【課件】細胞膜的結構和功能課件2022-2023學年高一上學期生物人教版必修1

第1節(jié)細胞膜的結構和功能第三章細胞的基本結構牛胰島素結晶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，臺盼藍是細胞不需要的物質，不易通過細胞膜。因此活細胞不被染色，死細胞的細胞膜失去控制物質進出細胞的功能，臺盼藍能通過細胞膜進入細胞，死細胞能被染成藍色。問題探討2、據(jù)此推測，細胞膜作為細胞的邊界，應該具有什么功能？國家的邊界：邊防線等人體的邊界：皮膚和黏膜細胞的邊界：細胞膜/質膜注意：植物細胞的邊界也是細胞膜，不是細胞壁，因為細胞壁的作用是支持和保護用以維持細胞形狀,具有全透性，并不能控制物質進出細胞,所以不是真正的邊界。細胞質纖毛細胞膜細胞壁鞭毛核糖體擬核推測的原始海洋景觀圖一、細胞膜的功能1、將細胞與外界環(huán)境分隔開

_________是生命起源過程中至關重要的階段，它將生命物質與外界環(huán)境分隔開，產生了原始的細胞，并成為_________的系統(tǒng)。膜的出現(xiàn)相對獨立相對穩(wěn)定細胞膜將生命物質與外界環(huán)境分隔開，保障了細胞內部環(huán)境的________。（1）膜的出現(xiàn)在進化方面的意義：（2）膜的出現(xiàn)對細胞本身的意義：草履蟲一、細胞膜的功能2、控制物質進出細胞不需要、有害的物質（如細菌、病毒等）_____________細胞膜的控制作用是相對的細胞營養(yǎng)物質（氨基酸、葡萄糖等）廢物（CO2、尿素等）不容易進入抗體、激素等細胞合成并分泌細胞代謝產生（DNA等）×激素內分泌細胞的激素（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。（1）物質傳遞：通過細胞分泌化學物質完成間接信息交流一、細胞膜的功能3、進行細胞間的信息交流化學本質：糖蛋白、糖脂作用：接受激素等化學物質信號特點：專一性（一種受體只能識別一種或者一類物質）受體（2）接觸傳遞：通過相鄰兩個細胞的細胞膜直接接觸傳遞信息相鄰兩個細胞的細胞膜接觸，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）。一、細胞膜的功能3、進行細胞間的信息交流發(fā)出信號的細胞靶細胞與膜結合的信號分子受體精子和卵細胞之間的識別和結合（3）通道傳遞：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。胞間連絲一、細胞膜的功能3、進行細胞間的信息交流細胞間的信息交流都依賴于信息分子和受體嗎？提示：一定依賴于信息分子傳遞信息，但不一定需要受體，如高等植物細胞之間的胞間連絲。因此胞間連絲既有物質運輸?shù)淖饔?，又有信息交流的作用●●細胞膜●●●●●●溶于脂質的物質●●不溶于脂質的物質二、對細胞膜成分的探索發(fā)現(xiàn)：推測：細胞膜是由脂質組成的實驗：時間：1895年

人物：歐文頓（E.Overton）用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行了上萬次實驗溶于脂質的物質更容易通過細胞膜,不溶于脂質的物質不容易穿過細胞膜科學家利用哺乳動物的紅細胞，制備出純凈的細胞膜，進行化學分析。組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。為什么要用哺乳動物的紅細胞來制備出純凈細胞膜呢？①動物細胞無細胞壁，更易吸水脹破。②哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核和眾多的細胞器。結論：實驗：細胞膜具體是由哪些脂質組成呢？二、對細胞膜成分的探索分子模型磷脂分子結構式分子示意圖磷脂的一端為親水的頭，兩個脂肪酸一端為疏水的尾，多個磷脂分子在水中總是自發(fā)地形成雙分子層。細胞膜中的磷脂分子必然排列成連續(xù)的兩層。推斷：S1實驗：時間：1925年

