2023-2024学年浙科版（2019）必修1 2-2细胞膜控制细胞与周围环境的联系 课件

想一想伊红为什么不会逸出细胞？此实验说明了什么？科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能逸出细胞。细胞作为一个完整的系统，它有边界，其边界就是细胞膜。你了解细胞膜吗？细胞膜=质膜细胞膜的结构和功能是怎样的呢？第二章细胞的结构新浙科版必修1第二节细胞膜控制物质进出细胞

本节聚焦1.说明细胞膜具有选择透过性。2．说出细胞膜各组成成分。3．概述生物膜结构模型的基本内容。4．说出细胞壁的组成成分和生理作用。1.生命观念：从结构与功能观的角度分析生物膜的结构与功能相适应的特点。2．科学思维：分析生物膜的流动镶嵌模型，体验模型与建模在生物学中的应用。3．科学探究：体验和学习探究膜的透过性。素养要求学习目标半透膜：一些膜具有一定大小的孔径，水等小分子和离子可以自由通过，而蛋白质、淀粉等大分子则无法通过，这种膜称为半透膜。思考：细胞膜对物质的进出有没有选择性？？？能否通过人工透析膜模拟细胞膜来验证其选择透过性？如果我们将淀粉溶液和葡萄糖溶液分别装入透析袋里(图2-9)，透析膜对两者的通透情况是否相同？如何检测淀粉分子和葡萄糖分子是否通过透析膜？？一、活动：通过模拟实验探究膜的透过性B葡萄糖A淀粉碘-碘化钾本尼迪特1.A组加入碘-碘化钾后，烧杯内蒸馏水呈现什么颜色？静置12h后颜色又如何？原因是什么？透析袋内淀粉溶液颜色有何变化？2.A组实验说明了什么？3.本尼迪特试剂检测的现象是什么？B组实验说明了什么？淡棕色蒸馏水恢复澄清，碘扩散进入透析袋内由无色变蓝色碘可以进入透析袋，而淀粉无法通过透析袋出来。出现红黄色沉淀说明葡萄糖能透过透析袋进入蒸馏水A组B组结果分析葡萄糖分子和碘可以通过透析膜，而淀粉分子无法通过。所以，透析膜对分子的进出具有

。对细胞膜的推测细胞膜是细胞的边界，将细胞内与外界环境分隔开，是外界物质进入细胞的屏障。所以，可以推测细胞膜对物质的进出具有

。选择透过性半透性(1)细胞膜是细胞的保护性屏障(

)(2)细胞膜可以控制物质进出(

)(3)模拟探究膜的透过性实验中，透析膜对分子的进出具有选择透过性(

)√×√1.苋菜的细胞液中有一些红色的物质，无论用清水怎么洗，清水中仍不见红色物质，但若把苋菜放入沸水中一烫，水立刻变成红色。出现这种现象是因为A.沸水使细胞膜失去选择透过性B.在清水中细胞膜没有选择透过性C.沸水中色素分解成小分子物质D.在清水中没有物质出入典题应用√2.某同学进行探究膜的透过性的模拟实验，装置如图所示。下列有关静置12h后的实验现象的叙述，错误的是选项漏斗内溶液(甲)烧杯内溶液(乙)实验现象A淀粉碘－碘化钾甲变蓝色，乙不变蓝B淀粉碘－碘化钾甲、乙均变蓝色C葡萄糖蒸馏水甲、乙溶液均能与本尼迪特试剂反应生成红黄色沉淀D蛋白质蒸馏水甲可与双缩脲试剂反应，乙不可以√例、小肠绒毛上皮细胞能够吸收葡萄糖，却很难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖;海带细胞能源源不断地从周围的海水中吸收碘，使得碘在细胞内的浓远高于周围海水；人体组织细胞将胞外K＋移入膜内，同时将胞内Na＋移出膜外，使得胞内K＋浓度约为胞外的30倍，胞外Na＋浓度约为胞内的12倍。

