【区公开课】3.1细胞膜的结构和功能课件高一上学期生物人教版必修1

1、第二章第二章 细胞的基本结构细胞的基本结构第第1 1节节 细胞膜的结构和功能细胞膜的结构和功能 体验“卵黄膜” 鸡蛋黄和蛋清之间被鸡蛋黄和蛋清之间被什么样的结构分隔开？什么样的结构分隔开？鸡蛋黄的边界是什么？鸡蛋黄的边界是什么？细胞作为一个完整的系统，它的边界是细胞膜。细胞作为一个完整的系统，它的边界是细胞膜。探究新知：探究新知：膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。原始生命原始生命一、细胞膜的功能一、细胞膜的功能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稳定。1 1、将细胞与外界环境分隔开来、将细胞与外界环境分隔开来 思考:联系实验、资

2、料和课本内容回答问题并完成导学案 1、冷水和热水泡苋菜现象分别是什么？这体现了细胞膜的什么功能？2、“台盼蓝染色法”中为什么活细胞不能被染色，而死细胞能染色？3、为什么卵细胞能通过卵黄膜从蛋清吸收营养？这些过程体现了细胞膜的什么功能？4、这一功能与“将细胞与外界环境分隔开“的功能矛盾吗？5、这一功能是绝对的吗？请举例证明自己的观点。 细胞需要的营养物质可以从外界进入，细胞不需要的物质不容易不容易进入细胞.营养物质废物有害物质、病毒、病菌（控制的 相对性相对性）分泌物一、细胞膜的功能细胞膜的细胞膜的功能特点：功能特点： 具有选择透过性具有选择透过性2、控制物质进出细胞 细胞形成的抗体、激素在细胞

3、内合成后分泌到细胞外，细胞产生的废物要排到细胞外，有用成分不会轻易流失 活细胞的细胞膜对物质进入细胞具有控制作用。控制作用是相对相对的：病毒病菌也能侵入细胞，使生物体患病激素激素3.3.进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流靶细胞：靶细胞： 接受信号的细胞接受信号的细胞受体：受体： 靶细胞膜上与信号特异靶细胞膜上与信号特异性结合的位点性结合的位点（1 1）通过内分泌细胞分泌的激素）通过内分泌细胞分泌的激素( (化学物质化学物质) )间接间接传递信息。传递信息。发出信号的细胞发出信号的细胞靶细胞靶细胞与膜结合的信号分子与膜结合的信号分子受体受体 信息从一个细胞传递给另一个细胞（例如精子和卵细胞

4、之间的识别和结合）细胞识别得以实现的基础是细胞膜表面某些生物大分子（如糖蛋白、糖脂）提供的识别信息，使细胞可以识别同种与异种、同源与异源细胞（2 2）通过相邻）通过相邻细胞的细胞膜细胞的细胞膜直接接触直接接触传递信息传递信息(3)(3)相邻细胞之间形成相邻细胞之间形成通道通道 高等植物高等植物胞间连丝胞间连丝来传来传递信息。递信息。（直接交流）（直接交流）不需要受体的交流方式不需要受体的交流方式1.将细胞与外界环境分隔开2.控制物质进出细胞3.进行细胞间细胞间的信息交流一、一、细胞膜的功能细胞膜的功能通过物质传递通过物质传递细胞间直接接触细胞间直接接触细胞间的通道（胞间连丝）细胞间的通道（胞间

5、连丝） 细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的，科学家细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的，科学家对细胞膜成分和结构的认识经历了很长时间。对细胞膜成分和结构的认识经历了很长时间。二、对细胞膜成分的探究18951895年年欧文顿欧文顿2020世纪初世纪初19251925年年戈特，格伦德尔戈特，格伦德尔19351935丹尼利，戴维森丹尼利，戴维森不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜细胞膜1、19世纪末，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的透性进行过上万次的实验。从实验现象能推测出什么呢？膜是由脂质组成。二、对细胞膜成分的探究思考与讨论:欧文顿认识到生物膜是由脂质组成的

6、，是通过对实验现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？2、20世纪初，科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离然后进行化学分析。细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。哺乳动物成熟的红细胞： 无细胞核、各种细胞器可制备得到纯净的细胞膜制膜方法：放入清水中，让红细胞吸水涨破再离心组成：组成：甘油甘油、脂肪酸脂肪酸和和磷酸磷酸三部分三部分亲水亲水“头部头部”（磷酸）（磷酸）疏水疏水“尾部尾部”（脂肪酸）（脂肪酸）如果有一个水槽，把磷脂分子铺在水面上，它将如何在水空气界面上排布？ 亲水头部分布在水中，而两条疏水亲水头部分布在水中，而两

7、条疏水尾受到水分子的排斥而朝向空气中。尾受到水分子的排斥而朝向空气中。空气空气水水如果搅动水槽中的水，迫使磷脂分子进入水溶液中，它又将如何分布？ 水水磷脂分子的疏水尾由于受到斥力而磷脂分子的疏水尾由于受到斥力而自发的聚集起来，形成一个脂分子自发的聚集起来，形成一个脂分子团，亲水头部向外，疏水尾部朝内。团，亲水头部向外，疏水尾部朝内。 思考：思考：正常情况下细胞膜一般处于什么环境？磷脂分子在细胞膜上会如何排布？ 假说：磷脂假说：磷脂分子形成分子形成两两层层，亲水亲水头分别头分别在在两侧两侧朝向朝向水溶液水溶液，疏水，疏水尾尾相对相对排列在内排列在内。 假说需要实验证据的支持！假说需要实验证据的支

