【區(qū)公開課】3.1細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

1、第二章第二章 細胞的基本結(jié)構(gòu)細胞的基本結(jié)構(gòu)第第1 1節(jié)節(jié) 細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能 體驗“卵黃膜” 雞蛋黃和蛋清之間被雞蛋黃和蛋清之間被什么樣的結(jié)構(gòu)分隔開？什么樣的結(jié)構(gòu)分隔開？雞蛋黃的邊界是什么？雞蛋黃的邊界是什么？細胞作為一個完整的系統(tǒng)，它的邊界是細胞膜。細胞作為一個完整的系統(tǒng)，它的邊界是細胞膜。探究新知：探究新知：膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要的階段。原始生命原始生命一、細胞膜的功能一、細胞膜的功能它將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開，產(chǎn)生了原始的細胞，并成為相對獨立的系統(tǒng)。細胞膜保障了細胞內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定。1 1、將細胞與外界環(huán)境分隔開來、將細胞與外界環(huán)境分隔開來 思考:聯(lián)系實驗、資

2、料和課本內(nèi)容回答問題并完成導(dǎo)學(xué)案 1、冷水和熱水泡莧菜現(xiàn)象分別是什么？這體現(xiàn)了細胞膜的什么功能？2、“臺盼藍染色法”中為什么活細胞不能被染色，而死細胞能染色？3、為什么卵細胞能通過卵黃膜從蛋清吸收營養(yǎng)？這些過程體現(xiàn)了細胞膜的什么功能？4、這一功能與“將細胞與外界環(huán)境分隔開“的功能矛盾嗎？5、這一功能是絕對的嗎？請舉例證明自己的觀點。 細胞需要的營養(yǎng)物質(zhì)可以從外界進入，細胞不需要的物質(zhì)不容易不容易進入細胞.營養(yǎng)物質(zhì)廢物有害物質(zhì)、病毒、病菌（控制的 相對性相對性）分泌物一、細胞膜的功能細胞膜的細胞膜的功能特點：功能特點： 具有選擇透過性具有選擇透過性2、控制物質(zhì)進出細胞 細胞形成的抗體、激素在細胞

3、內(nèi)合成后分泌到細胞外，細胞產(chǎn)生的廢物要排到細胞外，有用成分不會輕易流失 活細胞的細胞膜對物質(zhì)進入細胞具有控制作用?？刂谱饔檬窍鄬ο鄬Φ模翰《静【材芮秩爰毎股矬w患病激素激素3.3.進行細胞間的信息交流進行細胞間的信息交流靶細胞：靶細胞： 接受信號的細胞接受信號的細胞受體：受體： 靶細胞膜上與信號特異靶細胞膜上與信號特異性結(jié)合的位點性結(jié)合的位點（1 1）通過內(nèi)分泌細胞分泌的激素）通過內(nèi)分泌細胞分泌的激素( (化學(xué)物質(zhì)化學(xué)物質(zhì)) )間接間接傳遞信息。傳遞信息。發(fā)出信號的細胞發(fā)出信號的細胞靶細胞靶細胞與膜結(jié)合的信號分子與膜結(jié)合的信號分子受體受體 信息從一個細胞傳遞給另一個細胞（例如精子和卵細胞

4、之間的識別和結(jié)合）細胞識別得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)是細胞膜表面某些生物大分子（如糖蛋白、糖脂）提供的識別信息，使細胞可以識別同種與異種、同源與異源細胞（2 2）通過相鄰）通過相鄰細胞的細胞膜細胞的細胞膜直接接觸直接接觸傳遞信息傳遞信息(3)(3)相鄰細胞之間形成相鄰細胞之間形成通道通道 高等植物高等植物胞間連絲胞間連絲來傳來傳遞信息。遞信息。（直接交流）（直接交流）不需要受體的交流方式不需要受體的交流方式1.將細胞與外界環(huán)境分隔開2.控制物質(zhì)進出細胞3.進行細胞間細胞間的信息交流一、一、細胞膜的功能細胞膜的功能通過物質(zhì)傳遞通過物質(zhì)傳遞細胞間直接接觸細胞間直接接觸細胞間的通道（胞間連絲）細胞間的通道（胞間

5、連絲） 細胞膜的功能是由它的成分和結(jié)構(gòu)決定的，科學(xué)家細胞膜的功能是由它的成分和結(jié)構(gòu)決定的，科學(xué)家對細胞膜成分和結(jié)構(gòu)的認識經(jīng)歷了很長時間。對細胞膜成分和結(jié)構(gòu)的認識經(jīng)歷了很長時間。二、對細胞膜成分的探究18951895年年歐文頓歐文頓2020世紀初世紀初19251925年年戈特，格倫德爾戈特，格倫德爾19351935丹尼利，戴維森丹尼利，戴維森不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細胞膜細胞膜1、19世紀末，歐文頓用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細胞的透性進行過上萬次的實驗。從實驗現(xiàn)象能推測出什么呢？膜是由脂質(zhì)組成。二、對細胞膜成分的探究思考與討論:歐文頓認識到生物膜是由脂質(zhì)組成的

