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一

元素各种化合物细胞动物细胞植物细胞细胞膜（第1节）细胞质细胞核（第3节）细胞质基质细胞器（第2节）细胞壁（动物细胞无）从外到内：第1节细胞膜的结构和功能第3章细胞的基本结构国家的边界：边防线等人体的边界：皮肤和黏膜细胞的边界——植物细胞动物细胞细胞膜（质膜）那么，细胞膜作为系统的边界，在细胞的生命中有哪些作用呢？无机物→简单有机物→复杂有机物→原始生命体

保障了细胞内部环境的

________。相对稳定

使细胞成为_________的系统相对独立细胞膜的出现将细胞和外界环境分开

1．将细胞与外界环境分隔开一、细胞膜的功能

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。

1．为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？

活细胞的细胞膜具有选择透过性。台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，所以活细胞没有被染色。死细胞的细胞膜失去选择透过性，台盼蓝可进入细胞，所以死细胞能够被染成蓝色。台盼蓝染色后的死细胞和活细胞（放大200倍）【问题探讨】讨论台盼蓝染色后的死细胞和活细胞（放大200倍）【问题探讨】

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。

2．据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？

细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。讨论

用冷水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜，汤却是红色的，这说明什么问题？【提示】这说明只有活细胞才能有选择性地控制物质进出细胞。你知道吗？细胞可“进”不易“进”可“出”不可“出”营养物质对细胞有害的物质抗体、激素等物质，以及细胞产生的废物细胞内的核酸等重要成分病菌、病毒等可能侵入注意：细胞膜的控制作用是相对的！功能特点：选择透过性一、细胞膜的功能

2．控制物质进出细胞细胞壁拓展：细胞壁1.分布：2.成分：3.功能：4.性质：无生物活性，是全透性的植物、真菌及大多数原核细胞都有细胞壁植物---纤维素和果胶细菌---肽聚糖真菌---几丁质支持和保护Q:为什么细胞壁不是植物细胞的边界？细胞壁对要进出细胞的物质没有选择性（即全透性），它不能保证细胞内部的稳定。

3．进行细胞间的信息交流（1）通过化学物质传递；（2）通过接触传递；（3）通过通道传递。胞间连丝一、细胞膜的功能鼻子接触香水分子，为什么大脑皮层能产生“香”的感觉，说明细胞膜还具备什么功能？靶细胞：接受信号的细胞受体：靶细胞膜上/内与信号特异性结合的位点细胞分泌的激素（如：胰岛素），随着血液到达全身各处，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）通过细胞分泌化学物质间接传递信息。受体本质：蛋白质（糖蛋白）一、细胞膜的功能如：性激素的受体位于细胞内精子和卵细胞的识别和结合（2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息。精子表面的信号分子只能与同种生物卵细胞的细胞膜表面的受体特异性结合一、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）相邻两细胞之间形成通道，来传递信息一、细胞膜的功能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。！！不需要受体

实验依据1

1895年，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，发现溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。

推测：细胞膜是由＿＿＿组成的。脂质非脂溶性物质脂溶性物质二、细胞膜成分的探索相似相溶原理

实验依据2

科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并利用哺乳动物成熟的红细胞制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。分析表明：细胞膜的脂质有＿＿＿和＿＿＿＿，＿＿＿含量最多。磷脂胆固醇磷脂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。思考二、细胞膜成分的探索实验原理：细胞吸水涨破，离心获得细胞膜疏水尾部亲水头部磷脂分子的结构磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸的“尾”部是疏水的。胆碱磷酸甘油脂肪酸

磷脂分子结构磷脂分子示意图空气

水BAC请根据磷脂分子的特点猜测其在空气与水界面上分布的模型。磷脂分子在空气与水界面上分布的模型讨论：如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？【提示】磷脂的头部将与水接触，尾部与苯接触，磷脂分子分布成单层。如果在细胞膜的两侧都有水的环境中，推测磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布？水水A水水B水水C亲水的“头部”与

接触，疏水的“尾巴”

。水水水远离水假说：细胞膜中的磷脂分子排列为

。

双层二、对细胞膜成分的探索

实验依据31925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单层分子的面积是红细胞表面积的2倍。推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为＿＿＿＿＿＿＿＿。连续的两层二、细胞膜成分的探索思考：若用人的肝细胞，脂单分子层的面积与细胞表面积的2倍的关系？肝细胞内还有核膜和细胞器膜。大于

