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1节

细胞膜的结构和功能第3章细胞的基本结构细胞的边界：细胞膜（质膜）国家的边界：边防线等人体的边界：皮肤和黏膜一个系统总有它的边界【联系生活】生活中你见过细胞膜吗？资料：鸟类的卵细胞是自然界中较大的细胞，未受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可以看作是一个卵细胞。原始地球环境

膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。一.细胞膜的功能1.将细胞与外界环境分隔开

细胞膜的出现使生命起源到了细胞的形式，也保障了细胞内部环境的相对稳定。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，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！2.控制物质进出细胞功能特点：选择透过性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。用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞(放大200倍)讨论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控制物质进出的功能，因此活细胞不被染色。死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。2.据此推测，细胞膜作为系统的边界，应该具有什么功能？细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出的功能。

【思考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。你能解释“染色排除法”的原理吗？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。

【思考2】用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜汤，汤却是红色的，这与细胞膜的功能有何关系？

与细胞膜具有控制物质进出细胞的功能有关。演示(1)通过化学物质传递信息受体3.细胞间的信息交流化学本质：糖蛋白作用：激素等化学物质的信号接受特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）靶细胞发出信号的细胞3.细胞间的信息交流演示(2)通过细胞膜直接接触传递信息受体信号分子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。细胞毒性T细胞与靶细胞(细胞识别)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。3.细胞间的信息交流(3)通过细胞间通道传递信息胞间连丝例如: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。是否还需要信息分子和受体？1.将细胞与外界坏境分隔开一.细胞膜的功能2.控制物质进出细胞3.进行细胞间的信息交流(2)通过细胞膜直接接触传递信息(3)通过细胞间通道传递信息(1)通过化学物质传递信息方式小结【检测】下图为细胞间的3种信息交流方式，请据图回答：

(1)图A表示通过细胞分泌的化学物质，随①

到达全身各处，与靶细胞表面的②

结合，将信息递给靶细胞。(2)图B表示通过相邻两细胞的

，使信息从一个细胞传递给另一个细胞，图中③表示____________________请举一个例子：__________________________________。血液受体细胞膜接触与膜结合的信号分子精子与卵细胞之间的识别和结合(3)图C表示相邻两植物细胞之间形成

，携带信息的物质从一个细胞传递给另一个细胞，图中④表示

。(4)由以上分析可知：在多细胞生物体内，各个细胞之间都维持功能的协调，才能使生物体健康地生存。这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于

的交流，这种交流大多与_________________有关。通道胞间连丝信息细胞膜的结构除了以上提到的三种功能外，细胞膜还有细胞识别、保护细胞、参与细胞的运动、分泌等功能。二.细胞膜的结构

多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞“社会”。如果没有信息交流，生物体不可能作为一个整体完成生命活动。细胞间信息交流，大多与细胞膜的结构有关。

细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。但细胞膜非常薄，在高显微镜下依然难以看清它的真面目，人们对细胞膜化学成分与结构的认识经历了很长时间。二.细胞膜的结构1.对细胞膜成分的探索序号实验过程与结果实验结论11895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，不容易脂质的物质，不容易通过细胞膜。2利用哺乳动物的红细胞制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。31925年，科学家将哺乳动物红细胞中脂质在空气-水界面上铺展成单分子层，测得単分子层的面积为红细胞的表面积的2倍。细胞膜由脂质组成组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇。其中磷脂含量最多。细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。问题：其他细胞中的脂质分子铺成单分子层，也刚好是细胞表面积的2倍吗？【思考】如果要制备细胞膜怎样选材？说明理由理由：1.哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核膜和众多的细胞器膜，易制得纯净的细胞膜；2.无细胞壁，细胞容易吸水涨破，容易获取。磷脂的结构尾部(疏水)头部(亲水)磷酸甘油脂肪酸

磷脂是一种由

等所组成的分子甘油、脂肪酸和磷酸及其衍生物磷脂分子：含CHONP元素磷脂在空气－水界面上如何分布水空气实验及其结果：实验结论：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。（磷脂双分子层）细胞内外侧都是水，细胞膜中两层磷脂分子如何分布？水水序号实验过程与结果实验结论①1895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，不容易脂质的物质，不容易通过细胞膜。②利用哺乳动物的红细胞制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。③1925年，科学家将红细胞中脂质在空气-水界面上铺展成单分子层，测得単分子层的面积为红细胞的表面积的2倍。细胞膜由脂质组成组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇。其中磷脂含量最多。细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。④1935年，发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力，如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低，并接近细胞表面张力。细胞膜除含脂质分子外，可能还有附有蛋白质。1.对细胞膜成分的探索2.根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气—

水界面上铺展成单分子层？科学家是如何推导出

“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”的结论？

磷脂分子的亲水性头部向水面一侧，疏水性尾部向空气一侧；

脂质在细胞膜中只有排列成连续的两层，铺展成单分子层的面积才会恰为红细胞表面积的2倍。1.最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对现

象的推理分析，还是通过膜成分的提取和鉴定？通过对现象的推理分析的。讨论：P42

头部将与水接触，尾部与苯接触，磷脂分子分布成单层4.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？3.磷脂分子在水中能自发地形成双分子层，你如

