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

我确信哪怕一个最简单的细胞，也比至今为止设计出的任何智能电脑更精巧。——引自翟中和院士等主编的《细胞生物学》第三章细胞的基本结构第三章细胞的基本结构第三章细胞的基本结构第三章第1节

细胞膜的结构和功能国家的边界——国境线人体的边界——皮肤、黏膜细胞膜细胞的边界——问题：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。Cellmembranefunction细胞膜的功能11.将细胞与外界环境分隔开产生原始细胞保障细胞内部环境的相对稳定●●万里长城膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段●细胞膜的功能推测的原始海洋景观想象图2.控制物质进出细胞讨论1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？

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。问题探讨活细胞的细胞膜具有选择透过性，死细胞失去该功能。控制物质进出细胞细胞膜的功能细胞膜的功能2.控制物质进出细胞可进对细胞有害的物质、病毒病菌不易进抗体、激素等分泌物和废物可出不可出细胞内有用的成分营养物质●

具有选择性●

具有相对性3.进行细胞间的信息交流细胞膜的功能细胞间保持功能的协调依赖于信息交流方式一3.进行细胞间的信息交流细胞膜的功能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。通过细胞分泌化学物质间接传递信息方式二3.进行细胞间的信息交流细胞膜的功能通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息。发出信号的细胞靶细胞与膜结合的信号分子受体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，使细胞可以识别同种与异种、同源与异源细胞。（例如精子和卵细胞之间的识别和结合），方式三3.进行细胞间的信息交流细胞膜的功能相邻两细胞之间形成通道，来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。因此胞间连丝既有物质运输的作用，又有信息交流的作用。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细胞膜的功能细胞膜的功能是谁，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！将细胞与外界环境隔开——控制物质进出细胞——进行细胞间的信息交流细胞膜杂诗一首细胞膜的功能是由它的_____和______决定的。（课本：P41）成分结构

细胞膜非常薄，即使在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的过程。Theexplorationofcellmembranestructure对细胞膜结构的探索2欧文顿1895年【资料】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的实验,发现溶于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。假说细胞膜是由脂质组成的不溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜欧文顿1895年科学家利用哺乳动物的成熟红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。发现磷脂的含量最多组成细胞膜脂质有磷脂和胆固醇胆碱磷酸甘油欧文顿1895年磷脂分子结构多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层2条脂肪酸链头部尾部亲水疏水磷脂分子示意图磷脂分子结构式欧文顿1895年【思考】1、这些磷脂分子在水中如何排布？2、如何解释这一现象？水水水欧文顿1895年戈特和格仑德尔1925年【资料】用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺成单层分子，测得单层脂质的面积恰为红细胞膜表面积的2倍。【思考】1、这些磷脂分子在空气—水界面会如何排布？解释原因？水空气欧文顿1895年戈特和格仑德尔1925年【资料】用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺成单层分子，测得单层脂质的面积恰为红细胞膜表面积的2倍。【思考】2、如果将磷脂分子置于水—苯的混合溶剂中，磷脂分子又将如何分布？水苯欧文顿1895年戈特和格仑德尔1925年【资料】用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺成单层分子，测得单层脂质的面积恰为红细胞膜表面积的2倍。假说细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层欧文顿1895年戈特和格仑德尔1925年丹尼利和戴维森1935年【资料】假说细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质丹尼利和戴维森发现：

细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。已经发现：

油脂表面如果附有蛋白质成分，则表面张力会降低。注：水等液体会产生使表面尽可能缩小的力，这个力称为“表面张力”。欧文顿1895年戈特和格仑德尔1925年丹尼利和戴维森1935年【资料】

对细胞膜的进一步研究发现，细胞膜的外表面还有糖类分子。(1)糖被：糖蛋白和糖脂糖蛋白糖脂(2)糖被的作用：细胞识别、信息传递等欧文顿1895年戈特和格仑德尔1925年丹尼利和戴维森1935年【思考】1、到目前为止，我们已了解细胞膜都是由哪些物质组成的？蛋白质糖类(1)脂质：磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇(2)蛋白质：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多(3)糖类：形成糖蛋白或糖脂，用细胞识别和信息传递等（约50%）脂质（约40%）（约2-10%）欧文顿1895年戈特和格仑德尔1925年丹尼利和戴维森1935年【思考】1、到目前为止，我们已了解细胞膜都是由哪些物质组成的？2、最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取与检测？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。(1)脂质：磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇(2)蛋白质：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多(3)糖类：形成糖蛋白或糖脂，用细胞识别和信息传递等【讨论】3.根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气一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”这一结论的？4.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？因为磷脂分子的“头部”亲水，尾部疏水，所以在水-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。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。欧文顿1895年戈特和格仑德尔1925年丹尼利和戴维森1935年罗伯特森1959年【资料】