实验依据41935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一水界面的表面张力。人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。推断：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有＿＿＿＿＿。蛋白质自主学习二、细胞膜成分的探索脂质（约50%）蛋白质（约40%）糖类（约2%-10%）细胞膜磷脂(主要)胆固醇（动物细胞膜具有）蛋白质在行使功能时起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多。二、细胞膜成分的探索细胞膜的组分并不是不可变的，如在细胞癌变过程中，糖蛋白含量下降脂质和蛋白质等成分如何组成细胞膜的呢？细胞膜的成分特点不同种类的细胞，细胞膜的成分及其含量不完全相同，如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中则没有，这与细胞的功能有关细胞膜的组分并不是不可变的，如在细胞癌变过程中，糖蛋白含量下降糖类可分别与蛋白质、脂质结合形成糖蛋白、糖脂，糖蛋白有识别作用功能越复杂的细胞膜，其蛋白质的种类和数量越多1234成分特点

1．罗伯特森的发现

1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。提出假说：膜是由“＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿”构成的三层静态的统一结构。蛋白质—脂质—蛋白质三、细胞膜结构的探索

20世纪60年代以后，人们对这一模型的异议增加了，不少科学家对于生物膜是静态的观点提出质疑。变形虫摄取食物细胞分裂三、细胞膜结构的探索

2．人-鼠细胞融合实验

1970年，科学家用发绿色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，将小鼠细胞和人细胞融合。实验表明：细胞膜具有＿＿＿＿＿。流动性三、细胞膜结构的探索蛋白分子在运动磷脂分子也在运动

【资料】冰冻蚀刻电子显微法：物理科学家在低温下将细胞膜切开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面，发现蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中。蛋白质镶在、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中。蛋白质在膜中的分布是

的不对称嵌贯穿镶冰冻蚀刻电子显微法三、细胞膜结构的探索

3．流动镶嵌模型1972年，桑格（S.J.Singer）和尼克森（G.Nicolson）根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，在“单位膜”模型的基础上提出的流动镶嵌模型，为大多数人所接受。三、细胞膜结构的探索提出假说

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。科学方法四、流动镶嵌模型的基本内容1．细胞膜主要是由＿＿＿分子和＿＿＿＿分子构成的。＿＿＿＿＿＿＿＿是膜的基本支架。2．蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的＿＿＿表面，有的部分或全部＿＿＿其中，有的＿＿＿于整个磷脂双分子层。3．细胞膜不是静止不动的，而是＿＿＿＿＿＿＿。磷脂蛋白质磷脂双分子层镶在嵌入贯穿可以侧向自由移动大多也能运动蛋白质胆固醇磷脂分子磷脂双分子层细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能非常重要。

糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。糖蛋白糖脂具有流动性判断细胞膜内外侧的方法：外侧：多糖侧链的一侧内侧：没有多糖侧链的一侧结构特点：具有流动性1层生物膜思考：细胞膜的结构是对称的吗？=

层磷脂双分子层=

层磷脂分子层中细胞膜具不对称原因：糖类、脂质和蛋白质分子呈不对称分布四、流动镶嵌模型的基本内容12磷脂双分子层基本骨架磷

脂蛋白质镶在表面、嵌入、贯穿细胞膜糖

类组成成分内部疏水，屏障作用物质运输等糖被位于细胞膜外表面识别、信息传递等结构特点：具有流动性结构功能特点：选择透过性位置及作用特点四、流动镶嵌模型的基本内容项目流动性选择透过性主要表现生物膜中的蛋白质个脂质分子在膜中可作为多种形式的移动，膜整体也可以流动细胞膜选择的小分子、离子可以通过，其他小分子、离子、大分子物质则不能通过。结构基础磷脂分子具有流动性，大多数蛋白质分子也可以运动膜上蛋白质的种类和数量不同P72区别流动性是膜的结构特点选择透过性是膜的功能特性实例变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐植物对离子的选择性吸收、肾小管的重吸收联系流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性，凡是影响磷脂分子和蛋白质分子活性的因素（温度、pH、蛋白酶、脂溶剂等），均能够影响的流动性，影响膜的选择透过性流动性和选择透过性

既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？

①水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；

②膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。糖脂旁栏思考

一、概念检测

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。（）✘✘✘练习与应用

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练习与应用

二、拓展应用

1．在解释不容易理解的陌生事物时，人们常用类比的方法，将陌生的事物与熟悉的事物作比较。有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行类比：窗纱能把昆虫挡在外面，同时窗纱的小洞又能让空气进岀。你认为这种类比有什么合理之处，有没有不妥当的地方？

【提示】把细胞膜与窗纱进行类比,合理之处是说明细胞膜与窗纱一样可以允许一些物质出入，阻挡其他物质出入。这样的