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

第3章 细胞的基本结构 2019年，日本科学家们将各种细胞结构进行整合，成功创造了一种能够进行光合作用的人造细胞。领头研究员Yutetsu Kuruma表示，“在本项研究中，我们的人造细胞包裹在脂质膜中，其中还包裹着一些较小的膜结构。这样一来，细胞膜就成了细胞的形成中最重要的一部分”。 人 造 细 胞 虽然这种人造细胞还无法复制出自然细胞所能合成的全系列蛋白质，但这项研究可以帮助我们更好地理解原始生命的进化形式，了解细胞的运转机制，利用人造细胞生产人造器官或组织以对抗疾病。 问题 学习内容 为什么研究员会认为“细胞膜是细胞的形成中最重要的一部分”？细胞膜的结构和功能是怎样的？ 本单元学习内容 细胞膜 研究人员称“人造细胞包裹在脂质膜中，其中还包裹着一些较小的膜结构”，这些“较小的膜结构”是什么？ 在该细胞合成蛋白质时，需要哪些细胞结构的分工与协作？ 如果要利用该人造细胞生产人造器官或组织，在由细胞分裂、分化成组织或器官的过程中，细胞的哪个结构发挥着控制中心的作用？ 细胞器 细胞核 第1节 细胞膜的结构和功能 细胞的边界 国家的边界 边防线等 人体的边界 皮肤、黏膜 一个系统总有它的边界 细胞膜（质膜） 任务一： 小组合作分析以下实验或生活现象，分析其与细胞膜功能的联系 实验1:将伊红（有色染料）注入变形虫（一种单细胞生物）体内，伊红很快扩散到整个细胞,却没有逸出细胞。 实验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。 注射前 注射后 台盼蓝染色 变形虫注射伊红 现象3：用凉水洗红苋菜，水不变红；炒苋菜，汤却是红色的。 炒苋菜 任务一： 小组合作分析以下实验或生活现象，回答问题。 （1）伊红不会逸出细胞，这个实验说明了细胞膜的什么功能？ （2）活细胞不能被台盼蓝染色，而死细胞能被染色，说明了细胞膜的什么功能？ （3）为什用凉水洗红苋菜，水不变红；炒苋菜，汤却是红色的？ 细胞膜能将细胞与外界环境分隔开。 细胞膜具有控制物质进出的功能 开水破坏了苋菜细胞细胞膜，死细胞胞膜失去控制物质进出细胞的功能，色素可通过细胞膜出细胞。 推测的原始海洋景观想象图 膜的出现对生命起源至关重要，它将生命物质例如核酸、蛋白质与外界环境分隔开，进而产生了原始的细胞，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。 一、细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开 细胞代谢产生 × 核酸等有用成分 营养物质 氨基酸、无机盐、葡萄糖… 细胞合成并分泌 抗体 激素... 废物 CO2、尿素… 不需要、有害物质 细菌、病毒… ※细胞膜的功能特点： 选择透过性 2.控制物质进出细胞 一、细胞膜的功能 ※控制作用是相对的 思考：这种控制作用是绝对的吗？ 激素 内分泌细胞的激素（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。 (1)通过化学物质传递信息 3.进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 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。 (1)通过细胞膜直接接触传递信息 3.进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 精子与卵细胞膜的直接接触 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:高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。 (3)通过细胞间通道传递信息 3.进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 (2)通过细胞膜直接接触传递信息 (3)通过细胞间通道传递信息 (1)通过化学物质传递信息 1.将细胞与外界环境分隔开 一、细胞膜的功能 思考？ 细胞膜具有如此复杂和重要的功能，到底是什么样的成分和结构支持的呢？ 资料1.欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验,发现“溶于脂类的物质，容易穿过细胞膜”，欧文顿据此推测：细胞膜由脂质构成。 任务2.阅读资料，回答问题。 问题1 欧文顿得出“细胞膜是由脂质组成”的这一推论的依据是什么？ 问题2 欧文顿对细胞膜成分的认识是通过现象的推理，还是通过膜成分的提取和检测？ 问题3 欧文顿为什么没有对膜成分进行提取、分离？ 