在电镜下观察细胞膜有“暗-亮-暗”结构。假说细胞膜结构的静态模型欧文顿1895年戈特和格仑德尔1925年丹尼利和戴维森1935年罗伯特森1959年质疑：静态结构模型把生物膜描述为静态的刚性结构，无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动。1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，测定细胞膜的厚度为7~8nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍。但按照“三明治”模型，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20nm。欧文顿1895年戈特和格仑德尔1925年丹尼利和戴维森1935年罗伯特森1959年费雷和埃迪登1970年【资料】细胞融合正在融合的细胞37℃40min融合细胞小鼠细胞人细胞绿色荧光标记的膜蛋白红色荧光标记的膜蛋白结论细胞膜具有流动性欧文顿1895年戈特和格仑德尔1925年丹尼利和戴维森1935年罗伯特森1959年费雷和埃迪登1970年荧光标记法

指利用荧光物质共价结合或物理吸附在所要研究分子（蛋白、多肽等）的某个基团上，利用它的荧光特性来提供被研究对象的信息（如定位）。荧光标记法的关键就在于荧光蛋白，常用的荧光蛋白为绿色和红色两种。绿色荧光蛋白（GFP）和红色荧光蛋白（RFP），在紫外光的照射下，发射出绿色或红色。欧文顿1895年戈特和格仑德尔1925年丹尼利和戴维森1935年罗伯特森1959年费雷和埃迪登1970年辛格和尼科尔森1972年【资料】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（冰冻蚀刻法），发现蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中。基于新的观察和实验证据的基础上，假说细胞膜的流动镶嵌模型假说细胞膜是由脂质组成的假说细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层假说细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质假说细胞膜结构的静态模型结论细胞膜具有流动性假说细胞膜的流动镶嵌模型欧文顿1895年戈特和格仑德尔1925年丹尼利和戴维森1935年罗伯特森1959年费雷和埃迪登1970年辛格和尼科尔森1972年欧文顿1895年戈特和格仑德尔1925年丹尼利和戴维森1935年罗伯特森1959年费雷和埃迪登1970年辛格和尼科尔森1972年❀

科学方法提出假说

首先根据已有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或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。提出假说通常是科学探究的重要环节，但不一定是所有的探究所必需的环节。

ThebasiccontentofflowMosaicmodel流动镶嵌模型的基本内容3流动镶嵌模型的基本内容阅读教材P44—P45关于流动镶嵌模型的基本内容，回答下列问题：1.细胞膜的基本支架是什么？

2.蛋白质在细胞膜上如何分布？3.细胞膜具有流动性的原因是什么？4.什么是糖被？有什么功能？流动镶嵌模型的基本内容1、基本支架：磷脂双分子层磷脂双分子层内部是磷脂双分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用旁栏思考

：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。流动镶嵌模型的基本内容2、蛋白质以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或者全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。流动镶嵌模型的基本内容3、细胞膜具有一定的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。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。思考：哪些现象可以体现出细胞膜具有流动性？细胞的生长，变形虫的运动、摄食等流动镶嵌模型的基本内容4、细胞外表面含有糖被(1)糖被：糖蛋白和糖脂(2)糖被的作用：细胞识别、信息传递等流动镶嵌模型思考：

1.如何判断细胞膜的内侧和外侧？2.膜的功能是如何与膜的成分、结构相联系的？糖被在细胞生命活动中具有重要功能。例如，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。磷脂双分子层内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用；细胞膜上的蛋白质分子参与物质运输；糖被参与细胞表面的识别，细胞间的信息传递。流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型还在不断发展中……思考：流动镶嵌模型是不是已经完美无缺？细胞膜的特性1.细胞膜的功能特性：___________________________。细胞膜具有选择透过性与其上的________有关，主要是与载体蛋白有关；例如利用___________鉴定细胞死活。2.细胞膜的结构特性：___________________________。选择透过性蛋白质台盼蓝染液具有一定的流动性细胞膜具有一定的流动性主要因为：________________________________________________________________________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。3.细胞膜流动性的主要影响因素：________温度在适宜的温度范围内，随外界温度升高，细胞膜的流动性增强，但温度超出一定范围，会导致细胞膜被破坏。生物膜的结构和功能是相适应的。4.细胞膜流动性的意义：对于细胞完成____________、________、_________、_______等功能都是非常重要的；物质运输生长分裂运动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外表面信息传递等运动大多数运动结构特点：流动性1.将细