何解释这一现象？由此，你能否就细胞膜是由

磷脂双分子层构成的原因作出分析？

因为磷脂分子有一个亲水头部和疏水尾部,疏水尾巴要聚集到一起,这就使得亲水的头在外与水接触,疏水的尾巴聚在里头,形成稳定的双分子层结构；细胞膜的内外都是水。__________（约50%）__________（约40%）主要成分____________（约2%~10%）________（主要）_________（主要是动物细胞膜具有）脂质蛋白质糖类磷脂胆固醇蛋白质的_______与________决定细胞膜功能的复杂程度。种类数量脂质和蛋白质等成分如何组成细胞膜的呢？细胞膜成分的小结：序号实验过程与结果实验结论①20世纪40年代，科学家推测细胞膜为脂双层，蛋白质分子覆盖在细胞膜两侧。②1959年罗伯特森在电镜看到细胞膜暗-亮-暗三层结构。推测为：蛋白质-脂质双层-蛋白质的结构。细胞膜都是由蛋白质-脂质-蛋白质三层构成。认为细胞膜是静态的统一结构。2.对细胞膜结构的探索细胞膜结构的电镜照片(放大400000倍)证据1：电镜观察的亮带是3.5nm,刚好符合磷脂双分子层亲水头部之间的距离。为什么看到细胞膜暗-亮-暗三层结构就能说明细胞膜是由蛋白质-脂质双分子层-蛋白质三层组成的呢？为什么看到细胞膜暗-亮-暗三层结构就能说明细胞膜是由蛋白质-脂质双分子层-蛋白质三层组成的呢？证据:2：细胞膜结构的电镜照片(放大400000倍)暗带←电子透过样品少←蛋白质对电子阻挡作用大亮带←电子透过样品多←脂双层对电子阻挡作用小暗带←电子透过样品少←蛋白质对电子阻挡作用大序号实验过程与结果实验结论①20世纪40年代，科学家推测细胞膜为脂双层，蛋白质分子覆盖在细胞膜两侧。②1959年罗伯特森在电镜看到细胞膜暗-亮-暗三层结构。③1970年，用不同颜色荧光染料标记分别标记人的细胞和鼠的细胞，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推测为：蛋白质-脂质双层-蛋白质的结构。细胞膜都是由蛋白质-脂质-蛋白质三层构成。认为细胞膜是静态的统一结构。细胞膜具有流动性2.对细胞膜结构的探索荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的，即细胞膜具有流动性序号实验过程与结果实验结论①20世纪40年代，科学家推测细胞膜为脂双层，蛋白质分子覆盖在细胞膜两侧。②1959年罗伯特森在电镜看到细胞膜暗-亮-暗三层结构。③1970年，用不同颜色荧光染料标记分别标记人的细胞和鼠的细胞，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④1972年，辛格和尼科尔森总结前人的研究成果，提出流动镶嵌模型。推测为：蛋白质-脂质双层-蛋白质的结构。细胞膜都是由蛋白质-脂质-蛋白质三层构成。认为细胞膜是静态的统一结构。细胞膜具有流动性2.对细胞膜结构的探索3.流动镶嵌模型的基本内容①_______________是膜的基本支架。磷脂双分子层其内部是疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。②_________________以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中。有的镶在磷脂分子层表面。有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层表面。蛋白质分子3.流动镶嵌模型的基本内容③细胞膜不是静止不动的，而是具有

。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。主要表现为构成膜的

。3.流动镶嵌模型的基本内容流动性磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动④在细胞膜外表面，糖类分子与蛋白质结合形成___________，或与脂质结合形成_________，这些糖类分子叫做_______。糖蛋白糖脂糖被3.流动镶嵌模型的基本内容糖蛋白磷脂双分子层（膜的基本支架）只存在于细胞膜外侧细胞膜还有哪些结构？作用？细胞识别、细胞间的信息传递糖被糖脂位置？【思考】既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？一是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙，二是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以由此通过科学方法——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四.细胞壁细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖1.化学成分:纤维素和果胶2.功能:

支持和保护细胞壁具有全透性死亡细胞的细胞膜是全透的细胞膜的功能特点：选择透过性细胞膜的结构特点：具有一定的流动性二、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。这样的类比也有不妥之处。例如，窗纱是一种简单的刚性的结构，功能较单纯，细胞膜的结构和功能要复杂得多；细胞膜是活细胞的重要组成部分，活细胞的生命活动是一个主动的过程，而窗纱是没有生命的，它只能是被动地在起作用。2.下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。（1）为什么两类药物的包裹位置各不相同？【答案】由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。【答案】由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。（2）请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？2.下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。（1）为什么两类药物的包裹位置各不相同？【答案】由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。【答案】由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。（2）请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？2.下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。（1）为什么两类药物的包裹位置各不相同？【答案】由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。【答案】由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。（2）请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？细胞膜结构的拓展应用观察图片中运载药物的脂质体的特点，分析回答问题。1.为什么两类药物的包裹位置各不相同？细胞膜结构的拓展应用2.嵌入抗体在运载体上能稳定存在并发挥作用，则抗体在结构上具有什么特点？任务2：细胞膜结构的拓展应用3.请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞发挥作用？任务2：细胞膜结构的拓展应用4.该脂质体的研究应用是依据了细胞膜的哪些功能？【检测】判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)同一生物体的细胞膜中蛋白质的种类和数量相同。(

)(2)在组成细胞膜的脂质中，胆固醇最丰富。(

)(3)细胞膜的成分是恒定不变的。(

)(4)动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关。(

)(5)植物细胞的胞间连丝具有物质运输的作用。(

)(6)细胞膜的流动性与ATP没有关系。(

)(7)荧光染料标记人鼠细胞融合实验说明细胞膜具有