高中生物《第1节 细胞膜的结构和功能》课件（共三套）

第1节细胞膜的结构和功能第3章细胞的基本结构本节聚焦1、细胞膜具有哪些功能？2、细胞膜的主要成分是什么？3、对细胞膜结构的探索历程4、流动镶嵌模型的基本内容气泡细胞以下视野中哪些是气泡？哪些是细胞？1.怎么区分显微镜视野中的气泡和细胞？2.光学显微镜下能否看见细胞膜？

细胞具有细胞膜、细胞质、细胞核的复杂立体结构。在显微镜下，通过调节焦距可以观察到细胞的不同层面。气泡有一圈很粗的黑边，里面只有空气，是光亮的。气泡细胞如何确定细胞膜的存在呢？在光学显微镜下看到，用微针触碰细胞表面时，细胞表面有弹性，可以伸展……材料

科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能逸出细胞。伊红为什么不会逸出细胞？此实验说明了什么？动动脑筋细胞作为一个完整的系统，它有边界。其边界就是细胞膜。1.将细胞与外界环境分隔开2.控制物质进出细胞3.进行细胞间的信息交流具有选择透过性一、细胞膜的功能具有普遍性具有相对性在生命起源过程中至关重要保障了细胞内部环境的相对稳定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。细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。营养物质无用的、有害的物质细胞产生的分泌物、废物控制作用是相对的，例如：有些病毒、细菌也能侵入细胞，使生物体患病。流感病毒入侵细胞靶细胞：接受信号的细胞受体：靶细胞膜上与信号特异性结合的位点例如：精子和卵细胞的识别1.细胞细胞，2.激素

靶细胞例如，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。图二胞间连丝切片（黑枣）3.细胞

细胞通道通道是谁，隔开了原始海洋的动荡是谁，奏鸣了生命的交响是谁，为我日夜守边防是谁，为我传信报安康。啊，伟大的细胞膜呀！没有你，我会是何等模样！与外界环境隔开——控制物质进出——进行细胞间信息交流这些诗句说的是细胞膜的什么功能？资料1：1895年，欧文顿选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的研究，发现：凡是易溶于脂类的物质，也容易穿过膜；反之，不易溶于脂类的物质，也不容易穿过膜。

