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

第3章第1节

细胞膜的结构和功能课程标准:概述细胞都是由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流。学习目标：1.从系统与环境关系的角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。2.分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础，概述流动镶嵌模型的主要内容。3.分析对细胞膜成分与结构的探索历程，认同科学理论的形成是一个科学精神、科学思维和技术手段结合下不断修正与完善的过程。情境视频思考：1.没有受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可看作一个卵细胞，鸟类的卵细胞是自然界中较大的细胞。鸡蛋黄与蛋清之间被什么样的结构分隔开？其在细胞的生命活动中起什么作用呢？卵黄膜将卵细胞与卵清分开，细胞膜的功能之一是将细胞与外界环境分隔开。2.打破鸡蛋外壳，将蛋清和蛋黄倒入培养皿中，用蓝墨水染色后清洗，刺破卵黄膜发现蛋黄没有染色，说明细胞膜什么功能？说明细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。情境视频每个国家都有自己的边界，学校人体也有自己的边界，细胞的边界又是什么呢？细胞膜作为细胞的边界，在生命活动中起什么样的功能？细胞膜，也叫质膜。细胞壁的成分和功能2．功能：（1）保护作用。（2）支持作用3．特性：全透性。细胞壁与细胞膜结构示意图1．成分：植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。原核细胞（除支原体）细胞壁的主要成分是肽聚糖。真菌细胞壁的主要成分是几丁质。一些细胞的边界为什么不是细胞壁呢？原始地球环境原始海洋中有机物聚集进化出原始生命产生了原始的细胞，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。细胞膜出现意义将细胞与外界环境分隔开—系统的边界1.1一、细胞膜的功能资料1：科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。例如，用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。【思考】为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？【思考】为什么用凉水洗苋菜水不变色，而炒或者煮汤汁都会变红？可能原因是什么，这一现象与细胞膜的功能有什么关系？资料2：死细胞活细胞一、细胞膜的功能营养物质

(氨基酸、无机盐、葡萄糖等）分泌物(抗体、激素等)废物（CO2、尿素等）不需要、有害的物质(细菌、病毒)控制的相对性

功能特性：选择透过性（DNA等）×细胞细胞膜让什么物质进出？控制物质进出的功能是绝对的吗？一、细胞膜的功能控制物质进出细胞1.2一、细胞膜的功能资料3：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，又和其他细胞构成的整体起作用”。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。这体现了细胞膜的什么功能呢？受体血管（1）间接交流：细胞分泌化学物质（如激素），通过膜表面的受体传递信息1、化学本质：糖蛋白2、作用：接受激素等化学物质的信号3、特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）受体简介接受信号的细胞靶细胞:进行细胞间的信息交流1.3一、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（2）直接交流：细胞膜的接触强调：只有同种生物的精子和卵细胞能够识别和结合。进行细胞间的信息交流1.3一、细胞膜的功能思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？胞间连丝（3）植物细胞通过

传递信息。通道（胞间连丝）强调：通道交流不需要细胞膜上的受体进行细胞间的信息交流1.3一、细胞膜的功能1.如图表示细胞膜的功能模式图。据图分析，下列说法不正确的是A.功能①在生命起源过程中具有重要作用B.功能②表示进入细胞的物质对细胞都是有利的C.胰岛素调控生命活动可用图中③表示D.相邻的植物细胞可通过功能④进行信息交流√一、细胞膜的功能2.(2023·河北张家口高一期中)如图为细胞间信息交流的三种方式，下列有关叙述错误的是A.这三种方式中都需要信号分子与细胞膜上的受体进行识别与结合B.图甲可表示胰岛素经血液运输到靶细胞对其生命活动进行调节C.图乙可表示同种动物精子和卵细胞之间的识别和结合D.图丙可表示高等植物细胞间通过胞间连丝相互连接并进行信息交流√一、细胞膜的功能对细胞间信息交流的两个认知误区(1)三种信息交流方式是发生于细胞与细胞之间的，而不是细胞内的信息交流。(2)细胞间信息交流并非都依赖于细胞膜上的受体蛋白，如通过细胞通道的信息交流方式；而某些通过化学物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息大都依赖于细胞膜上的受体蛋白。易错