6、，是通過對實驗現(xiàn)象的推理分析還是通過膜成分的提取和鑒定？在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對膜的成分進行提取、分離和鑒定嗎？2、20世紀初，科學(xué)家將膜從哺乳動物的紅細胞中分離然后進行化學(xué)分析。細胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。哺乳動物成熟的紅細胞： 無細胞核、各種細胞器可制備得到純凈的細胞膜制膜方法：放入清水中，讓紅細胞吸水漲破再離心組成：組成：甘油甘油、脂肪酸脂肪酸和和磷酸磷酸三部分三部分親水親水“頭部頭部”（磷酸）（磷酸）疏水疏水“尾部尾部”（脂肪酸）（脂肪酸）如果有一個水槽，把磷脂分子鋪在水面上，它將如何在水空氣界面上排布？ 親水頭部分布在水中，而兩條疏水親水頭部分布在水中，而兩

7、條疏水尾受到水分子的排斥而朝向空氣中。尾受到水分子的排斥而朝向空氣中?？諝饪諝馑绻麛噭铀壑械乃仁沽字肿舆M入水溶液中，它又將如何分布？ 水水磷脂分子的疏水尾由于受到斥力而磷脂分子的疏水尾由于受到斥力而自發(fā)的聚集起來，形成一個脂分子自發(fā)的聚集起來，形成一個脂分子團，親水頭部向外，疏水尾部朝內(nèi)。團，親水頭部向外，疏水尾部朝內(nèi)。 思考：思考：正常情況下細胞膜一般處于什么環(huán)境？磷脂分子在細胞膜上會如何排布？ 假說：磷脂假說：磷脂分子形成分子形成兩兩層層，親水親水頭分別頭分別在在兩側(cè)兩側(cè)朝向朝向水溶液水溶液，疏水，疏水尾尾相對相對排列在內(nèi)排列在內(nèi)。 假說需要實驗證據(jù)的支持！假說需要實驗證據(jù)的支

8、持！3、1925年 兩位荷蘭科學(xué)家戈特和格侖德爾用丙酮丙酮從人的紅細胞紅細胞中抽提脂質(zhì)脂質(zhì)，在空氣-水界面上鋪展成單分子層 。結(jié)論：細胞中的結(jié)論：細胞中的磷脂分子磷脂分子必然排列為連續(xù)的必然排列為連續(xù)的兩層！兩層！ 測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍。 1935年 英國學(xué)者丹尼利和戴維森研究了細胞膜的張力。他們發(fā)現(xiàn)細胞的表面張力明顯低于油水界面的表面張力。由于人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)油脂滴表面如果吸附有蛋白質(zhì)吸附有蛋白質(zhì)成分則表面張力會降低成分則表面張力會降低。假說需要實驗證據(jù)的支持！假說需要實驗證據(jù)的支持！除了磷脂，細胞膜還含有別的物質(zhì)嗎？思考：假說：細胞膜除含磷脂分子外可能還附有蛋白質(zhì) 二、細胞

9、膜的成分脂質(zhì)脂質(zhì)主要主要糖類糖類 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)約約50% 50% 磷脂最豐富磷脂最豐富。 動物細胞膜中還含有膽固醇約約40% 40% 決定膜的功能。功能越復(fù)雜的細胞膜，蛋白質(zhì)的種類種類和數(shù)量數(shù)量越多。 2%10% 2%10% 參考P45，找出存在形式及功能+1、1959年羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜細胞膜清晰的暗暗亮亮暗暗的三層結(jié)構(gòu)。細胞膜結(jié)構(gòu)的電鏡照片三、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探究假說：“三明治模型”細胞膜由蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，亮層是脂質(zhì)、暗層是蛋白質(zhì)。特點：特點： 蛋白質(zhì)均勻的分布在蛋白質(zhì)均勻的分布在 磷脂雙分子層的兩側(cè)磷脂雙分子層的兩側(cè) 細胞膜是細胞膜是靜止靜止的結(jié)構(gòu)的

