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

细胞壁 细胞膜 第1节 细胞膜的结构和功能 细胞质 细胞质基质 细胞器 第2节 细胞器之间的分工作 细胞核 第3节 细胞核的结构和功能 植物细胞亚显微结构模式图 3.1细胞膜的结构和功能 第三章细胞的基本结构 本节聚焦： 1.细胞膜有哪些主要功能？2.流动镶嵌模型的基本内容是什么？3.通过对细胞膜结构的探索过程的分析，你对科学的过程和方法有哪些领悟？ 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 问题探讨 细胞的边界是什么？ 植物细胞壁有全透性，不能控制物质进出细胞，不能作为细胞的边界。 思考：为什么植物细胞壁不能作为植物细胞这个系统的边界？ 细胞的边界—— 细胞膜（质膜） 一、细胞膜的功能 原始海洋 保障了细胞内部环境的________。 相对稳定 使细胞成为_________的系统 相对独立 细胞膜的出现 将细胞和外界环境分开 原始生命 1.将细胞与外界分隔开 4 一、细胞膜的功能 资料一：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。 台盼蓝染色后的死细胞和活细胞（放大200倍） 资料2：用凉水洗苋菜，水不变色，而炒或者煮汤汁都会变红。 资料3：生长在污泥中的莲能“出淤泥而不染”。 5 一、细胞膜的功能 哪些物质可以进出细胞？ 以上说明细胞膜有_____________性，控制作用是________的。 细胞需要的营养物质 不需要的营养或对细胞有害的物质 抗体、激素等物质； 细胞代谢废物等 可“进” 可“出” 可能侵入 选择透过 相对 不易“进” 不可“出” 细胞核的核酸等重要成分 有些病毒、病菌 细胞膜的功能特性 2.控制物质进出细胞 6 一、细胞膜的功能 【资料1】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，又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用”。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。 【资料2】我们可以通过打疫苗预防一些病毒引起的疾病。打疫苗时，虽然打的胳膊，但是你却在大脑皮层产生痛觉，为什么？ 3.进行细胞间的信息交流 7 一、细胞膜的功能 3.进行细胞间的信息交流 类型1：通过信号分子的运输传递信息 实例：内分泌细胞与靶细胞间、神经细胞间 类型2：相邻两个细胞通过细胞膜直接接触完成信息交流 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 实 例：精子与卵细胞间、 靶细胞与效应T细胞间 8 一、细胞膜的功能 实例：高等植物细胞的胞间连丝 胞间连丝 3.进行细胞间的信息交流 注意：通过胞间连丝进行信息交流， 不需要受体。 类型3：信息分子通过相邻两个细胞之间形成的通道传递信息 9 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………… 细胞膜成分的探索 任务： 3 min 阅读课本P42页“对细胞膜成分的探索”，完成学案 细胞膜 非脂溶性物质 脂溶性物质 相似相溶原理 1895年欧文顿 人物 时间 探索内容 结论或假说 欧文顿 1895年 对植物细胞通透性进行探索，发现脂溶性物质更易通过细胞膜 推测细胞膜由脂质组成 11 细胞膜成分的探索 人物 时间 探索内容 结论或假说 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。 【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。 12 细胞膜成分的探索 认识磷脂分子 头部: 亲水性 尾部: 疏水性 磷脂分子结构式 磷脂分子模型图 磷脂分子示意图 极性 头部 非极性 尾部 13 细胞膜成分的探索 人物 时间 探索内容 结论或假说 戈特和格伦德尔 1925 用丙酮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 推测 14 细胞膜成分的探索 讨论：如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？ 磷脂分子在水-苯的分布 水 苯 思考：若用人的肝细胞来做该实验，磷脂单分子层的面积是否也是细胞表面积的2倍呢？ 人的肝细胞除了细胞膜外，还有核膜、细胞器膜， 所以磷脂单分子层面积比细胞表面积的2倍还要大。 15 细胞膜成分的探索 人物 时间 探索内容 结论或假说 丹尼利和戴维森 1935 发现细胞表面的张力明显低于油-水界面的表面张力。 细胞膜除脂质外，可能还附有蛋白质。 ≈ 表面张力:指液体表面的收缩力，通常表现为液体表面像一层看不见的“皮”一样。 