細胞膜的結構和功能課件 【教材精講精研】 高一上學期生物人教版（2019）必修1

教學目標核心素養(yǎng)1.概述細胞膜的主要功能。2.分析細胞膜結構的探索過程，領悟科學的過程和方法。3.了解流動鑲嵌模型的基本內容。生命觀念——通過對細胞膜的學習建立生命的結構與功能觀科學探究——領悟細胞膜結構探索過程的科學方法?？茖W思維——流動鑲嵌模型及其解讀。第1節(jié)細胞膜的結構和功能

1.鑒別動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液。用它染色時，死細胞會被染成藍色，而活細胞不會著色。討論1．為什么活細胞不能被染色，而死細胞能被染色？

活細胞的細胞膜具有選擇透過性，不被染色，死細胞的細胞膜失去控制物質進出細胞的功能，死細胞能被染成藍色。2．據(jù)此推測，細胞膜作為細胞的邊界，應該具有什么功能？細胞膜作為細胞的邊界，具有控制物質進出細胞的功能。注意：植物細胞的邊界也是細胞膜，不是細胞壁，因為細胞壁是全透性的。推測的原始海洋景觀圖將細胞與外界環(huán)境分隔開1膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關重要的階段。細胞膜保障了細胞內部環(huán)境的相對穩(wěn)定。細胞作為一個基本的生命系統(tǒng)，它的邊界就是細胞膜，也叫質膜。一、細胞膜的功能控制物質進出細胞2病毒、病菌廢物分泌物(抗體、激素)營養(yǎng)物質①②③④①②③表明細胞膜的控制作用具有普遍性；④有些病毒、病菌也能侵入細胞使生物體患病，表明細胞膜的控制作用具有相對性。激素（信息分子）內分泌細胞的激素（如胰島素），隨血液到達全身各處，與靶細胞的細胞膜表面的受體結合，將信息傳遞給靶細胞。3.進行細胞間的信息交流（1）通過細胞分泌化學物質間接傳遞信息(物質傳遞)。受體發(fā)出信號的細胞靶細胞與膜結合的信號分子受體信息從一個細胞傳遞給另一個細胞（例如精子和卵細胞之間的識別和結合），細胞識別得以實現(xiàn)的基礎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）通過相鄰細胞的細胞膜直接接觸傳遞信息。（接觸傳遞）相鄰兩個細胞之間形成通道，攜帶信息的物質通過通道進入另一個細胞。例如，高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用。（3）相鄰兩細胞之間形成通道，來傳遞信息（通道傳遞）胞間連絲細胞間的信息交流都依賴于信息分子和受體嗎？細胞膜的功能的總結是誰，隔開了原始海洋的動蕩是誰，奏鳴了生命的交響是誰，為我日夜守邊防是誰，為我傳信報安康。啊，偉大的細胞膜呀！沒有你，我會是何等模樣！與外界環(huán)境分隔開——控制物質進出——進行細胞間信息交流這些詩句說的是細胞膜的什么功能？除了以上提到的三種功能外，細胞膜還有細胞識別、保護細胞、參與細胞的運動、分泌等功能。（1）物質傳遞（2）接觸傳遞（3）通道傳遞●●細胞膜●●●●●●溶于脂質的物質●●不溶于脂質的物質二、對生物膜成分的探索(最初對膜成分的探索)相似相溶細胞膜的功能是由它的成分和結構決定的！二、對生物膜成分的探索(1、最初對膜成分的探索)最初對細胞膜成分的認識，是通過對現(xiàn)象的推理分析,還是通過膜成分的提取和檢測？從生理功能上入手，通過對現(xiàn)象的推理分析的。時間1895年科學家歐文頓實驗對植物細胞進行

實驗，發(fā)現(xiàn)溶于

的物質，容易穿過細胞膜；不溶于

的物質，不容易穿過細胞膜結論細胞膜是由_________組成的通透性脂質脂質脂質磷脂為什么用哺乳動物的紅細胞能制備出純凈的細胞膜呢？

因為哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核和眾多的細胞器。磷脂和膽固醇哺乳動物紅細胞注：圖中磷脂含有N元素。但并不是所有的磷脂都含有N元素。親水頭部疏水尾部磷脂分子在水-空氣界面的分布磷脂分子磷脂分子在水-空氣界面的分布磷脂分子在水-空氣界面的分布磷脂分子在水-空氣界面的分布磷脂分子在水-空氣界面的分布磷脂分子在水-空氣界面的分布磷脂分子在水-空氣界面的分布1.根據(jù)磷脂分子特點，解釋為什么磷脂在空氣—水界面上鋪展成單分子層？