人物：荷蘭科學家戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細胞膜中提取脂質，在空氣—水界面上鋪成單分子層，測得單層分子的面積恰為紅細胞表面積的2倍。S2二、對細胞膜成分的探索S2＝2S1在水中形成的磷脂雙分子層模式圖推測：實驗：時間：1935年

人物：英國學者丹尼利和戴維森丹尼利和戴維森研究細胞膜張力，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)了油脂表面如果附有蛋白質成分，則表面張力會降低。細胞膜除含脂質分子外，可能還附有蛋白質。除磷脂外，細胞膜還有無其它成分？二、對細胞膜成分的探索思考·討論因為磷脂分子的“頭部”親水，尾部疏水，所以在水-空氣的界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸，“尾部”則朝向空氣的一面。科學家因測得從紅細胞中提取的脂質，鋪成單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍，才得出膜中的脂質必然排列為連續(xù)的兩層這一結論。2、根據(jù)磷脂分子的特點解釋，為什么磷脂在空氣一水界面上鋪展成單分子層？科學家是如何推導出“脂質在細胞膜中必然排列為連續(xù)的兩層”這一結論的？思考·討論由于磷脂分子有親水的“頭部”和疏水的“尾部”，在水溶液中，朝向水的是“頭部”，“尾部”受水的排斥。當磷脂分子的內外兩側均是水環(huán)境時，磷脂分子的“尾部”相對排列在內側，“頭部”則分別朝向兩側水的環(huán)境，形成磷脂雙分子層。細胞的內外環(huán)境都是水溶液，所以細胞膜磷脂分子的“頭部”向著膜的內外兩側而“尾部”相對排在內側，形成磷脂雙分子層。3、磷脂分子在水中能自發(fā)地形成雙分子層，你如何解釋這一現(xiàn)象？由此，你能否就細胞膜是由磷脂雙分子層構成的原因作出分析？水水思考·討論4、如果將磷脂分子置于水-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。將人的肝細胞中的磷脂全部提取出來，鋪成單分子層，其面積是肝細胞表面積的2倍嗎？為什么？提示：不是。大大超過2倍，肝細胞具有細胞膜、細胞核和多種具膜的細胞器。細胞膜的成分脂質(約50%)蛋白質(約40%)糖類(2%-10%)磷脂最豐富，動物細胞膜還有少量的膽固醇在細胞膜行使功能時起重要作用；功能越復雜的細胞膜，種類和數(shù)量越多與蛋白質或脂質分子結合形成糖蛋白或糖脂，分布在細胞膜的外表面脂質、蛋白質、糖類是如何組成細胞膜的呢？細胞膜結構的電鏡照片（放大400000倍）三、對細胞膜結構的探索提出假說：實驗：時間：1959年

人物：羅伯特森用電鏡了觀察到了清晰的細胞膜照片，看到了暗－亮－暗的三層結構,蛋白質電子密度高，電鏡下顯暗帶，磷脂分子電子密度低呈亮帶細胞膜都是由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構構成，電鏡下看到的中間的亮層是脂質分子，兩邊的暗層是蛋白質分子。靜態(tài)的統(tǒng)一結構變形蟲捕獲兩個草履蟲細胞分裂時間：20世紀60年代以后提出質疑：不能行使細胞膜的復雜功能，不能解釋細胞的生長、變形蟲的運動三、對細胞膜結構的探索白細胞吞噬細菌實驗：科學家用綠色熒光染料標記小鼠細胞表面蛋白質分子，用紅色熒光染料標記人細胞表面的蛋白質分子，將小鼠細胞和人細胞融合。發(fā)現(xiàn)：這兩個細胞剛融合時，融合細胞一半發(fā)綠色熒光，另一半發(fā)紅色熒光；在37℃下經(jīng)過40min，兩種顏色的熒光均勻分布。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結論：細胞融合實驗以及相關的實驗證明細胞膜具有流動性。(結構特性）時間：1970年三、對細胞膜結構的探索熒光標記法是利用熒光蛋白或熒光蛋白基因作為標志物對研究對象進行分析的方法，常用的熒光蛋白有綠色和紅色兩種顏色時間：1972年理論：提出生物膜模型——流動鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受三、對細胞膜結構的探索