选择透过性：细胞膜可以控制物质进出，选择性地吸收营养物质和排出代谢产物，保持细胞内生化反应有序进行。这一特性称为细胞膜的选择透过性。细胞膜为什么具有这样的功能？结构功能特点二、细胞膜具有选择透过性科学家的足迹--细胞膜结构的探索1895年欧文顿（E.Overton）用500多种化学物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜，于是他提出了细胞膜的组成成分是什么呢？●▲溶于脂质的物质不溶于脂质的物质膜由脂质组成。相似相溶的原理：“相似”是指溶质与溶剂在结构上相似；“相溶”是指溶质与溶剂彼此互溶。阅读P34课外读：生物膜的研究历程1、磷脂(一类含有磷酸的脂类)阅读P30小资料：肥皂中的两性分子亲水头部疏水尾部由C、H、O、N、P五种元素构成的磷酸分子具有亲水性(极性)脂肪酸分子具有疏水性(非极性)两性分子空气—水界面在水中，不同磷脂分子疏水性的尾部相对排列，内部形成一个疏水的环境，而亲水性的头部则朝向外侧，与水接触。【思考】磷脂分子在水中搅动后如何排布？水水亲水的头疏水的尾球形脂质体1925年，戈特(E.Gorter)和格兰德尔(F.Grendel)用有机溶剂抽提了人红细胞细胞膜的脂质成分后，在空气——水界面上铺成单层分子，测出其面积约为所有红细胞表面积的2倍，并推测脂质是怎样有机结合构成膜的呢？细胞膜由双层脂质分子构成。头朝外侧，与水接触尾对尾，内部形成疏水环境脂双层依据细胞的内外环境，磷脂分子在细胞膜中怎样分布？所以，磷脂分子在水中可形成双层结构，称为磷脂双分子层，构成细胞膜的基本骨架。应用化学手段分析表明：质膜的主要成分是脂质和蛋白质，其中脂质中磷脂含量最多，还有少量的糖类。动物细胞中还含有一定量的胆固醇。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），发现膜的结构被破坏了，证明组成细胞膜的成分中有蛋白质。2.膜蛋白①概念与特性细胞膜上的蛋白质统称为

。膜蛋白也和磷脂分子一样，有

部分和

部分。膜蛋白水溶性脂溶性膜蛋白三、细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成有些膜蛋白选择性地吸收或排出特定物质，控制其进出细胞，例如细胞吸收离子、葡萄糖、氨基酸等营养物质都需要通过特定的转运蛋白来完成。

转运蛋白有些膜蛋白催化特定化学反应，例如，小肠上皮细胞的某些膜蛋白可促进食物中营养物质的消化分解。

催化作用同一组织的相邻细胞间通过某些膜蛋白紧密连接在一起。连接作用某些膜蛋白接收外界信息或刺激，激活细胞内相应生理生化反应，在细胞与外界的信息交流和细胞识别中发挥重要作用如胰岛素受体。信息交流和细胞识别糖蛋白细胞膜的功能主要通过膜蛋白来实现，细胞的功能越多，其膜蛋白的种类和数量就越多阅读P31小资料：细胞外被3.胆固醇胆固醇存在于动物细胞膜中，占细胞膜所有脂质的10%~30%。植物细胞膜一般不含胆固醇。

