【同步备课】高一生物必修1优质课件：3.1 细胞膜的结构和功能-人教版

第3章细胞的基本结构第1节细胞膜的结构和功能我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧。——引自翟中和院士等主编的《细胞生物学》细胞作为一个完整的系统，它有边界细胞膜（质膜）科学家在电子显微镜诞生之后，用它清晰地观察到了细胞膜；但在此之前，已经能够确定细胞膜的存在了。细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定1.将细胞与外界环境分隔开一、细胞膜的功能阅读教材40—41页用凉水洗苋菜时，水是清的。炒完之后，汤汁却是红色的。细胞死亡，细胞内容物外流，色素分子也流出细胞外。植物细胞中含有各种色素。活的细胞能够控制物质进出细胞这一现象表明了细胞膜的什么功能呢？阅读教材40—41页2.控制物质进出细胞一、细胞膜的功能问题探讨课本40页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。用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞(放大200倍)1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色?2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能?活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝染色剂是细胞不需要的物质，不能通过细胞膜进入细胞，所以活细胞不被染色。而死的动物细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，所以台盼蓝染色剂能够进入死细胞内，使其被染色。“染色排除法”鉴别细胞死活细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。一、细胞膜的功能2.控制物质进出细胞（选择透过性）（1）进入细胞的情况①细胞需要的物质—进入细胞②不需要或对细胞有害的物质—不容易进入细胞（2）排出细胞的物质（并不都是废物）①释放（分泌）到细胞外发挥作用的物质——抗体、激素等②细胞产生的废物【警示】细胞膜的控制作用是相对的。有些有害的物质以及病毒、病菌也可以进入细胞（3）细胞内有用的成分却不会轻易流失到细胞外一、细胞膜的功能演示3.进行细胞间的信息交流发出信号的细胞膜上接受信号分子的受体一、细胞膜的功能靶细胞发出信号的细胞与膜结合的信号分子膜上接受信号分子的受体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。例如，精子和卵细胞之间的识别和结合。演示3.进行细胞间的信息交流一、细胞膜的功能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。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.进行细胞间的信息交流在相邻的生活细胞之间,细胞质常常以极细的细胞质丝穿过细胞壁而彼此相互联系,这种穿过细胞壁的细胞质丝叫胞间连丝。一、细胞膜的功能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细胞膜的功能小结：除此之外，细胞膜还具有保护、分泌、识别、免疫等功能一、细胞膜的功能细胞壁对要进出细胞的物质没有选择性（即全透性），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这一生命系统的边界拓展提升主要成分：纤维素和果胶主要功能：支持和保护成分为肽聚糖几丁质回到19世纪重温科学发现之旅……科学家对细胞膜成分的探索历程二、对细胞膜成分的探索实验现象：假说：细胞膜是由脂质组成的脂质分子更容易通过细胞膜不溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜时间：19世纪末1895年人物：欧文顿(E.Overton)实验：用500多种物质对植物细胞的通透性进行上万次的实验1、根据实验现象和有关知识提出假说二、对细胞膜成分的探索2、制备细胞膜，进行化学成分分离鉴定哺乳动物成熟的红细胞高等动物细胞高等植物细胞细菌请从下面细胞中选出符合研究细胞膜的细胞，并说明理由二、对细胞膜成分的探索制备细胞膜1.材料：人和哺乳动物的____________。原因:①无_________，细胞易吸水涨破②无_______和__________，易制得纯净的细胞膜。成熟的红细胞细胞壁细胞核众多细胞器涨破“三无”细胞2．原理：把红细胞放在清水中，水会进入细胞，把细胞_______，细胞内物质流出来，经过离心即可获得纯净的细胞膜了。二、对细胞膜成分的探索(2)实验流程:选材:猪(或牛、羊、人)的新鲜的(成熟)红细胞稀释液

制作装片:用滴管吸取少量红细胞稀释液,滴一小滴在载玻片上,盖上盖玻片观察:用显微镜观察红细胞的正常形态(由低倍镜→高倍镜)

制备细胞膜二、对细胞膜成分的探索滴清水:在盖玻片的一侧滴一滴蒸馏水,同时在另一侧用吸水纸吸引(引流法)

