细胞膜的结构和功能高一上学期生物人教版必修一

细胞壁细胞膜第1节

细胞膜的结构和功能细胞质细胞质基质细胞器第2节

细胞器之间的分工合作细胞核第3节

细胞核的结构和功能植物细胞亚显微结构模式图第三章

细胞的基本结构第1节细胞膜的结构和功能(第一课时)教学目标目标010203通过对细胞膜流动镶嵌模型的学习，培养模型与建模的科学思维方式。（科学思维）通过学习细胞膜成分和结构的探索历程，培养科学探究能力。（社会责任）通过对细胞膜的功能、组成和结构的学习，形成结构与功能相适应的生命观念。（生命观念）气泡是光亮的，里面只有空气。细胞是一个具有细胞膜、细胞核和细胞质的立体结构。光学显微镜下不能看见细胞膜，但是能够观察到细胞与外界环境之间是有界限的。你怎样区分显微镜视野中的气泡和细胞？光学显微镜下能看见细胞膜吗？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，所以活细胞没有被染色。死细胞的细胞膜失去选择透过性，台盼蓝可进入细胞，所以死细胞能够被染成蓝色。细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。2．据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？一、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原始海洋古细菌原始生命（一）将细胞与外界环境分隔开细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，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。营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）不需要、有害的物质（如细菌、病毒等）抗体、激素等细胞合成并分泌废物（CO2、尿素等）细胞代谢产生①细胞需要的物质—进入细胞②不需要或对细胞有害的物质—不容易进入细胞③抗体、激素等物质合成后可分泌到胞外；细胞产生的废物也要排到胞外④有些病毒、病菌也能侵入细胞细胞膜的功能特性：选择透过性一、细胞膜的功能（二）控制物质进出细胞靶细胞内分泌细胞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体液的传送一、细胞膜的功能（三）进行细胞间的信息交流——方式1：化学信号传递受体：1.化学本质：糖蛋白质2.作用：接受激素等化学物质的信号3.特点：专一性

（一种受体只能识别一种或者一类物质）发出信号的细胞靶细胞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。如，精子和卵细胞的识别。细胞发出的信号分子与靶细胞细胞膜外表面的受体结合。精子和卵细胞之间的识别和结合（视频）一、细胞膜的功能（三）进行细胞间的信息交流——方式2：接触传递与膜结合的信号分子受体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，高等植物的胞间连丝。一、细胞膜的功能（三）进行细胞间的信息交流

——方式3：相邻两细胞之间形成通道，来传递信息与外界环境分隔开控制物质进出进行细胞间信息交流除了以上提到的三种功能外，细胞膜还有细胞识别、保护细胞、参与细胞的运动、分泌等功能。（1）化学信号传递（2）接触传递（3）通道传递细胞膜的功能是由什么决定的呢？一、细胞膜的功能细胞膜功能对细胞膜成分的探索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实验。发现脂质更容易通过细胞膜。探索一：细胞膜非脂溶性物质脂溶性物质相似相溶原理实验现象：假说：脂质分子更容易通过细胞膜细胞膜是由脂质组成的20世纪初，科学家从哺乳动物成熟的红细胞分离出细胞膜，离心过滤并进行了化学分析分析表明：探索二：思考：为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？①无细胞壁，细胞容易吸水涨破；②无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多对细胞膜成分的探索实验：细胞膜的制备（1）原理：动物细胞放在清水里，细胞吸水胀破，

内容物流出即可离心得到细胞膜（2）材料：哺乳动物的成熟红细胞磷脂的一端为亲水的头部，两个脂肪酸一端为疏水的尾部头部亲水尾部疏水磷脂分子示意图磷脂分子结构式磷脂分子模型请根据磷脂分子的特点猜测其在空气与水界面上分布的模型。磷脂分子结构磷脂分子在空气与水界面上分布的模型推测和想象一下如果在细胞膜的两侧都有水的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？磷脂分子结构水水A水水B水水C亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水水水在细胞膜的两侧都有水的环境中磷脂分子的排布磷脂分子结构1925年荷兰科学家戈特(E.Gorter)和格伦德尔（F.Grendel)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。探索三:对细胞膜成分的探索细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层推断：脂质体脂单分子层微团建模活动：请根据磷脂分子的特点构建其在水中的分布的模型人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。到了20世纪30年代，科学家已经确定细胞膜中存在蛋白质探索四：1935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一水界面的表面张力。推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。对细胞膜成分的探索成分所占比例在细胞膜构成中的作用脂质约50%磷脂是构成细胞膜的重要成分，还有少量的胆固醇蛋白质约40%功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多糖类2~10%糖蛋白或糖脂，分布在细胞膜的外表面，糖被具有保护、润滑和细胞识别的作用脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？成分的归纳：思考：二、对细胞膜成分的探索2.细胞膜结构模型推测：所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，他结合其他科学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说：他把细胞膜描述为静态的统一结构。1.20世纪40年代，有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。细胞膜结构的电镜照片你赞同这种观点吗？该结构模型有什么不足？三、对细胞膜结构的探索20世纪60年代以后，人们对这一模型的异议增加了，不少科学家对于生物膜是静态的观点提出质疑。膜静态模型不能解释下列现象：细胞的生长、分裂、变形虫的变形运动等现象都是难以实现的。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。2.细胞膜结构模型推测：三、对细胞膜结构的探索3.人——鼠细胞融合实验