在动物细胞中，胆固醇能保持细胞膜的稳定性（双重调节作用）一方面，胆固醇通过与脂脂肪酸链的相互作用，具有限制其运动、增加其有序性的作用；另一方面，也能将磷脂分子开以增强其运动性。这种双重的调节作用取决于环境和胆固醇的数量胆固醇分子主要位于磷脂双分子层的疏水环境中，具有一个很小的亲水基团，与磷脂头部连接随后，丹尼利(J.Danielli)和戴维森(H.Davson)发现细胞膜的表面张力比油-水界面的张力低得多，推测出膜中含有蛋白质，从而提出了“蛋白质一脂质一蛋白质”的“三明治”模型，认为细胞膜是由双层脂质分子及其内外表面附着的蛋白质共同构成。蛋白质位于细胞膜的什么位置？是怎样分布的？1959年，罗伯逊根据电镜超薄切片中细胞膜展现的暗-亮-暗三条带(图2-16)，推测两边暗的条带是蛋白质，中间亮的部分是脂双层分子。罗伯逊在“三明治”模型的基础上提出了单位膜模型，推断所有的生物膜都由蛋白质-脂质一蛋白质构成。一层亮带（脂质）两层暗带（蛋白质）蛋白质在膜中的分布是不对称的，蛋白质镶嵌、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。电镜冰冻蚀刻（冰冻断裂）将标本冰冻，然后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。“三明治”模型和单位膜模型的不足之处是把脂质看成静态的刚性结构，无法解释细胞生长、变形、载体在物质运输等现象。

1970年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验这个实验说明了什么？细胞膜的蛋白质分子是呈流动状态的。

1972年，辛格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了细胞膜的流动镶嵌模型。奠定了生物膜结构和功能的基础。细胞膜的流动镶嵌模型3.磷脂和蛋白质位置不是固定的，生物膜具有一定流动性。流动镶嵌模型理论主要包括：1.磷脂双分子层构成了生物膜的基本骨架。2.蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的全部或部分嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，体现了膜内外结构的不对称性。结构特点四、生物膜具有流动性磷脂最丰富在细胞膜行使功能时起重要作用功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。细胞膜的成分及比例（1）将细胞与外界环境分隔开推测的原始海洋景观图膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。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相对稳定。2．功能控制作用是相对的细胞营养物质代谢废物抗体、激素等分泌物病菌、病毒（2）控制物质进出细胞功能特性：选择透过性（功能特性：选择透过性）（3）进行细胞间信息交流①通过体液运输间接交流②通过细胞膜直接接触③相邻细胞间形成通道(高等植物的胞间连丝）细菌：纤维素和果胶水、离子和其他分子都极易通过纤维之间的空隙，所以细胞壁与细胞的选择透性无关。作用：保护细胞、维持细胞形态，加强细胞的机械强度。细胞壁也参与细胞间的相互粘连，是激素等化学信号传递的介质和通路。壳多糖（几丁质）肽聚糖五、细胞壁是植物、真菌和大多数原核细胞的外层结构植物：真菌：联系生活：细胞壁的功能原因：青霉素抑制细菌合成肽聚糖。因为不能合成细胞壁物质，细菌就不能生长和繁殖，所以青霉素能杀菌。事例1、青霉素为什么能杀菌？事例2、参天大树之所以能挺立？原因：靠死细胞的细胞壁支撑、支持作用。(1)磷脂分子由亲水“头”部和疏水“尾”部构成，是两性分子(

)(2)单位膜模型认为所有的生物膜都由脂质—蛋白质—脂质构成(

)(3)细胞膜的功能主要通过膜蛋白来实现(

)(4)糖类存在于细胞膜的外表面，对细胞膜只起保护作用(

)(5)流动镶嵌模型认为生物膜具有流动性和内外结构的对称性(

)(6)植物细胞壁其组成与细菌、真菌的细胞壁成分相同(

)×√√×××典题应用3.(2023·浙江舟山中学高一期中)对细胞膜的结构的探索经过了漫长的历程，下列叙述正确的是A.单位膜模型认为，细胞膜由脂质—蛋白质—脂质三层结构组成B.脂溶性物质更易通过细胞膜，表明细胞膜是由磷脂组成的C.人鼠细胞融合实验证明膜蛋白能够运动，没有直接证明膜上的脂质能

够运动D.提取细胞膜中的脂质，在空气和水的界面上会铺展成连续的两层√4.(2023·浙江温州高一期中)如图为生物膜的流动镶嵌模型示意图，①～⑤表示组成生物膜的物质。下列叙述正确的是A.流动镶嵌模型中的基本