人物：辛格和尼科爾森科學方法——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。1.1895年，歐文頓的實驗和推論：細胞膜是由______組成的；2.通過制備純凈的動物細胞膜，進行化學分析得知組成膜的脂質有_____和_____；3.1925年，荷蘭科學家戈特和格倫德爾用_____提取脂質，推斷：細胞膜中的磷脂分子必然排列為____________；4.1935年，英國學者丹尼利和戴維森通過研究細胞的________，推測：細胞膜除含脂質分子外，可能還附有_______；5.1959年，羅伯特森通過在電鏡下看到的_________三層結構，提出假說：所有生物膜都由________________三層結構構成；把細胞膜描述為_______統(tǒng)一結構；6.1970年，熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗，指出細胞膜具有

________；7.1972年，辛格和尼科爾森提出了_______________。脂質探究歷程小結磷脂膽固醇丙酮連續(xù)的兩層表面張力蛋白質暗-亮-暗蛋白質-脂質-蛋白質靜態(tài)流動性流動鑲嵌模型四、流動鑲嵌模型的基本內容1.細胞膜主要是由________和___________構成的；磷脂分子磷脂雙分子層的內部是磷脂分子的______端，____________或_______不能自由通過，因此具有_____作用；蛋白質分子2._______________是膜的基本支架；磷脂雙分子層3.蛋白質分子以不同方式_____在磷脂雙分子層中；疏水水溶性分子離子屏障鑲嵌蛋白質有的____在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部____入磷脂雙分子層中，有的____于整個磷脂雙分子層；鑲嵌貫穿4.細胞膜不是靜止不動的，而是具有_______________；一定的流動性細胞膜流動性的具體表現(xiàn)（具有流動性的原因）：構成膜的磷脂分子可以_____________，膜中的蛋白質______________；側向自由移動大多也能運動細胞膜流動性的意義：對于細胞完成_________、_______、______、_______等功能都是非常重要的；物質運輸生長分裂運動①___________②___________③___________④___________⑤___________A、B中_____為細胞外側_____為細胞內側糖蛋白蛋白質磷脂雙分子層糖被磷脂分子AB細胞膜的外表面還有糖類分子，和蛋白質分子結合形成的糖蛋白，或與脂質結合形成的糖脂，這些糖類分子叫作糖被。糖被與細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能有密切關系。糖脂既然膜內部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運輸呢？P45一是因為水分子極小，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膜。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細胞膜的特性1.細胞膜的功能特性：____________；細胞膜具有選擇透過性與其上的________有關，主要是與載體蛋白有關；例如利用___________鑒定細胞死活；2.細胞膜的結構特性：_________________；選擇透過性蛋白質臺盼藍染液具有一定的流動性細胞膜具有一定的流動性主要因為：_______________________________________________________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細胞膜流動性的主要影響因素：________溫度

在適宜的溫度范圍內，隨外界溫度升高，細胞膜的流動性增強，但溫度超出一定范圍，會導致細胞膜結構被破壞(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，細胞膜上會留下個空洞。()(4)植物細胞之間的胞間連絲具有物質運輸?shù)淖饔?

)(5)細胞膜上的受體是細胞間信息交流所必需的結構(

)×××√×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出。你認為這種類比有什么合理之處，有沒有不妥當?shù)牡胤?

把細胞膜與窗紗進行類比,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?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,?窗紗是沒有生命的,它只能是被動地在起作用。右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?由雙層磷脂分子構成的脂質體,兩