细胞膜的结构和功能课件高一上学期生物人教版必修1

第一节

细胞膜的结构和功能第三章

细胞的基本结构问题探讨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。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。染色排除法问题探讨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。植物细胞的边界也是细胞膜，不是细胞壁，因为细胞壁是全透性的。一、细胞膜的功能功能一：将细胞与外界环境分隔开意义：使细胞成为相对独立的系统

保障了细胞内部环境的相对稳定1.用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜汤，汤却是红色的。这与细胞膜的功能有何关系？2.课本40页“问题探讨”中，用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞呈现不同颜色，请解释原因。思考：根据两个实例推测，细胞膜作为系统的边界，应该具有什么功能？

活细胞的细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。活细胞能阻止台盼蓝进入细胞内，因此活细胞不能被染色。功能二：控制物质进出细胞一、细胞膜的功能细胞膜的控制作用是相对的营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）不需要、有害的物质（如病菌、病毒等）废物（CO2、尿素等）细胞代谢

产生抗体、激素等细胞合成

并分泌细胞内有用的物质（如DNA）X细胞膜的功能特性：选择透过性不容易进入一、细胞膜的功能功能三：进行细胞间的信息交流当你没交作业时，老师怎么催你交？直接交流间接交流通道交流一、细胞膜的功能内分泌细胞分泌的激素激素与靶细胞膜上的受体结合，将信息传递给靶细胞靶细胞靶细胞方式1：分泌化学物质

（间接交流）信号分子接受信号的细胞功能三：进行细胞间的信息交流化学本质：蛋白质（多为糖蛋白）分布：靶细胞表面或细胞内特点：专一性（一种受体只能识别一种或一类物质）发出信号的细胞与膜结合的信号分子靶细胞膜上接受信号分子的受体一、细胞膜的功能

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，精子和卵细胞之间的识别和结合。注：只有同种生物的精子和卵细胞能够识别和结合。功能三：进行细胞间的信息交流方式2：通过细胞间直接接触一、细胞膜的功能胞间连丝通道交流不需要细胞膜上的受体通道功能：信息交流、物质运输

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。功能三：进行细胞间的信息交流方式3：形成通道交流（胞间连丝）一、细胞膜的功能细胞膜的功能将细胞与外界环境分隔开进行细胞间的信息交流控制物质进出细胞间接交流直接接触通道交流【思考】细胞膜的功能是由什么决定的？结构→功能化学物质传递，激素等如胞间连丝思考：植物细胞最外面是细胞壁，为什么植物细胞的边界不是细胞壁？（1）植物细胞壁的主要成分是：纤维素和果胶。（2）纤维素和果胶的主要作用：支持和保护作用（3）纤维间缝隙大，各种无机盐离子、分子都可以通过，对要进出细胞的物质没有选择性（即全透性），它并不能保证细胞内部系统的稳定，所以说细胞壁不是植物细胞的边界。细胞壁二、对细胞膜成分的探索科学家实验方法或现象实验结论欧文顿

的物质，容易穿过细胞膜；

的物质，不容易穿过细胞膜推测细胞膜是由

组成的－利用

的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行

。组成细胞膜的脂质有

，其中

含量最多溶于脂质不溶于脂质脂质哺乳动物化学分析磷脂和胆固醇磷脂①没有细胞壁，能够吸水涨破；②没有细胞核和众多的细胞器，可获得较为纯净的细胞膜。相似相溶原理磷脂亲水头部疏水尾部磷脂二、对细胞膜成分的探索思考：磷脂分子在空气——水界面上、水—苯混合溶剂中、水中是如何排布的呢？亲水头部疏水尾部磷脂分子示意图戈特和格伦德尔用丙酮从