因為磷脂分子頭部親水，尾部疏水，所以在空氣—水界面磷脂分子是頭部向下，與水面接觸，尾部則朝向空氣一面。磷脂分子在水環(huán)境中的分布水環(huán)境磷脂分子在水環(huán)境中的分布水環(huán)境磷脂分子在水環(huán)境中的分布水環(huán)境磷脂分子在水環(huán)境中的分布水環(huán)境磷脂分子在水環(huán)境中的分布水環(huán)境磷脂分子在水環(huán)境中的分布水環(huán)境磷脂分子在水環(huán)境中的分布AB水環(huán)境連續(xù)兩層排列細胞膜中排布因為磷脂分子有一個親水頭部和疏水尾部,疏水尾巴要聚集到一起,這就是疏水作用,這就使得親水的頭在外與水接觸,疏水的尾巴聚在里頭,形成穩(wěn)定的雙分子層結構。2．細胞內外均為水環(huán)境，磷脂分子在水中應如何分布？你如何解釋這一現(xiàn)象？如果是雞的紅細胞,單層分子的面積還是紅細胞的表面積的2倍？2連續(xù)的兩層(3)磷脂分子在細胞膜中排列方式探究不是。大大超過2倍，雞的紅細胞具有細胞膜、細胞核和多種具膜的細胞器。4、1935年，英國學者丹尼利(J.F.Danielli)和戴維森(H.Davson)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一水界面的表面張力。

由于人們已發(fā)現(xiàn)了油脂滴表面如果吸附有蛋白質成分則表面張力會降低，因此丹尼利和戴維森推測：細胞膜除含脂質分子外，可能還附有蛋白質。將磷脂分子置于水-苯的混合溶劑中，磷脂分子將會如何分布？如果將磷脂分子置于水——苯的混合溶劑中，磷脂的“頭部”將與水接觸，“尾部”與苯接觸，磷脂分子分布成單層。脂質蛋白質

糖類細胞膜的化學成分大約占50%大約占40%大約2%—10%總結：細胞膜的化學成分蛋白質在細胞膜行使功能時起著重要作用。功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數(shù)量越多。細胞膜蛋白種類：糖蛋白、受體蛋白、載體蛋白細胞膜主要成分是由脂質和蛋白質組成，還有少量的糖類。磷脂（最豐富）、膽固醇（動物細胞,少量）[例3]如圖是細胞間信息交流的方式，下列有關敘述不正確的是(

)A．該過程實現(xiàn)了細胞之間遠距離傳遞信息B．細胞膜上的受體是所有細胞間信息交流的必需結構C．位于靶細胞表面的受體具有識別激素等物質的作用D．圖中內分泌細胞分泌的激素等物質屬于信息分子答案無法解釋細胞的生長、變形蟲的變形運動

時間：1959年

人物：羅伯特森（J.D.Robertsen）

實驗：在電鏡下看到細胞膜由“暗—亮—暗”的三層

結構構成“三明治”結構模型有什么不足？把生物膜描述為靜態(tài)的剛性結構，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾。生物膜是由“蛋白質—脂質—蛋白質”的三層結構構成的靜態(tài)統(tǒng)一結構提出假說：三、對生物膜結構的探索資料2：1970年，細胞融合實驗：融合細胞細胞融合37℃40min正在融合的細胞紅色熒光染料標記膜蛋白綠色熒光染料標記膜蛋白人細胞小鼠細胞這一實驗以及相關的其他實驗證據(jù)表明，細胞膜具有流動性。時間：1972年人物：辛格和尼科爾森提出：生物膜的流動鑲嵌模型資料3：流動鑲嵌模型科學方法——提出假說細胞膜結構模型的探索過程，反映了提出假說這一科學方法的作用?？茖W家首先根據(jù)已有的知識和信息提出解釋某一生物學問題的一種假說，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。一種假說最終被接受被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和試驗結果相吻合。小結：對細胞膜成分和結構的探索歷程1970年熒光標記人鼠細胞融合顯示細胞膜具有流動性

19世紀末歐文頓推測膜由脂質組成20世紀初化學分析得知膜主要成分是磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。1925年證明細胞膜中的磷脂分子是雙層的1959年電鏡觀察推測細胞膜為三層靜態(tài)統(tǒng)一結構探究成分探究結構60年代觀察蛋白質在脂質中的不均等分布

1972年，辛格和尼科爾森提出流動鑲嵌模型四：流動鑲嵌模型磷脂分子蛋白質糖蛋白磷脂雙分子層磷脂分子觀察下圖思考討論①②③④糖類（1）圖中①名稱地位特點磷脂雙分子層基本支架具有屏障作用，水溶性分子或離子不能自由通過（2）圖中②名稱蛋白質分子存在形態(tài)蛋白質分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。（體現(xiàn)膜結構內外的不對稱性和流動性）特點大多數(shù)蛋白質可以運動。內部是磷脂分子的疏水端構成磷脂分子可以側向自由移動作用（3）圖中③作用名稱與細胞識別、細胞間的信息傳遞等有關（4）、生物膜的結構特性：流動性主要表現(xiàn)為構成膜的磷脂分子可以側向自由移動，膜中的蛋白質大多也能運動。（5）、生物膜的功能特性：選擇透過性糖被細胞膜上糖類分子，與蛋白質分子結合成糖蛋白（如④），與脂質結合成糖脂位于細胞膜外側位置①原因：對于細胞完成物質運輸、生長、分裂、運動等功能都是非常重要的。②生理意義：①結構基礎：膜上具有載體蛋白②生理控制物質進出細胞意義：1、磷脂雙分子層構成膜的基本支架磷脂的疏水尾部決定了水溶性極性分子或離子難以通過——屏障作用2、蛋白質分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中（1）鑲嵌的具體方式：嵌入、鑲或貫穿（2）功能越復雜的膜，蛋白質的含量越多3、4、膜具有流動性（1）原因：組成膜的磷脂分子（如側向移動）和大部分蛋白質分子可以運動（2）意義：總結、

