细胞膜的结构和功能课件高二上学期生物人教版必修1

3.1细胞膜的结构和功能教学目标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。细胞的基本结构新课导入组成细胞的分子必须有序地组织成细胞的结构，才能成为一个基本的生命系统。细胞膜是系统的边界细胞膜的功能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。细胞膜的功能选择性相对性3.进行细胞之间的交流分泌细胞激素靶细胞通过血液间接交流细胞膜的功能直接接触细胞通道细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的细胞膜的功能对生物膜成分的探索●●细胞膜●●●●●●不溶于脂质的物质溶于脂质的物质●●与化学的联系相似相溶原理：“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。（1）1895年，欧文顿通过化学物质对植物细胞通透性的实验。推测：细胞膜是由脂质组成的。实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离然后进行化学分析。化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。对生物膜成分的探索亲水“头”部疏水“尾”部对生物膜成分的探索

时间：1925年

人物：荷兰科学家Gorter和Grendel

实验：从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面积是细胞膜的2倍细胞膜中的磷脂是双层的水空气提出假说：对生物膜成分的探索细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？水水A水水B水水C亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水对生物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，你能否就细胞膜是由磷脂双分子层构成的原因作出分析?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,头部则分别朝向两侧水的环境,形成磷脂双分子层。细胞的内外环境都是水溶液,所以细胞膜磷脂分子的头部向着膜的内外两侧而尾部相对排在内侧,形成磷脂双分子层。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。在水中形成的磷脂分子层对生物膜成分的探索1.如果把磷脂分子铺在“空气-水的界面”会是什么状态？2.如果把磷脂分子铺在“水-苯的界面”会是什么状态？水苯对生物膜成分的探索1935年，英国，丹尼利和戴维森，研究细胞膜张力。研究发现：细胞表面张力<“油-水界面”的张力人们已知：油脂表面+蛋白质<“油-水界面”的张力推测：细胞膜除了含有脂质，还可能附有蛋白质对生物膜成分的探索细胞膜成分脂质(50%)蛋白质(40%)少量的糖类(2%~10%)磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。归纳：细胞膜的成分对细胞膜结构的探索1959年，科学家罗伯特森在电镜下观察细胞膜有“暗-亮-暗”结构。问题1：该模型可以解释细胞的哪些功能？不能解释哪些功能？实验技术：扫描电子显微镜，冰冻蚀刻技术结论：蛋白质分子有的镶在磷脂分子层表面，有的嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。对细胞膜结构的探索时间：1970年人物：DavidFrye和MichaelEdidin实验技术：荧光标记人细胞小鼠细胞红色荧光染料标记的膜蛋白绿色荧光染料标记的膜蛋白细胞融合37℃40min荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图对细胞膜结构的探索磷脂分子具有流动性沿着膜平面侧向扩散运动围绕轴心自旋运动脂分子尾部摆动在磷脂双分子层中做翻转运动对细胞膜结构的探索流动镶嵌模型的基本内容脂双层为基本骨架细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动磷脂蛋白质镶嵌、嵌入、贯穿细胞膜糖类（少）组分内部疏水，屏障物质运输等细胞表面信息传递等运动运动结构特点：流动性1.将细胞与外界环境分隔开结构功能2.控制物质进出细胞3.进行细胞间的信息交流流动镶嵌模型的基本内容实验实验结果膜结构性质的概括模型的提出与完善罗伯特森实验电镜下细胞膜呈“暗-亮-暗”结构所有细胞膜都是静态的蛋白质-脂质-蛋白质结构三明治模型冰冻蚀刻实验蛋白质颗粒在脂双层中的分布情况蛋白质镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于脂双层流动镶嵌模型人鼠细胞融合实验不同颜色的荧光在细胞膜上均匀分布细胞膜具有流动性（一）问题探讨1.活细胞的细胞膜具有选择透过性，染料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。2.细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。（二）思考·讨论1.最初对细胞膜成分的认识、是通过对现象的推理分析得出的。2.因为磷脂分子的"头部"亲水，"尾部"疏水，所以在水一空气的界面上磷脂分子是"头部"向下与水面接触，"尾部"则朝向空气的一面。科学家因测得从哺乳动物成熟的红细胞中提取的脂质，铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍、才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。3.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"则分别朝向两侧水的环境，形成磷脂双分子层!。细胞的内外环境都是水溶液，所以细胞膜磷脂分子的"头部"向着膜的内外两侧，而"尾部"相对排在内侧、形成磷脂双分子层。课后习题4.如果将磷脂分子置于水——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。（三）旁栏问题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自，水分子可以通过通道蛋白通过膜（三）穷栏问题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1，水分子可以通过通道蛋白通过膜（四）练习与应用概念检测1.(1)×;(2)×;(3)×。2.B。拓展应用1.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人，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、面窗纱是没有生命的，它只能是被动地在起作用。课后习题