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为红细胞表面积的

倍。推断细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的

。丹尼利和戴维森细胞的表面张力明显

油－水界面的表面张力。推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有

。人的红细胞2两层低于蛋白质二、对细胞膜成分的探索（大约占2%—10%）脂质蛋白质糖类功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多（最丰富）主要是磷脂胆固醇思考：这些成分是如何组成细胞膜的呢？细胞膜的主要成分二、对细胞膜成分的探索（大约占50%）（大约占40%）（存在动物细胞膜中）三、对细胞膜结构的探索1.罗伯特森（1959年）①方法：在电子显微镜下观察细胞膜。②现象：细胞膜呈现清晰的______________的三层结构。③结论：所有的细胞膜都由_________________________三层结构构成，是一种_______的统一结构。暗—亮—暗蛋白质—脂质—蛋白质静态两层暗一层亮膜上的蛋白质对称地平铺在磷脂的两侧细胞膜是一种静态的统一结构如果细胞膜是静态的，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、运动等现象都难以解释。20世纪60年代，质疑静态模型（1）理由（2）推测质疑细胞膜是静态的观点，细胞膜应该能够流动。变形虫摄取草履虫酵母菌出芽生殖受精卵卵裂三、对细胞膜结构的探索三、对细胞膜结构的探索2.人鼠细胞融合实验（1970年）①方法：___________法(如图)。②现象：a．开始：一半发___________，另一半发___________。b．在37℃下经过40min后两种颜色的荧光___________。c．结论：细胞膜具有_________。荧光标记绿光荧光红色荧光均匀分布流动性三、对细胞膜结构的探索3.辛格和尼科尔森（1972年）①方法：新的观察和实验证据。②结果：提出为大多数人所接受的__________________。流动镶嵌模型辛格（S.J.Singer）尼科尔森(G.Nicolson)11970年荧光标记人鼠细胞融合显示细胞膜具有流动性19世纪末欧文顿推测膜由脂质组成20世纪初化学分析得知膜主要成分是脂质和蛋白质1925年证明细胞膜中的磷脂分子是双层的1959年电镜观察推测细胞膜为三层静态统一结构探究成分探究结构探究结构特点60年代观察蛋白质在脂质中的不均等分布1972年提出流动镶嵌模型三、对细胞膜结构的探索科学方法——提出假说细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。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，取决于它是否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合。观察现象提出假说进一步观察与实验修正完善接受四、流动镶嵌模型的基本内容1.细胞膜的组成2.细胞膜的基本支架3.蛋白质分子的分布主要由蛋白质和脂质组成

磷脂双分子层部分嵌入的蛋白质贯穿的蛋白质镶在表面的蛋白质全部嵌入的蛋白质体现膜结构的不对称性四、流动镶嵌模型的基本内容磷脂分子磷脂双分子层（基本支架）

蛋白质分子（以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中）糖蛋白糖脂糖被（识别、信息传递）细胞膜外细胞膜内这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用一层生物膜＝一层磷脂双分子层＝两层磷脂分子其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，具有屏障作用。细胞膜上的糖类思考：ABCD该模型的名称（

）①A为（

）②B为（

）③糖类和蛋白质结合形成C为()④糖类与脂质结合成D为()⑤膜的基本支架（

）⑥蛋白质的分布（

）⑦（

）边为膜的外表面磷脂双分子层蛋白质糖蛋白糖脂磷脂双分子层镶在表面、嵌入、贯穿上流动镶嵌模型细胞膜的结构特性：流动性原因：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：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1：细胞膜具有流动性的原因是什么？有什么意义？四、流动镶嵌模型的基本内容细胞膜的功能特性：选择透过性1.水分子极小，可以通过有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进行跨膜运输。思考2：既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？四、流动镶嵌模型的基本内容细胞膜功能把细胞和周围环境分隔开结构控制物质进出细胞进行细胞间信息交流化学成分结构模型通过体液的运输通过细胞膜直接接触通过相邻细胞间的通道脂质蛋白质糖类流动镶嵌模型课堂小结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。问题2：请推测脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞发挥作用？问题3：如何保证脂质体将药物送至特定细胞？问题1：为什么两类药物的包裹位置各不相同？在脂质体表面添加与靶细胞表面受体特异性识别的糖蛋白两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物可被包裹；脂质体的内部是水溶液环境，能在水中结晶的药物可被包裹。脂质体到达细胞后可能会与细胞膜发生融合，也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。书面作业：完成思维导图流动镶嵌模型成分：________、________和少量____