资料2：1897年，Crigins和Hedin用红细胞做实验，同样也证明分子的通透性与其在脂类中的溶解度有关。二、探究活动：细胞膜的成分分析以上资料，可以得出什么结论？细胞膜中含有脂质●●不溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜资料3：1925年，两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气－水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的2倍。得出结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。你从以上实验中能得出什么结论？动动脑筋资料4：科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜会被蛋白酶分解。（提示：蛋白酶是生物体内普遍存在的只对蛋白质分解起催化作用的物质）。细胞膜的组成成分中还含有蛋白质细胞膜的成分脂质（磷脂最丰富）大约占50%蛋白质大约占40%糖类大约占2%—10%蛋白质在细胞膜行使功能时起着重要作用。功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。主要成分细胞膜蛋白种类：糖蛋白、受体蛋白、载体蛋白磷脂（主要）、胆固醇（动物细胞膜）三、生物膜结构的探索历程时间：1959年人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）实验：在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。资料1：罗伯特森的实验提出生物膜的模型：所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。他把生物膜描述为静态的统一结构。蛋白质蛋白质脂质单位膜模型暗暗亮大分子大分子小分子分子量小的物质透光率大，反之，透光率小【思考】“三明治”结构模型有什么不足？把生物膜描述为静态的结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。变形虫质壁分离细胞的生长变形虫的变形运动白细胞吞噬细菌受精时细胞融合植物细胞质壁分离和复原膜静态模型不能解释下列现象：资料2：人-鼠细胞融合实验（荧光标记实验）表明：细胞膜具有流动性红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子融合生物膜的流动性主要受温度影响。在适宜的温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强；但温度超出一定范围，会导致膜被破坏。时间：1972年人物：辛格和尼科尔森提出：生物膜的流动镶嵌模型资料3：流动镶嵌模型时间和人物事件结论多种物质对膜通透性实验对红细胞膜化学分析红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面积的两倍电镜下膜呈“暗—亮—暗”三层结构蛋白质—脂质—蛋白质人、鼠细胞融合实验新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型膜含脂质膜中含脂质和蛋白质脂质双层结构膜具流动性流动镶嵌模型1972年，辛格和尼科尔森1970年1959年，罗伯特森1925年，两位荷兰科学家20世纪初19世纪末欧文顿对生物膜结构的探索历程1、生物膜的基本支架：磷脂双分子层2、蛋白质分子存在形态：3、生物膜的结构特性：流动性：构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的4、生物膜的功能特性：选择透过性蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，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。（体现膜结构内外的不对称性和流动性）四、流动镶嵌模型的基本内容细胞膜上蛋白质与糖类结合形成糖蛋白糖被功能：识别、保护、润滑蛋白质磷脂双分子层判断细胞膜内外侧的方法：外侧：糖蛋白的一侧内侧：没有糖蛋白的一侧糖蛋白（基本支架）糖被细胞膜的成分脂质（磷脂），蛋白质，糖类细胞膜的功能将细胞与外界环境分隔开控制物质进出细胞进行细胞间的信息交流具有选择透过性具有普遍性具有相对性细胞与细胞膜的识别和结合化学物质与靶细胞膜受体的识别细胞与细胞间通道的连接细胞膜的成分脂质（磷脂），蛋白质，糖类细胞膜的功能将细胞与外界环境分隔开控制物质进出细胞进行细胞间的信息交流具有选择透过性具有普遍性具有相对性细胞与细胞膜的识别和结合化学物质与靶细胞膜受体的识别细胞与细胞间通道的连接生物膜结构特性功能特性结构组成结构探索历程决定③④②流动性选择透过性磷脂双分子层蛋白质分子①1.植物细胞与动物细胞相比，植物细胞特有的是（

）

A、细胞膜

B、细胞质C、细胞核 D、细胞壁2.在制备纯净的细胞膜时，我们一般不选用植物细胞作为实验材料，主要原因是（）

A、细胞膜与细胞壁紧密结合，不易分离

B、不易吸水胀破

C、很难得到完整的细胞膜

D、膜成分较多，提取过程繁琐DA可用酶解法3.细胞膜上含量最多的成分是（）A、蛋白质 B、糖类C、脂质 D、水4.细胞之间依靠细胞膜进行信息交流，下列不属于信息交流的是（）A、激素与细胞膜表面受体结合B、相邻细胞的细胞膜接触C、植物细胞的胞间连丝D、核酸不能通过细胞膜CD5.细胞膜常常被脂类溶剂和蛋白酶处理溶解，由此可以推断细胞膜的化学成分主要是（）

A、磷脂、蛋白质、多糖B、蛋白质、多糖

C、磷脂、蛋白质D、蛋白质、核酸6.细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是（）

A、糖蛋白 B、磷脂C、脂肪

D、核酸CA回顾：对生物膜结构的探索历程19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由

组成的；20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由＿＿＿＿＿＿＿组成；1959年罗伯特森提出的结构模型：所有生物膜都有