16 细胞膜成分的探索 蛋白质(%) 磷脂(%) 胆固醇（%） 糖类(%) 哺乳动物红细胞膜 49 33 10 8 小鼠肝细胞膜 44 45 8 3 大肠杆菌细胞膜 75 25 0 0 不同生物细胞膜成分表 细胞膜的成分 ______（约50% ） ______（约40% ） 糖类（2%～10%） _____（主要 ） 胆固醇 (动物细胞膜具有) 脂质 磷脂 蛋白质 （C、H、O） +N （+P、N） 功能主要由蛋白质来承担。 功能越复杂，蛋白质种类和数量越多。 思考：细胞膜的这些成分以什么方式排列组合在一起形成细胞膜呢？ 17 二、对细胞膜结构的探索 人物 时间 实验过程 结果 罗伯特森 1959年 细胞膜是由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成。是静态统一的结构。 在电镜下看到细胞膜清晰的暗-明-暗三层结构 两层暗 一层亮 “三明治模型” 提出假说 质疑：难以解释细胞的生长、变形虫的变形运动等现象。 二、对细胞膜结构的探索 人物 时间 实验过程 结果 科学家 1970年 细胞膜具有流动性 荧光标记的人鼠细胞杂交融合，最终两种荧光均匀分布 融合细胞 37℃ 40min 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 细胞融合 结论：细胞膜具有流动性 蛋白分子在运动 磷脂分子也在运动 二、对细胞膜结构的探索 人物 时间 实验过程 结果 辛格和尼科尔森 1972年 流动镶嵌模型 综合前人研究成果，提出流动镶嵌模型 【资料】冰冻蚀刻电子显微法：物理科学家在低温下将细胞膜切开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面，发现蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中。 嵌 贯穿 镶 冰冻蚀刻电子显微法 细胞膜结构的探索 总结 1895年欧文顿：膜是由脂质组成的。 1925年戈特和格伦德尔：膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 1935年丹尼利和戴维森：除含脂质分子外，可能还附着蛋白质。 1959年罗伯特森：提出蛋白质—脂质—蛋白质静态“三明治”模型。 20世纪60年代，冰冻蚀刻显微技术证明蛋白质在膜上的分布不对称。 1970年，荧光技术细胞融合实验证明蛋白质具有一定的流动性。 三、流动镶嵌模型的基本内容 磷脂双分子层 基本支架 内部为疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，具有屏障作用。 ① 镶在脂双层表面 ② 嵌入 ③ 贯穿 细胞膜的结构特性： 流动性 细胞膜的功能特性： 选择透过性 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。 三、流动镶嵌模型的基本内容 体现了膜结构内外的不对称性 糖类分子 糖蛋白 糖脂 与细胞表面的识别、细胞间信息传递、保护、润滑等功能密切相关。 糖被 多糖 细胞外侧 判断细胞膜内外侧的方法： 有糖蛋白的一侧为外侧 功能 三、流动镶嵌模型的基本内容 教材P45 1、水分子极小，可通过由磷脂 分子运动而产生的间隙。 2、膜上存在水通道蛋白，水分子 可从通道蛋白通过膜。 小结 脂双层为基本骨架 细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动 磷脂 蛋白质 镶、嵌入、贯穿 流动镶嵌模型 糖类（少） 组分 物质运输等 细胞外侧 识别、信息传递等 结构特点：流动性 1.将细胞与外界环境分隔开 结构 功能 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 练习与应用 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 练习与应用 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? 合理之处是说明细胞膜与窗纱一样可允许一些物质出入，阻挡其他物质出入。 也有不妥之处。 例如，窗纱是一种简单的刚性结构，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，它只能被动地起作用。 练习与应用 二、拓展应用（P46） 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。 练习与应用 二、拓展应用（P46） 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。 (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? 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。 $