警示一、细胞膜的功能【资料4】1895年欧文顿：多种物质对膜的通透性实验，溶于脂质的物质容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。膜是由脂质组成的【思考】欧文顿对细胞膜的组成成分作出怎样的推测？细胞膜成分的探索2.1二、对细胞膜结构的探索小资料相似相溶原理：通俗的讲，即分子结构越相似的物质，越是容易相互溶解。【资料5】科学家利用哺乳动物成熟红细胞作为实验材料，制备出纯净的细胞膜，并对细胞膜的成分进行分析，得出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。细胞膜成分的探索2.1二、对细胞膜结构的探索亲水“头”部（极性）疏水“尾”部（非极性）

磷脂分子结构特点甘油尾部头部(亲水)(疏水)磷酸胆碱二、对细胞膜结构的探索(2)若细胞内外均为水环境，细胞膜中的磷脂分子应如何分布？请画图表示。水水水水(1)将磷脂放入盛有水的容器中，下列能正确反映其分布特点的是

。A二、对细胞膜结构的探索1925年，戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取出脂质，在空气--水界面铺成单分子层，测得：单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍推论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！空气水实验现象：S单层磷脂=2S红二、对细胞膜结构的探索【资料6】1935年，英国学者丹尼利和戴维森发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力；当时人们已经知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低。【思考】以上资料说明细胞膜中还可能含有什么物质？推测：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。细胞膜成分的探索2.1二、对细胞膜结构的探索丹尼利与戴维森(1)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）细胞膜的成分2.2二、对细胞膜结构的探索膜的主要成分是脂质和蛋白质

【资料7】神经髓鞘的蛋白质含量不仅少，而且蛋白质种类只有3种。神经髓鞘也比较简单，主要起绝缘作用。红细胞、肝细胞、大肠杆菌的细胞膜都承担着非常复杂繁多的生理功能，它们的细胞膜中蛋白质的种类和数量均较多。细胞膜的功能主要由

决定，功能越复杂的细胞膜，

的

和

越多。【思考】由上述材料分析，细胞膜功能的复杂程度主要与哪种成分相关联？蛋白质蛋白质种类数量(2)细胞膜成分与功能的关系：二、对细胞膜结构的探索A.构成细胞膜的主要成分是蛋白质、

脂质和糖类B.细胞膜中的脂质和蛋白质含量的变

化与细胞膜的功能有关C.细胞膜的功能越简单，所含蛋白质

的数量越多D.蛋白质在进行细胞间的信息交流中

具有重要作用如图表示各种细胞膜组成成分的含量，图示能说明的是√二、对细胞膜结构的探索资料1关于电镜成像：电子束照射大分子物质，散射度高，呈暗带；照射小分子物质，散射度低，呈亮带。

请根据资料1，分析罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构中蛋白质的分布方式。蛋白质—脂质—蛋白质细胞膜结构的探索2.3二、对细胞膜结构的探索该模型可以解释细胞的哪些功能？不能解释哪些现象？蛋白质在细胞膜两侧可以帮助细胞进行物质运输等，但是错误的将细胞膜描述为静态统一的结构，无法解释细胞的生长和分裂、变形虫的运动、受精时细胞融合等。二、对细胞膜结构的探索资料21970年,科学家用不同颜色荧光染料标记分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子，然后将人—鼠细胞融合，一段时间后，不同颜色的荧光染料均匀分布在融合细胞膜表面。通过人—鼠细胞融合的结果，可以得出什么结论？细胞膜具有流动性二、对细胞膜结构的探索荧光标记法是利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物对研究对象进行分析的方法，常用的荧光蛋白有绿色和红色两种颜色资料3按照“蛋白质—脂质—蛋白质”模型，细胞膜的厚度应该是单层磷脂厚度的两倍，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20nm。但是罗伯特森电镜下的细胞膜的厚度约为7～8nm。

请根据资料3指出“蛋白质—脂质—蛋白质”模型的不足之处，并对细胞膜的结构进行合理推测。

资料2表明：“蛋白质—脂质—蛋白质”模型中蛋白质平铺在磷脂双分子层表面形成的膜厚度与真实所测不符。因此，蛋白质不会只覆盖在磷脂双分子层两侧，可能会有蛋白质嵌入磷脂双分子层。二、对细胞膜结构的探索资料4