三层静态结构；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，辛格和

提出了

。

脂质脂质和蛋白质蛋白质－脂质－蛋白质流动性尼科尔森流动镶嵌模型7.在下列几组化学元素中，构成细胞膜所必需的基本元素是（）

A、C、H、OB、C、H、O、P

C、C、H、O、ND、C、H、O、N、P

D8.构成玉米细胞的细胞膜的主要化学成分是（）

A、蛋白质和磷酸B、蛋白质和脂肪

C、氨基酸和磷脂D、蛋白质和磷脂D9.异体器官移植手术很难成功，最大的障碍就是异体细胞间的排斥，这主要是由于细胞膜具有识别作用，这种生理功能的结构基础是（）

A、细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成

B、细胞膜具有选择透过性

C、细胞膜具有一定的流动性

D、细胞膜的外面有糖蛋白D10.研究发现植物种子细胞以小油滴的方式贮存油，每个小油滴都由磷脂膜包被着，该膜最可能的结构是（）

A、由单层磷脂分子构成，磷脂的尾部向着油滴内

B、由单层磷脂分子构成，磷脂的头部向着油滴内

C、由两层磷脂分子构成，结构与细胞膜基本相同

D、由两层磷脂分子构成，两层磷脂的头部相对A第1节细胞膜的结构和功能内容标准要求核心素养对接学业质量水平1.概述细胞膜的主要功能。2.分析细胞膜结构的探索过程，领悟科学的过程和方法。3.了解流动镶嵌模型的基本内容。1.生命观念——通过对细胞膜的学习建立生命的结构与功能观。水平二2.科学探究——领悟细胞膜结构探索过程的科学方法。水平一3.科学思维——流动镶嵌模型及其解读。水平一相对独立细胞膜的功能研读教材·梳理探究———————————————知识梳理———————————————1.将细胞与外界环境分隔开使细胞成为____________的系统，保障细胞____________的相对稳定。内部环境2.控制物质进出细胞病毒、病菌分泌物3.进行细胞间的信息交流靶细胞因为只有靶细胞的细胞膜上才有识别该信息分子的“受体”(糖蛋白)，故信息只能传递给靶细胞———————————————素养提升———————————————科学探究——探究质膜对物质进出细胞具“控制”作用下列为鉴别细胞活性的染色排除法流程。(1)请依次填出①～③相关内容①________

②________

③________(2)请解释染色排除法原理：________________________________________________________________________________________________________________。提示(1)不呈红色呈红色控制物质进出细胞(2)“染色排除法”利用了活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞的原理。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。而死细胞的细胞膜不再具有控制物质进出细胞的功能，所以染色剂能够进入死细胞内，使其被染色生命观念——细胞间的信息交流下图是细胞间的3种信息交流方式，请据图思考：(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，将信息传递给靶细胞。(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：________________。(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，也有赖于________的交流。提示(1)血液(或“血浆”)受体(2)细胞膜接触与膜结合的信号分子精子和卵细胞之间的识别和结合(3)通道胞间连丝(4)信息[典例1]

细胞膜对物质进出细胞的控制主要体现在哪些方面(

)①细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞②细胞产生的代谢废物可以排出细胞③细胞内核酸等重要成分不会流出细胞④环境中一切有害的物质都不能通过细胞膜进入细胞A.①②③

B.①②④

C.②③④

D.①③④解析环境中的有害物质也可能通过细胞膜进入细胞，如重金属离子、病毒、病菌等。答案

A[典例2]

下列有关细胞间的信息交流的叙述，正确的是(

)A.激素与靶细胞膜上的载体蛋白结合，将信息传递给靶细胞B.受精作用、白细胞吞噬病菌都与细胞识别有关C.高等植物细胞之间的胞间连丝只起物质运输通道的作用D.多细胞生物体细胞间功能协调性的实现完全依赖于信息交流解析激素与靶细胞膜上的受体蛋白结合，将信息传递给靶细胞；受精作用首先要经过精子与卵细胞的识别作用，白细胞吞噬病菌，也与细胞的识别作用有关；高等植物细胞之间的胞间连丝不仅使相邻细胞的细胞膜、细胞质、内质网交融在一起，而且也是植物细胞间物质运输和传递信息的重要渠道；信息交流是多细胞生物体内细胞间功能协调性实现的条件之一。答案B联想质疑★细胞膜控制物质的进出：营养物质可以进入细胞，细胞产生的抗体、激素等可排出细胞，对细胞有害的物质不易进入细胞。★被煮过的种子细胞膜失去了生物活性、无法控制物质进出，全部都染红。★精卵识别依靠细胞膜的信息交流功能。植物细胞最外层是细胞壁，为什么“系统的边界”是细胞膜？提示：“系统”指的是生命系统，细胞壁并不具有生命活性，是全透性的，不能控制物质进出细胞。溶于脂质的物质细胞膜成分和结构的探究历程———————————————知识梳理———————————————1.细胞膜成分的探索

历程探索内容结论或假说1895年欧文顿对植物细胞进行通透性实验，发现_________________更容易穿过细胞膜细胞膜是由_______组成的20世纪初分离出哺乳动物红细胞的细胞膜，进行化学分析组成动物细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多脂质1925年两位荷兰科学家戈特和格伦德尔提取人红细胞中的脂质铺展成单分子层，其面积为红细胞表面积的2倍细胞膜中的磷脂分子必然排列为___________1935年英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质连续的两层2.细胞膜结构的探索历程探索内容结论或假说1959年罗伯特森电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构所有的细胞膜都由______________________三层结构构成，且为_______的统一结构1970年用荧光染料标记的小鼠细胞和人细胞进行细胞膜具有________1972年辛格和尼科尔森新的观察和实验证据提出细胞膜的__________模型融合实验融合速度受温度影响蛋白质—脂质—蛋白质静态流动性流动镶嵌———————————————素养提升———————————————科学探究——生物膜组成及结构的探究采用荧光标记法标记小鼠细胞与人细胞，做如图实验。请思考：该实验否定了罗伯特森的“三层结构”生物膜模型，因为该模型认为生物膜是静止的。假若生物膜是静止的，细胞无法融合，更无法实现两种颜色荧光的均匀分布。(1)本研究所采用的方法是什么？(2)由本实验结果可推出何种结论？(3)如图是相关实验结果的记录，据此哪项结论不能成立？①温度增加到15℃以上，细胞膜流动性增强②该实验证明膜蛋白能够运动③温度对膜蛋白的运动有影响④图中数据说明融合时间越长形成的嵌合体越多提示(1)荧光标记法(2)细胞膜具有一定的流动性(3)④[典例3]

对某动物细胞进行荧光标记实验，如下图所示，其基本过程：①用某种荧光材料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了荧光斑点。该实验不能说明(

)A.细胞膜具有流动性B.荧光染料能与细胞膜组成成分结合C.根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率D.根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率解析刚开始消失，过一段时间后荧光又出现，说明细胞膜具有流动性，也能说明荧光染料能与细胞膜组成成分结合，A、B正确；根据荧光恢复的速率只能推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率，因为该实验过程并没有发生物质的跨膜运输，故不能推算出物质跨膜运输的速率，C错误，D正确。答案C[典例4]

下图表示各种细胞膜的组成成分含量，图示能说明的是(

)A.构成细胞膜的成分其含量是不变的细胞膜的成分并不是不可变的，如癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降，有的产生甲胎蛋白，癌胚抗原等物质。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解析由图可知，不同细胞膜中相同成分其含量不一定相同；髓鞘只是起保护作用，功能简单，蛋白质含量少，而人红细胞膜、小鼠肝细胞膜和变形虫细胞膜功能相对复杂，蛋白质含量多；图中信息不能说明蛋白质在信息交流中的作用。答案

B联想质疑★磷脂分子有一个亲水磷酸“头部”和一个疏水脂肪酸“尾部”，在水中磷脂分子排成“尾部”相对的双层结构。★可以利用磷脂分子的极性特点去油污。【巧记助学】巧记细胞膜的“一、二、三”研究发现，人的肝细胞膜的功能要比人红细胞膜的复杂，从细胞膜的成分分析，其原因是什么？提示：人的肝细胞膜上的蛋白质种类和数量多于人的红细胞膜。流动镶嵌生物膜的流动镶嵌模型———————————————知识梳理———————————————1.辛格和尼科尔森的结论在新的观察和实验证据的基础上，提出的____________模型为大多数人所接受。2.结构模型磷脂蛋白质磷脂双分子层3.结构特点及原因(1)特点：具有一定的流动性。证明膜流动性的实例有：细胞的融合、变形虫的运动，温度影响膜的厚度改变，细胞吸水膨胀失水皱缩、植物细胞的质壁分离现象等。(2)原因：组成膜的___________和___________大都是可以运动的。磷脂分子蛋白质分子[典例5]

