________________________。 练一练 练一练 药物甲在脂质体内部亲水环境中，为水溶性药物；药物乙包裹在两层磷脂分子之间的疏水环境中，为脂溶性药物。 2.脂质体是由磷脂分子构成的人工膜(如图所示)，下列叙述不正确的是（ ） A.脂质体的形成是由于磷脂分子具有亲水端和疏水端 B.脂质体含有C、H、O、N、P五种元素 C.药物甲为脂溶性药物，药物乙为水溶性药物 D.脂质体能与细胞膜融合，这依赖于细胞膜的流动性 C 课堂小结 细胞膜 功能 成分与结构 特点 将细胞与外界分隔 控制物质相对进出 信息交流 脂质： 蛋白质： 糖类： 磷脂双分子层一基本支架 镶、嵌、贯穿 糖蛋白 功能特点: 结构特点: (选择透过性) (流动性) 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 练习与应用 × × × B 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? 练习与应用 合理之处是说明细胞膜与窗纱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。 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? 练习与应用 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；脂质体的内部是水溶液的环境，能在水中结晶的药物可被稳定地包裹。 脂质体可能与细胞的细胞膜发生融合，也可能被细胞以胞吞的方式进入细胞 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $