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3章细胞的基本结构

第1节细胞膜的结构和功能1.细胞膜的功能（重难点）2.对细胞膜成分的探索（难点）3.系统的边界对系统的稳定至关重要。国家有陆地海域领空的边界。是人体内部与外界分隔的皮肤和黏膜，是人体的边界。细胞是基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。细胞膜是一层很薄的结构，厚度只有7-10nm，在光学显微镜下很难辨识他的真面目，如果我们将1万层细胞膜堆叠起来，才只有教材的一页纸那么厚。但是正是这样的细胞膜，帮助细胞成为一个相对独立的系统，维持细胞内部环境的相对稳定。那么细胞膜是如何实现这个功能的呢？它又是由什么物质组成的？一、细胞膜的功能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。变形虫细胞最外层存在一个边界，将细胞与外界环境分隔开。细胞膜的功能11.作为边界，细胞膜的分隔作用具有什么意义？2.植物细胞细胞膜的外侧有细胞壁，细胞壁是系统的边界吗？植物细胞的边界也是细胞膜。细胞壁是全透性的，不能保证细胞内部环境的相对稳定。科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。例如，用台盼蓝染液染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色。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，因此活细胞不能被染色。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，因此死细胞能被染色。控制物质进出细胞细胞膜的功能2细胞膜的控制作用是相对的活细胞的细胞膜具有选择透过性，哪些物质可以进入细胞？哪些物质可以离开细胞？氧气、营养物质等CO2、尿素等代谢废物激素、抗体等细胞产物病菌、病毒等有害物质细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞。细胞不需要的物质不容易进入细胞。---细胞膜具有选择透过性胰岛A细胞分泌的胰高血糖素，随血液到达全身各处，与靶细胞（肝细胞）细胞膜表面的受体结合，将信息传递给肝细胞，使肝糖原分解为葡萄糖，从而使血糖浓度升高。肝细胞细胞膜表面有胰高血糖素的特异性受体细胞膜的功能3细胞膜可以进行细胞间的信息交流形成受精卵的过程中，只有同种生物的精子和卵细胞能够识别和结合。细胞可以识别同种或异种细胞的基础是细胞膜表面某些生物大分子提供的识别信息。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，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。4.细胞间进行信息交流必须通过受体才能实现吗？5.资料三中植物细胞之间的胞间连丝只能用于信息交流吗？6.高等植物细胞之间只能通过胞间连丝。进行细胞间的信息交流吗？7.病毒吸附在宿主细胞表面，并侵入细胞内，体现了细胞间的信息交流了吗？不是，如通过通道进行的交流不需要受体还可以交换物质不是，如植物激素可以从合成细胞分泌出来，作用于靶细胞（通过物质传递）；花粉落在同种植物的柱头上后会萌发（细胞直接接触）。1.污水处理是从城市废水中去除污染物的过程，主要包括生活污水处理和一些工业废水处理。在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属离子对水的污染。这种膜结构是试图模拟细胞膜的（）A．将细胞与外界环境分隔开的功能B．控制物质进出细胞的功能C．进行细胞间信息交流的功能D．具有免疫作用的功能B二、对细胞膜成分的探索欧文顿：溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。“相似相溶”推测细胞膜的主要组成成分中有脂质。欧文顿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和检测？通过对现象的推理分析1.脂质的推测2.脂质成分类型的确定通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析，得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。思考：科学家制备出纯净的细胞膜，选用哺乳动物成熟的红细胞，为什么不用植物细胞或鸡的红细胞制备？①植物细胞有细胞壁不易处理，并且除了细胞膜还含有其他生物膜膜成分（核膜和细胞器膜），不易制取纯净的细胞膜②鸡的红细胞除了细胞膜还含有其他生物膜成分，不易制取纯净的细胞膜根据磷脂分子的特点画出磷脂分子在空气-水界面上的排列方式并解释原因。（同水-苯界面）3.磷脂双分子层的推测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，朝向空气，故磷脂在空气-水界面上铺展成单分子层荷兰生物学家戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层思考：如果选用鸡的红细胞做此实验，单层分子的面积还恰为红细胞表面积的2倍吗？单层分子的面积将大于红细胞表面积的2倍画出磷脂分子在水中的排列方式并解释原因。分析细胞膜是由磷脂双分子层构成的原因？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的水环境，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。4.蛋白质的推测1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现，细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。此前人们已经发现了油脂滴表面如果附有蛋白质成分，则表面张力会降低。细胞膜除了含脂质分子外，可能还附有蛋白质。如何设计实验验证该推测？向组织样液中注入双缩脲试剂，观察颜色的变化三、细胞膜的成分成分蛋白质%磷脂%胆固醇%糖类%哺乳动物红细胞膜4933108小鼠肝细胞膜444583大肠杆菌细胞膜752500细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，还有少量的糖类。分析哪种成分决定了细胞膜功能的复杂程度？蛋白质，蛋白质的种类和数量越多，细胞膜的功能越复杂。2.下列关于细胞膜的探索历程中相关实验与结论之间对应关系错误的是（）选项实验结论A人红细胞膜中脂质铺成单分子层后的面积是红细胞表面积的2倍细胞膜由双层脂质分子构成B对纯净的细胞膜进行化学分析得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中胆固醇含量最多C蛋白酶处理细胞膜后其通透性改变细胞膜中含蛋白质D脂溶性物质更易通过细胞膜细胞膜中含有脂质B四、细胞膜结构的探索1.1959年，罗伯特森利用电镜获得了清晰的细胞膜照片，照片显示细胞膜有暗-亮-暗三层结构。电子束照射大分子，散射度高，黑暗；电子束照射小分子，散射度低，光亮。假说：所有的细胞膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成。细胞膜的静态统一结构细胞膜是静态的假说，无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动等现象。一种假说最终被接受或否定，取决于它能否与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。①细胞膜具有流动性②其他实验证明：有的蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中2.流动镶嵌模型的基本内容辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。B磷脂双分子层：膜的基本支架。具有屏障作用。D蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：镶在、嵌入、贯穿；物质运输A糖蛋白：糖被（分布在细胞膜的外表面）+蛋白质；与细胞表面的识别、细胞间的信息传递密切相关。细胞膜的结构特点：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。意义：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。细胞膜的结构特性：具有一定的流动性细胞膜的功能特性：选择透过性如何理解细胞膜的结构特点与功能特性的关系？流动性是选择透过性的基础，细胞膜具有了流动性，才能表现出选择透过性。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，水分子可以通过水通道蛋白通过膜。拓展性应用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?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?两层磷脂分⼦之间的部分是疏水的,脂溶性药物能包裹在其中;脂质体的内部是水环境,能