细胞膜的流动镶嵌模型如图所示，①～④表示其中的物质。下列叙述正确的是(

)A.①在细胞膜的内外侧均有分布，与细胞间的识别有关B.②可自发形成双层结构，亲水部位在中间C.③分布于细胞膜中，能催化细胞膜中发生的生化反应D.④有脂溶性和水溶性两部分，可控制某些离子出入细胞解析①是糖蛋白，分布于细胞膜外侧面，A错误；②是磷脂分子，在水溶性介质中可自发形成双层结构，疏水部位在中间，B错误；③是胆固醇，分布于质膜中，使得细胞膜既有一定的流动性，又比较坚实，而催化生化反应的是酶(其本质为蛋白质或RNA)，C错误；④是膜蛋白，其和磷脂分子一样，有水溶性部分和脂溶性部分，某些膜蛋白可作为转运蛋白控制离子出入细胞，D正确。答案D[变式训练]

如图为生物膜流动镶嵌模型的模式图。下列有关叙述，正确的是(

)A.若该生物膜表示动物细胞膜，则其脂质成分就是图中的a(磷脂)B.若该生物膜表示细胞膜，则在结构上其存在双层膜C.若该生物膜表示某动物细胞膜，则a种类的多样性决定了膜功能的多样性D.若该生物膜表示动物细胞膜，则b可能具有识别的作用解析图中a表示磷脂分子，b表示糖蛋白，c表示蛋白质。若该生物膜表示动物细胞膜，则其脂质成分除磷脂外，还应该有胆固醇等，A错误；若该生物膜表示细胞膜，则其在结构上具有磷脂双分子层，而不是具有双层膜，B错误；若该生物膜表示某动物细胞膜，则膜上蛋白质(c)种类的多样性决定了膜功能的多样性，C错误。答案

D【归纳概括】细胞膜结构特点和功能特性的关系联想质疑★糖蛋白是细胞膜外表面的蛋白质与糖类结合形成的，其他生物膜没有。★脂质体包裹药物可以治疗疾病具有糖蛋白的一侧为细胞膜的外侧还是内侧？提示：糖蛋白位于细胞膜的外侧，因此具有糖蛋白的一侧为细胞膜的外侧。课堂小结荧光一定流动性信息交流人教2019版必修上册第1节细胞膜的结构和功能第3章细胞的基本结构细胞膜的功能1.将细胞与外界环境分隔开其中,信息交流的方式有三种2.控制物质进出细胞3.进行细胞间的信息交流细胞间的信息交流方式通过细胞分泌的化学物质(如激素)建立的细胞交流发出信号的细胞靶细胞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。相邻两个细胞之间形成通道，进行信息交流。胞间连丝切片（黑枣）时间：19世纪末人物：欧文顿非脂溶性物质脂溶性物质细胞膜结构探索历程●●不溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜时间：19世纪末人物：欧文顿非脂溶性物质脂溶性物质细胞膜结构探索历程假说：膜是由脂质组成的相似相溶原理时间：20世纪初实验：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：膜的主要成分是脂质和蛋白质组成。膜的脂质中磷脂含量最多。

时间：1925年

人物：荷兰科学家

实验：用丙酮从红细胞中抽提出脂质，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两倍。

膜中脂质分子排列为连续两层结论：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，和一个疏水的脂肪酸的“尾”部。想一想：磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？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”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罗伯特森的实验:电子显微镜是用电子束照射被检样品，由于电子与不同物质发生碰撞而产生不同散射度。因蛋白质电子密度高，故显暗带，磷脂分子电子密度低则呈亮带。超薄切片技术获得的细胞膜照片生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成的三层静态统一结构（三明治模型）。假说：

三明治模型1.蛋白质在膜中对称