20世纪60年代，冰冻蚀刻技术得到了应用。科学家将细胞进行快速低温冷冻，用冷刀将细胞标本骤然冲断开。这时，磷脂双分子层的疏水端裂开，从而显示出蛋白质颗粒在膜之中的真实分布情况。通过一定的技术处理，科学家在电子显微镜下观察到，细胞膜的外层磷脂和内层磷脂表面都有凸起的蛋白质颗粒，还有蛋白质随着另一层磷脂离开之后留下的窟窿。二、对细胞膜结构的探索冰冻蚀刻技术研究细胞膜结构通过冰冻蚀刻实验结果，你可以得出什么结论？

蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于磷脂双分子层。二、对细胞膜结构的探索

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。三、流动镶嵌模型的基本内容A

B

C

A

B

C

(1)图中A名称：____________作用：膜的__________

特点：______________磷脂双分子层可侧向自由移动基本支架结构模型3.1三、流动镶嵌模型的基本内容A

B

C

(2)图中B名称：___________三种位置镶在磷脂双分子层表面部分或全部_____磷脂双分子层中_____于整个磷脂双分子层特点：大多数蛋白质分子是可以_____的蛋白质分子嵌入贯穿运动结构模型3.1三、流动镶嵌模型的基本内容A

B

C

(3)图中C名称：糖类分子(糖被)，能和蛋白质结合(糖蛋白)或与脂质结

合(糖脂)位置：细胞膜的____表面作用：与细胞表面的_____、细胞间的________等功能有密切关系外识别信息传递结构模型3.1三、流动镶嵌模型的基本内容流动性磷脂分子蛋白质结构特点3.2三、流动镶嵌模型的基本内容科学方法：提出假说细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先根据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。一种假说最终被接受被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合。提出问题提出假说观察与实验修正和补充观察与实验证实接受假说科学方法与生活中的联系：癌症——21世纪的“第一杀手”细胞膜的组分并不是不可变的，如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降，产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。随堂练习√×(1)细胞膜的成分为脂质、蛋白质和糖类(2013北京卷)(2)构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇(2010·山东卷)(3)细胞膜含有糖脂和糖蛋白(2011海南卷)(4)变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同(2012广东卷)(5)生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定(2010山东卷)(6)胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性(2010全国卷)(7)细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的(2011海南卷)√×√√√如图为细胞膜的结构模型示意图，a、b表示细胞膜的两侧。下列有关说法错误的是A.细胞膜因具有图中①表示的基本支架而

具有对称性B.动物细胞吸水时，图中①的厚度会变小C.图中a侧具有糖蛋白，是细胞膜的外侧D.细胞膜具有流动性与图中①③都有关√细胞膜两侧的分布不具有对称性，A错误。(2023·云南德宏高一统考)人类对生物膜结构的探索经历了漫长的历程，下列结论(假说)错误的是A.脂溶性物质更易通过细胞膜，由此推测细胞膜是由脂质组成的B.荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合，说明细胞膜具有流动性C.电镜下细胞膜呈暗—亮—暗结构，罗伯特森认为生物膜由脂质—蛋白

质—脂质构成D.提取人成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层，其面积是红细胞表面积

的2倍，由此推测细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯特森认为所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，C错误。√二、对细胞膜结构的探索磷脂分子构成的脂质体可以作为药物的运载体。在脂质体中镶嵌抗体，通过抗体与特定细胞结合可实现定向给药。下列有关叙述错误的是A.药物1是水溶性的，药物2是脂溶性的B.脂质体定向给药时需要和细胞膜上的特异性受体结合C.脂质体具有两层磷脂分子层D.脂质体的成分与细胞膜相同，都含有磷脂和蛋白质√制作生物膜模型课外制作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，细胞膜上会留下个空洞。()×××(4)细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入细胞，而对细胞有害的物质则不能进入(

)(5)植物细胞之间的胞间连丝具有物质运输的作用(

)(6)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的