10、結(jié)構(gòu)思考：“三明治模型”是否存在不足？ 補充資料：補充資料： 1959年，羅伯特森在電鏡電鏡下看到了細胞膜清晰的暗亮暗暗亮暗的三層結(jié)構(gòu)，測定細胞膜的厚度為78nm，恰好是單層磷脂膜厚度的兩倍，而按照“三明治”模型，加上兩側(cè)的蛋白質(zhì)，膜的總厚度應(yīng)當(dāng)超過20nm。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)單位膜模型單位膜模型 根據(jù)電鏡測得的膜厚度，你認為電鏡證據(jù)能支持磷脂雙分子層的假說嗎？那么“三明治”三層結(jié)構(gòu)呢？蛋白質(zhì)如何排列呢？假說： 蛋白質(zhì)如果是不均勻地鑲嵌不均勻地鑲嵌在磷脂雙分子層中，才能不過多地增加膜的厚度。補充資料：補充資料： 電鏡冰凍蝕刻細胞膜示意圖 蛋白質(zhì)鑲在鑲在磷脂分子表面表面、嵌入其中嵌

11、入其中或貫穿貫穿于其間2、1970年，科學(xué)家做了“人鼠細胞熒光標(biāo)記融合實驗”證據(jù)表明：細胞膜的結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點具有流動性具有流動性熒光標(biāo)記熒光標(biāo)記 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)人細胞人細胞誘導(dǎo)誘導(dǎo)融合融合鼠細胞鼠細胞4040分鐘后分鐘后37370 0C C 1972年辛格（S. J. Singer）和尼克爾森（G. Nicolson）總結(jié)前人的研究成果，并且在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了新的生物膜模型流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。四、四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容磷脂雙分子層磷脂雙分子層磷脂分子磷脂分子蛋白質(zhì)分子蛋白質(zhì)分子糖蛋白糖蛋白糖脂糖脂1基本內(nèi)容（1）磷脂雙分子層磷脂

12、雙分子層構(gòu)成了膜的基本支架，磷脂雙分子層具有流動性流動性。（2）蛋白質(zhì)分子有的鑲在鑲在磷脂雙分子層表面表面，有的部分或全部嵌入嵌入磷脂雙分子層中中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。（3）大多數(shù)蛋白質(zhì)大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也是可以運動運動的。（4）在細胞膜的外膜的外表面有糖類分子，它和蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白，或與脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂糖脂，這些糖類分子叫作糖被糖被。與細胞識細胞識別、細胞間信息交流別、細胞間信息交流有關(guān)。2特點（1）鑲嵌性：鑲嵌性：膜的基本結(jié)構(gòu)是由磷脂雙分子層和鑲嵌蛋白構(gòu)成的。（2）流動性：流動性：膜結(jié)構(gòu)中的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)分子在膜中可做多種形式的移動。膜整體結(jié)構(gòu)也具有流動性。流動性具有重要生理意義，

13、物質(zhì)運輸、細胞融合等均與之相關(guān)。（3）不對稱性：不對稱性：膜兩側(cè)的分子性質(zhì)和結(jié)構(gòu)不相同。實驗、推理和想象提出假說實驗驗證提出假說實驗驗證建構(gòu)模型修正模型五、科學(xué)方法 最初依據(jù)實驗現(xiàn)象和已有的知識和信息，提出解釋某一生物學(xué)問題的一種假說，再用進一步的觀察與實驗對已建立的假說進行修正和補充。一種假說最終被接收或被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和實驗結(jié)果相吻合。提出假說:課堂小結(jié)遷移運用過渡頁水分子如何通過內(nèi)部疏水的磷脂雙分子層？水分子如何通過內(nèi)部疏水的磷脂雙分子層？細胞膜控制物質(zhì)進出細胞細胞膜控制物質(zhì)進出細胞小組活動：請結(jié)合流動鑲嵌模型，提出假說小組活動：請結(jié)合流動鑲嵌模型，提出假說2003年諾貝爾化學(xué)獎，授予了水通道蛋白的發(fā)現(xiàn)者年諾貝爾化學(xué)獎，授予了水通道蛋白的發(fā)現(xiàn)者彼得彼得阿格雷阿格雷證明水通道蛋白的作用證明水通道蛋白的作用短時間內(nèi)觀察到短時間內(nèi)觀察到細胞吸水膨脹細胞吸水膨脹短時間內(nèi)細胞無短時間內(nèi)細胞無明顯膨脹現(xiàn)象明顯膨脹現(xiàn)象將兩組細胞將兩組細胞置于清水中置于清水中實際應(yīng)用實際應(yīng)用藥物運輸藥物運輸背景：人體藥物有些是水溶性的、有些是脂溶性的。背景：人體藥物有些是水溶性的、有些是脂溶性的。 很多藥物注射進入人體后，通過血液運輸?shù)竭_細胞發(fā)揮作用。很多藥物注射進入人體后，通過血液運輸?shù)竭_細胞發(fā)揮作用。 但在體內(nèi)運輸過程中，藥物卻可能出現(xiàn)以下但在體內(nèi)運輸過程中，藥物卻可