【课件】细胞膜的结构和功能高一生物上学期课件（2019人教版必修1）

1、3.1 细胞膜的结构和功能一、细胞膜的功能二、对细胞膜结构的探索三、对细胞膜结构的探索四、流动镶嵌模型问题导入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。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选择透过性，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜。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。讨论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注意：植物细胞的边界是也细胞膜，不是细胞壁，因为细胞壁是全透性的

2、，问题导入一、细胞膜的功能（质膜）1.将细胞与外界环境分隔开膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。推测的原始海洋景观图细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。一、细胞膜的功能分泌物废物CO2、尿素、多余的无机盐等。抗体、激素等物质水、无机盐、氨基酸、葡萄糖等。控制的相对性营养物质病毒病菌表明细胞膜的控制作用具有普遍性；有些病毒、病菌也能侵入细胞使生物体患病，表明细胞膜的控制作用具有相对性2. 控制物质进出细胞3、进行细胞间的信息交流一、细胞膜的功能b.直接接触传递a.间接传递 （通常需要血液运输相应的物质）相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从

3、一个细胞传递给另一个细胞。例如：精子和卵细胞的识别和结合c.通道传递(相邻两个细胞之间形成通道，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）激素内分泌细胞的激素（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。3、进行细胞间的信息交流一、细胞膜的功能a.间接传递 （通常需要血液运输相应的物质）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：精子和卵细胞的识别和结合。细胞识别得以实现的基础是细胞膜表面某些生物大分子（如糖蛋白、糖脂）提供的识别信息，使细胞可以识别同种与异种、同源与异源细胞b.通过相邻两个细胞的细胞膜直接接触传递3

4、、进行细胞间的信息交流一、细胞膜的功能胞间连丝c.通道传递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一、细胞膜的功能b.直接接触传递a.间接传递 c.通道传递2. 控制物质进出细胞1.将细胞与外界环境分隔开（1）19世纪末，欧文顿（E.Overton）曾用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次的实验不溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜从实验现象能推测出什么结论呢？膜是由脂质组成二、对细胞膜成分的探索思考与讨论:最初认识到生物膜是由脂质组成

5、的，是通过对实验现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？发现脂质更容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜。（2）20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的成熟的红细胞中分离出来，化学分析表明：实验证据细胞膜脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多磷脂的结构是怎样的，它是如何构成细胞膜的？问题：二、对细胞膜成分的探索小资料磷脂是组成细胞的主要脂质，是一种由甘油、脂肪酸、和磷酸等所组成的分子。它有一个亲水磷酸“头”部，和两个疏水的脂肪酸的“尾”部。想一想：磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展

6、？亲水“头部”水空气亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水，朝向空气的一面，在水空气界面上铺展成单分子层。疏水“尾部”如果在水中磷脂分子如何排列呢？二、对细胞膜成分的探索如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布?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，你能否推断出细胞膜上磷脂双分子的排列方式？如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中,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。讨论由于磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”,在水溶液中,朝向水的是头部,尾部受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时,磷脂分子的尾部相对排列在内侧,头部则分

7、别朝向两侧水的环境,形成磷脂双分子层。实验证据 （3）1925年两位荷兰的科学家用丙酮（一种有机溶剂）从人的红细胞中抽提脂类，在空气-水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，由此可以推断：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层GORTER脂单分子层=2?二、对细胞膜成分的探索（4）1953年，两位英国科学家发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。根据油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低，因此他们推测：细胞膜除含有脂质分子之外，可能还附有蛋白质思考总结： 细胞膜的成分应该包括什么？促使液体表面收缩的力二、对细胞膜成分的探索 脂质 蛋白质 与膜功能的复杂

8、程度 有关：功能越复杂的膜，蛋白质的种类和数量 越多（主）磷脂 少量胆固醇还有少量糖类2%10% 细胞膜主要成分糖脂（糖被）糖蛋白（糖被）40%细胞膜的外表面50%二、对细胞膜成分的探索蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？20世纪40年代，曾经有学者推测蛋白质覆盖在脂质的两边。1.假说二、对细胞膜结构的探索问题：三、对细胞膜结构的探索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2.实验证据蛋白质的电子密度高，在电镜下显暗色；磷脂分子的电子密度低，显亮色。三、对细胞膜结构的探索提出：蛋白质-脂质-蛋白质静态模型质疑：科学家对细胞膜是静态的观点提出质疑：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难