流動鑲嵌模型的基本內容糖被：與細胞識別、信息交流有關。思考：膜內部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運輸呢？【答案】一是因為水分子極小，可以通過由于磷脂分子運動而產生的間隙；二是因為膜上存在水通道蛋白，水分子可以通過通道蛋白通過細胞膜。細胞膜的流動性對于細胞完成物質運輸、生長、分裂、運動等功能都是非常重要的。細胞壁四、細胞壁1.分布：2.成分：3.功能4.性質：無生物活性，是全透的植物、真菌及大多數(shù)原核細胞都有細胞壁植物---纖維素和果膠原核細胞---肽聚糖

真菌：幾丁質支持和保護為什么細胞壁不是植物細胞的邊界？

細胞壁對要進出細胞的物質沒有選擇性（即全透性），它不能保證細胞內部的穩(wěn)定。A．圖a中的藥物利用脂質體能與細胞膜融合的特點將藥物送入細胞B．脂質體膜與細胞膜成分類似，因而可推知脂質體膜也具有流動性C．可在脂質體膜上鑲嵌某種蛋白質，使脂質體與特定細胞起作用D．圖a中

是脂溶性藥物，圖b中

是能在水中結晶或溶解的藥物磷酸“頭”部是親水的，脂肪酸“尾”部是疏水的，故圖a中藥物是能在水中溶解或結晶的藥物，圖b中藥物是脂溶性藥物，磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等所組成的分子，下圖表示磷脂分子構成的脂質體，它可以作為藥物的運載體，將藥物運送到特定的細胞發(fā)揮作用。下列有關敘述錯誤的是(

)細胞膜的功能將細胞與外界環(huán)境分隔開控制物質進出細胞進行細胞間的信息交流細胞膜的成分脂質（磷脂）50%，蛋白質40%，糖類2%—10%細胞膜成分和結構的探索歷程流動鑲嵌模型的基本內容（1）、磷脂雙分子層（2）、蛋白質分子（3）糖被（4）結構特性（5）功能特性（1）通過細胞分泌化學物質間接傳遞信息。（2）通過相鄰細胞的細胞膜直接接觸傳遞信息。（3）相鄰兩細胞之間形成通道，來傳遞信息課堂總結練習與應用一、概念檢測1.基于對細胞膜結構和功能的理解，判斷下列相關表述是否正確。（1）構成細胞膜的磷脂分子具有流動性，而蛋白質是固定不動的。()（2）細胞膜是細胞的一道屏障，只有細胞需要的物質才能進入，而對細胞有害的物質則不能進入。()（3）向細胞內注射物質后，細胞膜上會留下一個空洞。(2.細胞膜的特性和功能是由其結構決定的。下列相關敘述錯誤的是（）A.細胞膜的脂質結構使溶于脂質的物質，容易通過細胞膜B.由于磷脂雙分子層內部是疏水的，因此水分子不能通過細胞膜C.細胞膜的蛋白質分子有物質運輸功能D.細胞的生長現(xiàn)象不支持細胞膜的靜態(tài)結構模型×××B二、拓展應用1.在解釋不容易理解的陌生事物時，人們常用類比的方法，將陌生的事物與熟悉的事物作比較。有人在解釋細胞膜時，把它與窗紗進行類比：窗紗能把昆蟲擋在外面，同時窗紗的小洞又能讓空氣進岀。你認為這種類比有什么合理之處，有沒有不妥當?shù)牡胤剑俊咎崾尽堪鸭毎づc窗紗進行類比,合理之處是說明細胞膜與窗紗一樣可以允許一些物質出入，阻擋其他物質出入。這樣的類比也有不妥之處。例如，窗紗是一種簡單的剛性的結構，功能較單純，細胞膜的結構和功能要復雜得多；細胞膜是活細胞的重要組成部分，活細胞的生命活動是一個主動的過程，而窗紗是沒有生命的，它只能是被動地在起作用。2.下圖是由磷脂分子構成的脂質體，它可以作為藥物的運載體，將其運送到特定的細胞發(fā)揮作用。在脂質體中，能在水中結晶的藥物被包在雙分子層中，脂溶性的藥物被包在兩層磷脂分子之間。（1）為什么兩類藥物的包裹位置各不相同？【答案】由雙層磷脂分子構成的脂質體，兩層磷脂分子之間的部分是疏水的，脂溶性藥物能被穩(wěn)定地包裹在其中；脂質體的內部是水溶液的環(huán)境，能在水中結晶的藥物可穩(wěn)定地包裹其中。（2）請推測：脂質體到達細胞后，藥物將如何進入細胞內發(fā)揮作用？【答案】由于脂質體是磷脂雙分子層構成的，到達細胞后可能