观察:持续观察细胞的变化

结果:如果上述实验在试管内进行，要获得较纯的细胞膜可以借助_______法。离心(2)实验流程:制备细胞膜凹陷消失,细胞体积增大,细胞破裂,内容物流出,获得细胞膜二、对细胞膜成分的探索(3)几种液体的作用:①生理盐水:使红细胞维持原有形态②蒸馏水:使红细胞吸水涨破。滴加时速度要缓慢,且边滴边用吸水纸吸引。制备细胞膜二、对细胞膜成分的探索时间：20世纪初实验：科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。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2、制备细胞膜，确定细胞膜中脂质成分类型二、对细胞膜成分的探索时间：1925年人物：荷兰科学家戈特和格伦德尔实验：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺展成单层分子，发现面积是细胞膜的2倍提出假说：细胞膜中的脂质是双层的3.磷脂分子铺展实验二、对细胞膜成分的探索磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。亲水头部疏水尾部磷脂分子在空气-水界面上如何铺展成单分子层？3.磷脂分子铺展实验二、对细胞膜成分的探索磷脂在生物膜中的排列生物膜中的磷脂分子排列为连续的两层3.磷脂分子铺展实验二、对细胞膜成分的探索实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，然后用蛋白酶处理。（已知蛋白酶能专一性的催化蛋白质的分解）实验现象：细胞膜被破坏资料1.科学家的实验资料1.科学家的实验资料1.科学家的实验资料1.科学家的实验人们已经发现：油脂表面如果吸附有蛋白质时，表面张力会减小4.丹尼利和戴维森的推测时间：1935年人物：丹尼利和戴维森（英国）实验：细胞膜的表面张力小于脂质-水界面的表面张力提出假说：细胞膜的成分有蛋白质二、对细胞膜成分的探索细胞膜的成分：脂质(约50%)：蛋白质(约40%)：糖类(约2%-10%)：功能越复杂的细胞膜蛋白质的种类和数量越多在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富,是构成膜的基本支架;动物的细胞膜中还含有胆固醇。与膜脂结合→糖脂与膜蛋白结合→糖蛋白细胞膜主要元素组成：C、H、O、N、P（与核酸相同）脂质和蛋白质是怎样有机结合构成膜的呢？与细胞识别有关二、对细胞膜成分的探索电子显微镜三、对细胞膜结构的探索电子束照射大分子物质散射度高，黑暗；照射小分子物质，散射度低，光亮。1.罗伯特森提出的模型你认可这一静态模型观点吗？时间：1959年人物：罗伯特森实验：在电镜下看到细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构大胆的提出所 有的生物膜都由蛋白质－脂质－蛋白质三层结构构成。蛋白质蛋白质磷脂三、对细胞膜结构的探索那么变形虫的变形运动，细胞的生长怎样解释？单位膜静止模型能解释这种现象吗？结构要与功能相适应基本的生物学观点三、对细胞膜结构的探索细胞的生长过程变形虫的运动三、对细胞膜结构的探索细胞膜中大多数蛋白质分子是可以运动的时间：1970年实验：将小鼠细胞和人细胞膜蛋白用不同荧光染料标记后融合根据实验现象能推测出什么结论？2.人鼠细胞融合实验三、对细胞膜结构的探索三、对细胞膜结构的探索生物膜的结构特点——具有流动性磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动三、对细胞膜结构的探索蛋白质在膜中的分布是不对称的实验：标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。根据实验现象能推测出什么结论？3.冰冻蚀刻电子显微法三、对细胞膜结构的探索4.1972年，桑格和尼克森提出了新的生物膜结构模型---流动镶嵌模型三、对细胞膜结构的探索1、生物膜中脂质和蛋白质的分布:内部是磷脂分子的疏水端,水溶性分子或离子不能自由通过2、细胞膜中糖类的分布---细胞膜外表（2）蛋白质分子---膜结构内外的不对称性①有的镶在磷脂双分子层表面②有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中③有的贯穿于整个磷脂双分子层与脂质、蛋白质结合形成糖蛋白、糖脂（糖被:识别、细胞间信息传递等功能）（1）磷脂双分子层---基本支架三、流动镶嵌模型的基本内容结构特点：

流动性选择透过性（磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动）3、生物膜的特点：结基构础生理意义：对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动，细胞融合等功能实验验证：影响因素：结构基础：膜上具有载体蛋白生理意义：控制物质进出功能特性：变形虫的运动、白细胞吞噬细菌、胞吞和胞吐现象三、流动镶嵌模型的基本内容温度生物膜的探索历程小结19世纪末，欧文顿根据脂溶性物质更容易通过细胞膜，提出膜是由______组成的。20世纪初，化学分析表明，膜的主要成分是___________。1925年，荷兰科学家得出细胞膜中的脂质分子排列为连续的_____。20世纪40年代，科学家推测脂质两边各覆盖着________。1959年，罗伯特森认为生物膜由___________________三层结构构成。1970年，人鼠细胞杂交实验表明，细胞膜具有_______。1972年，桑格和尼克森提出的生物膜的________模型为大多数人所接受。脂质脂质和蛋白质两层蛋白质蛋白质—脂质—蛋白质流动性流动镶嵌生物膜的探索历程小结细胞膜的流动镶嵌模型细胞膜的主要成分：细胞膜的成分：膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？利用废旧物品制作生物膜模型磷脂和蛋白质磷脂、蛋白质，糖类，胆固醇四、利用废旧物品制作生物膜模型据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（）A细胞膜具有一定流动性B细胞膜是选择透过性C细胞膜主要含有磷脂双分子层D细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子一位科学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小而面积增大，这是由于细胞膜的什么特性所决定的()A.具有一定的流动性B.是选择透过性膜C.具有专一性D.具有运输物质的功能AC典例讲解下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（)A．细胞膜是选择透过性膜B．细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成C．细胞膜的分子结构具有流动性D．有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动A生物膜的“三明治静态结构”模型不能解释下列哪种现象：（）细胞膜是细胞的边界溶于脂质的物质能够优先通过细胞膜高尔基体形成的囊泡与细胞膜融合细胞膜中的磷脂