8、持！3、1925年 两位荷兰科学家戈特和格仑德尔用丙酮丙酮从人的红细胞红细胞中抽提脂质脂质，在空气-水界面上铺展成单分子层 。结论：细胞中的结论：细胞中的磷脂分子磷脂分子必然排列为连续的必然排列为连续的两层！两层！ 测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 1935年 英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油水界面的表面张力。由于人们已经发现油脂滴表面如果吸附有蛋白质吸附有蛋白质成分则表面张力会降低成分则表面张力会降低。假说需要实验证据的支持！假说需要实验证据的支持！除了磷脂，细胞膜还含有别的物质吗？思考：假说：细胞膜除含磷脂分子外可能还附有蛋白质 二、细胞

9、膜的成分脂质脂质主要主要糖类糖类 蛋白质蛋白质约约50% 50% 磷脂最丰富磷脂最丰富。 动物细胞膜中还含有胆固醇约约40% 40% 决定膜的功能。功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类种类和数量数量越多。 2%10% 2%10% 参考P45，找出存在形式及功能+1、1959年罗伯特森在电镜下看到了细胞膜细胞膜清晰的暗暗亮亮暗暗的三层结构。细胞膜结构的电镜照片三、对细胞膜结构的探究假说：“三明治模型”细胞膜由蛋白质脂质蛋白质蛋白质脂质蛋白质三层结构构成，亮层是脂质、暗层是蛋白质。特点：特点： 蛋白质均匀的分布在蛋白质均匀的分布在 磷脂双分子层的两侧磷脂双分子层的两侧 细胞膜是细胞膜是静止静止的结构的

10、结构思考：“三明治模型”是否存在不足？ 补充资料：补充资料： 1959年，罗伯特森在电镜电镜下看到了细胞膜清晰的暗亮暗暗亮暗的三层结构，测定细胞膜的厚度为78nm，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。蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质脂质脂质单位膜模型单位膜模型 根据电镜测得的膜厚度，你认为电镜证据能支持磷脂双分子层的假说吗？那么“三明治”三层结构呢？蛋白质如何排列呢？假说： 蛋白质如果是不均匀地镶嵌不均匀地镶嵌在磷脂双分子层中，才能不过多地增加膜的厚度。补充资料：补充资料： 电镜冰冻蚀刻细胞膜示意图 蛋白质镶在镶在磷脂分子表面表面、嵌入其中嵌

11、入其中或贯穿贯穿于其间2、1970年，科学家做了“人鼠细胞荧光标记融合实验”证据表明：细胞膜的结构特点结构特点具有流动性具有流动性荧光标记荧光标记 蛋白质蛋白质人细胞人细胞诱导诱导融合融合鼠细胞鼠细胞4040分钟后分钟后37370 0C C 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流动镶嵌模型，为多数人所接受。四、四、流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂分子磷脂分子蛋白质分子蛋白质分子糖蛋白糖蛋白糖脂糖脂1基本内容（1）磷脂双分子层磷脂

12、双分子层构成了膜的基本支架，磷脂双分子层具有流动性流动性。（2）蛋白质分子有的镶在镶在磷脂双分子层表面表面，有的部分或全部嵌入嵌入磷脂双分子层中中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。（3）大多数蛋白质大多数蛋白质分子也是可以运动运动的。（4）在细胞膜的外膜的外表面有糖类分子，它和蛋白质结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂糖脂，这些糖类分子叫作糖被糖被。与细胞识细胞识别、细胞间信息交流别、细胞间信息交流有关。2特点（1）镶嵌性：镶嵌性：膜的基本结构是由磷脂双分子层和镶嵌蛋白构成的。（2）流动性：流动性：膜结构中的蛋白质和脂质分子在膜中可做多种形式的移动。膜整体结构也具有流动性。流动性具有重要生理意义，

13、物质运输、细胞融合等均与之相关。（3）不对称性：不对称性：膜两侧的分子性质和结构不相同。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五、科学方法 最初依据实验现象和已有的知识和信息，提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接收或被否定，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。提出假说:课堂小结迁移运用过渡页水分子如何通过内部疏水的磷脂双分子层？水分子如何通过内部疏水的磷脂双分子层？细胞膜控制物质进出细胞细胞膜控制物质进出细胞小组活动：请结合流动镶嵌模型，提出假说小组活动：请结合流动镶嵌模型，提出假说2003年诺贝尔化学奖，授予了水通道蛋白的发现者年诺贝尔化学奖，授予了水通道蛋白的发现者彼得彼得阿格雷阿格雷证明水通道蛋白的作用证明水通道蛋白的作用短时间内观察到短时间内观察到细胞吸水膨胀细胞吸水膨胀短时间内细胞无短时间内细胞无明显膨胀现象明显膨胀现象将两组细胞将两组细胞置于清水中置于清水中实际应用实际应用药物运输药物运输背景：人体药物有些是水溶性的、有些是脂溶性的。背景：人体药物有些是水溶性的、有些是脂溶性的。 很多药物注射进入人体后，通过血液运输到达细胞发挥作用。很多药物注射进入人体后，通过血液运输到达细胞发挥作用。 但在体内运输过程中，药物却可能出现以下但在体内运输过程中，药物却可