二、细胞膜结构的探索 相似相溶原理 通过现象的推理 技术的限制 资料2 科学家利用利用哺乳动物成熟红细胞制备出纯净的细胞膜，经化学分析，得出细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 资料3.1925年两位荷兰科学家哥特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气和水的界面上铺成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的两倍。 二、细胞膜结构的探索 任务2.阅读资料，回答问题。 问题4 怎样利用哺乳动物成熟红细胞制备出纯净的细胞膜？ 问题5 为什么选择哺乳动物成熟红细胞能制备出纯净的细胞膜？ 问题6 通过资料4，你能得出什么结论？ 红细胞吸水涨破 无其他膜结构 红细胞表面的脂质排列为连续的两层 二、细胞膜结构的探索 任务3.阅读资料，完成以下活动。 资料4. 磷脂的一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾，多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。 活动1 根据磷脂分子的特点，画出哥特和格伦德尔的实验中磷脂在空气和水界面上的排列方式。 活动2 细胞内外都为水环境，画出细胞膜上的磷脂分子的排列方式。 二、细胞膜结构的探索 任务3.阅读资料，完成以下活动。 活动1 画出磷脂在水-空气界面上的排列方式。 A B √ C D 二、细胞膜结构的探索 任务3.阅读资料，回答问题。 活动2 画出细胞膜上的磷脂分子的排列方式。 资料4. 磷脂的一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾，多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。 二、细胞膜结构的探索 资料5 1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究细胞膜张力，发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。由于人们已发现了油脂滴表面如果附有蛋白质成分则表面张力会降低，由此，丹尼利和戴维森推测，细胞膜除含脂质分子外，还可能附有蛋白质。 问题7 你会如何设计实验检验细胞膜中是否含有蛋白质？ 蛋白质+双缩脲试剂→紫色 任务4.阅读教材43页第一段及以下表格，归纳总结细胞膜的化学成分。 脂 质：约占50%（ 最丰富，此外还含少量 ） 蛋 白 质：约占40%（功能越复杂的细胞膜，蛋白质的 越多） 糖 类：占2~10% 磷脂 胆固醇 种类和数量 人红细胞膜 49 43 8 小鼠肝细胞膜 44 52 4 玉米叶肉细胞膜 47 33 20 物质种类 膜的类别 蛋白质（％） 脂质（％） 糖类（％） 二、细胞膜结构的探索 细胞膜结构的电镜照片（放大400000倍） 二、细胞膜结构的探索 资料7.1959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，大胆提出了细胞膜模型的假说：所有细胞膜都是由蛋白质—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。 任务5.阅读以下资料，讨论以下问题。 问题8 你认同罗伯特森“细胞膜是静态的”的观点吗？ 问题9 你能举出哪些生命现象依赖于细胞膜动态变化的实例吗？ 如：细胞的生长与分裂、变形虫的变形运动、白细胞吞噬细菌等 资料8 1970年,科学家用发绿光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,将人细胞和老鼠细胞融合. 根据资料8，你能得出的结论是______________________________。 细胞膜具有流动性 二、细胞膜结构的探索 荧光标记法 二、细胞膜结构的探索 资料9.1972年辛格（S. J. Singer）和尼克尔森（G. Nicolson）总结前人的研究成果，并且在新的观察和实验证据的基础上，提出了新的生物膜模型——流动镶嵌模型，为多数人所接受。 任务6.阅读教材P44~45，思考： 1.细胞膜的主要组成成分是什么？ 2.细胞膜的基本支架是什么？ 3.膜蛋白在膜上是如何排布的？ 4.为什么细胞膜具有流动性? 5.糖被在膜内外两侧均有分布吗？ 6.膜表面的糖被有什么功能呢？ 二、细胞膜结构的探索 课堂小结 细胞膜的功能 细胞膜的成分 细胞膜的结构 流动镶嵌模型 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 课堂巩固 (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，细胞膜上会留下空洞。 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。 一、概念检测 （ ） （ ） （ ） × × × 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 一、概念检测 课堂巩固 $