9、以实现，就连细胞的生长、变形虫的运动这样的现象都难以解释。时间：1970年 实验：人鼠细胞荧光标记融合实验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，常用的银光蛋白有绿色和红色两种颜色证据表明：细胞膜具有流动性融合细胞细胞融合3740min正在融合的细胞红色荧光染料标记膜蛋白绿色荧光染料标记膜蛋白人细胞小鼠细胞三、对细胞膜结构的探索1972年辛格和尼科尔森提出了新的生物膜模型流动镶嵌模型，为多数人所接受。流动镶嵌模型 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

10、它是否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合提出假说三、对细胞膜结构的探索现象观察：19世纪末，欧文顿发现 物质更容易透过细胞膜。提出假说： 。实验证明：20世纪初，对膜的化学分析结果指出膜主要由 和 组成。提出问题：脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？实验探究： 1925年 荷兰科学家测得膜单分子层恰为红细胞表面积的2倍，提出 . 1959年罗伯特森提出的模型：所有生物膜都由 三层结构。 提出新问题：如果膜是静态的，细胞的一些复杂功能又怎样解释呢？组织新探究： 1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有 。 1972年，桑格和尼克森提出了 。 回顾：对生物膜结构的探索历程溶于脂质

11、的膜是由脂质组成脂质蛋白质脂质分子排列为连续的两层蛋白质-脂质-蛋白质流动性流动镶嵌模型四、流动镶嵌模型阅读P45思考：流动镶嵌模型中磷脂、蛋白质和糖类的分布以及作用流动镶嵌模型四、流动镶嵌模型1.磷脂 磷脂双分子层是膜的 ，其内部是磷脂分子的 端， 不能自由通过，因此具有 作用。基本支架疏水水溶性分子或离子屏障侧向扩散运动；旋转运动；摆动运动小资料磷脂分子的运动细胞膜具有流动性四、流动镶嵌模型1.磷脂四、流动镶嵌模型2.蛋白质蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中：镶在磷脂双分子层表面AABCD部分或全部嵌入磷脂双分子层中B、C贯穿于整个磷脂双分子层中D蛋白质的作用：一些物质的运输通道四

12、、流动镶嵌模型3.糖类 细胞膜的外表面糖类和蛋白质结合形成 ，或与脂质结合形成 这些糖类分子被称为 。 糖被 糖被的作用： 。 糖蛋白 糖脂与细胞表面的识别、细胞间的信息传递功能等功能相关 细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。四、流动镶嵌模型4.细胞膜特点 a.结构特点 细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。流动性四、流动镶嵌模型磷脂分子具有屏障作用，蛋白质分子为一些物质的进出提供特定通道，使细胞膜可以控制物质进出表明：选择透过性4.细胞膜特点b.功能特点流动性是选择透过性的基础既然膜内

13、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，水分子可以通过通道蛋白通过膜。旁栏思考 四、流动镶嵌模型细胞膜成分的探索小结细胞细胞膜最基本的生命系统结构特点流动性流动镶嵌模型系统的边界结构成分脂质（磷脂）50%糖类蛋白质 40%特点模型磷脂双分子层是膜的基本支架蛋白质以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中控制物质进出细胞进行细胞间的信息交流将细胞和外界环境分隔开探索历程功能特点：选择透过性细胞膜结构的探索功 能 1细胞膜的功能是将_，控制_，以及进行_。 2细胞间信息交流的方式多种多样，有间接传递信息的如内分泌腺细胞将_分泌出来后，由_运送到全身各处作用于远处的靶细胞；有直接传递信息的如_和_的识别和结合则是通过两个细胞_的直接接触，完成信息交流。 3一般认为细胞识别的分子基础是受体。受体主要指细胞膜中的_，它对细胞外信号分子的结合有特异性。练一练：细胞与外界环境分隔开物质进出细胞细胞间的信息交流