1970年，弗雷和埃迪登等科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。融合细胞细胞融合37℃40min正在融合的细胞红色荧光染料标记膜蛋白绿色荧光染料标记膜蛋白人细胞小鼠细胞这一实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性。实验方法：荧光标记法

三、对细胞膜结构的探索时间：1972年桑格和尼克森提出了新的生物膜模型

——流动镶嵌模型，为多数人所接受。概括出生物膜流动镶嵌模型的基本内容？4.流动镶嵌模型

三、对细胞膜结构的探索1.生物膜的基本支架：磷脂双分子层2.蛋白质在脂质上的分布方式：镶在表层、嵌入双分子层、贯穿双分子层，体现了膜结构内外的不对称性。具有一定的流动性具有一定的流动性四、流动镶嵌模型的基本内容3.生物膜的结构特点：4.生物膜的功能特点：具有选择透过性具有一定的流动性细胞膜外表面，有糖类分子与蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。5.糖被：（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。）四、流动镶嵌模型的基本内容细胞膜结构脂质磷脂:（主要）磷脂双分子层，构成细胞膜（生物膜）的基本支架胆固醇：（少量，动物细胞膜具有）蛋白质或镶、或嵌、或贯穿于磷脂双分子中膜功能主要承担者糖类：与蛋白质形成糖蛋白，与脂质形成糖脂课堂小结实验、推理和想象提出假说实验验证提出假说实验验证建构模型修正模型科学方法

最初依据实验现象和已有的知识和信息，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。一种假说最终被接收或被否定，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。

提出假说利用废旧物品制作生物膜模型(成果展示)1.下图是某肌肉细胞细胞膜的亚显微结构模式图，①~③表示物质。下列有关说法错误的是（）A．②③在细胞膜上是可以运动的B．细胞识别与物质①有关C．②在细胞膜上的分布是不均匀的D．细胞中③的单分子层面积等于该细胞表面积的两倍实战训练

选项实验结论A荧光标记的人鼠细胞融合实验细胞膜具有选择透过性B红细胞膜中脂质铺展成单分子层后是红细胞表面积的2倍细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层C细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力细胞膜中可能还含有蛋白质D脂溶性物质更易通过细胞膜细胞膜是由脂质组成的实战训练

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(

)3.细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是(

)A．细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，因此脂溶性物质容易通过B．磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜C．分布在细胞膜上的蛋白质分子，有的具有物质运输功能D．细胞膜的静态结构模型无法解释细胞的生长、变形等现象实战训练

4.研究发现新型肺炎冠状病毒(COVID­19)外有包膜，这层包膜主要来源于宿主细胞膜。包膜还含有病毒自身的糖蛋白，其中糖蛋白S可与人体细胞表面的受体蛋白ACE2结合，从而使病毒识别并侵入其宿主细胞。下列相关说法不正确的是(

)A．COVID­19的糖蛋白S存在于细胞膜上B．人体细胞表面的受体蛋白ACE2可能是糖蛋白C．糖蛋白S与受体蛋白ACE2结合过程不能体现细胞膜可以进行细胞间的信息交流D．高温使COVID­19的蛋白质变性，变性后蛋白质能与双缩脲试剂发生颜色反应实战训练

A．该技术说明细胞膜具有一定的流动性B．应用该技术可以测定膜上单个蛋白质的流动速率C．降低实验温度，漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将延长D．若不用激光照射淬灭，而是细胞膜的两部分分别被绿色和红色荧光材料标记，则一段时间后两种颜色的荧光会均匀分布6.荧光漂白恢复技术在细胞生物学中具有重要的应用，包括三个步骤：绿色荧光染料与膜上的蛋白质结合，细胞膜上呈现一定强度的绿色；激光照射淬灭(漂白)膜上部分绿色荧光；检测淬灭部位荧光再现速率。利用该技术测得膜上受激光照射部位的荧光强度和时间的关系如图所示，下列说法不正确的是(

)A．①在细胞膜的外侧，该物质可能与细胞间的识别有关B．②含有磷元素，该物质参与构成细胞膜的基本支架C．③是胆固醇，该物质可促进血液中葡萄糖的运输D．④可能具有催化功能，⑤是细胞骨架7.如图为动物细胞膜的流动镶嵌模型，①～④表示物质，其中③是一种脂质。下列叙述不正确的是(

)A．实验室常用鸡、猪的成熟红细胞，放在清水中涨破后，

可通过差速离心的方法收集到较为纯净的细胞膜B．细胞间的识别与①有关，细胞癌变后①含量增加C．电子显微镜下，细胞膜呈现亮－暗－亮三层，

说明细胞膜由蛋白质－脂质－蛋白质三层组成D．如果图示为红细胞膜，则O2的运输方向是甲→乙或乙→甲；

如果图示为肝细胞膜，则CO2的运输方向只有乙→甲9．如图为某细胞膜结构，下列说法正确的是(

)实战训练

2.科学家将哺乳动物成熟的红细胞放入蒸馏水中，造成红细胞破裂，出现溶血现象，再将溶出细胞外的物质冲洗掉，剩下的结构在生物学上称为“血影”，其主要成分是（）无机盐、蛋白质B.蛋白质、糖类C.脂肪、蛋白质D.脂质、蛋白质3.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