3.1 細胞膜的結構和功能課件高一上學期生物人教版（2019）必修1

第三章細胞的基本結構國家的邊界：邊防線等人體的邊界：皮膚和黏膜細胞的邊界——細胞膜（質(zhì)膜）植物細胞動物細胞課堂導入科學家用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質(zhì)注入變形蟲體內(nèi)，伊紅很快擴散到整個細胞，卻不能逸出細胞。細胞作為一個完整的系統(tǒng)，它有邊界。

其邊界就是細胞膜。問題探討細胞膜的功能1將細胞和外界環(huán)境分開【思考】細胞膜作為系統(tǒng)的邊界，它在細胞的生命活動中起什么作用？無機物→簡單有機物→復雜有機物→原始生命體意義：保持細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定問題探討鑒別動物細胞是否死亡，通常使用臺盼藍染液。用它染色之時死細胞會被染成為藍色，而活細胞則不會著色。1.為何活細胞不能被染色而死細胞能夠被染色？2.據(jù)此可以推測，細胞膜作為細胞的邊界應該具有什么功能？控制物質(zhì)進出為什么用涼水洗莧菜水不變色，而炒或者煮湯汁都會變紅？可能原因是什么，這一現(xiàn)象與細胞膜的功能有什么關系？2控制物質(zhì)進出細胞以上說明細胞膜有________性，控制作用是_____的選擇透過相對不容易進入抗體、激素等資料4：施萊登和施旺在細胞學說中強調(diào)“細胞既是一個相對獨立的單位，又和其他細胞構成的整體起作用”。由此說明多細胞生物體的生命活動必須依賴于細胞之間的協(xié)調(diào)配合才能完成?！舅伎肌考毎g是如何實現(xiàn)協(xié)調(diào)配合的？【思考】細胞之間信息交流的方式有哪些？3進行細胞間的信息交流3進行細胞間的信息交流受體：蛋白質(zhì)（1）間接交流：細胞分泌化學物質(zhì)（如激素），通過膜表面的受體傳遞信息糖尿病---信息傳遞異常引起的疾病3進行細胞間的信息交流靶細胞發(fā)出信號的細胞與膜結合的信號分子膜上接受信號分子的受體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。（2）直接交流：細胞膜的接觸強調(diào)：只有同種生物的精子和卵細胞能夠識別和結合。思考：所有細胞間的信息交流都需要膜上的受體嗎？胞間連絲（3）植物細胞通過

傳遞信息。通道（胞間連絲）筆記：通道交流不需要細胞膜上的受體3進行細胞間的信息交流細胞膜的功能1.將細胞與外界環(huán)境分隔開2.控制物質(zhì)進出細胞3.進行細胞間的信息交流【思考】細胞膜的功能是由什么決定的？結構→功能間接交流直接交流通道交流膜功能小結：1.對玉米種子的實驗處理和觀察現(xiàn)象如下，該實驗結果說明實驗處理將玉米種子浸泡15小時，從中央縱切后，用稀釋紅墨水染色將浸泡的玉米種子煮熟，從中央縱切后，用稀釋紅墨水染色實驗現(xiàn)象胚細胞著色淺胚細胞著色深A.細胞膜具有流動性B.紅墨水能自由進出玉米細胞C.細胞膜具有全透性D.活的細胞膜具有控制物質(zhì)進出的作用√2.(2020·天津高一期末)下列不屬于細胞間信息交流方式的有A.精子和卵細胞相互接觸完成受精作用B.內(nèi)分泌細胞分泌的激素經(jīng)血液運輸并作用于組織細胞C.細胞膜將細胞與外界環(huán)境分隔開D.植物細胞間有胞間連絲，是植物細胞進行信息交流的方式√▌哺乳動物受精過程，精子能夠與卵細胞相互識別，卵子部分開放給予精子的頭部進入，這一現(xiàn)象體現(xiàn)細胞膜能（）A.保證細胞與外界環(huán)境分隔開B.保障細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定C.控制物質(zhì)進出細胞D.進行細胞間的信息交流▌在處理污水時，人們設計出一種膜結構，有選擇地將重金屬離子阻擋在膜的一側(cè)，以降低重金屬離子對水的污染。這是試圖模擬細胞膜的（）。A.將細胞與外界環(huán)境分隔開的功能B.控制物質(zhì)進出細胞的功能C.進行細胞間信息交流的功能

D.具有免疫作用的功能DB?實戰(zhàn)演練▌下列關于細胞膜的功能的敘述，正確的是()A.細胞間的信息交流,大多與細胞膜的結構和功能有關B.細胞膜上的受體是細胞間信息交流所必需的結構C.細胞膜的主要成分是磷脂，蛋白質(zhì)和糖類D.細胞膜作為系統(tǒng)的邊界，嚴格控制物質(zhì)進出細胞，細胞不需要的東西不能到達細胞內(nèi)。▌如圖為細胞間信息交流的一種方式，下列敘述不正確的是（）。A.圖中反映了細胞膜具有細胞間信息交流的功能B.圖中乙細胞表示靶細胞C.圖中a表示信號分子（如激素）D.圖中b表示細胞膜上的載體AD?實戰(zhàn)演練細胞膜非脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)膜是由脂質(zhì)組成的相似相溶原理【資料1】1895年歐文頓：多種物質(zhì)對膜的通透性實驗，溶于脂質(zhì)的物質(zhì)容易通過細胞膜，不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，不容易通過細胞膜?！舅伎肌繗W文頓對細胞膜的組成成分作出怎樣的推測？1細胞膜成分的探索請從下面細胞中選出符合研究細胞膜的細胞，并說明理由：哺乳動物成熟的紅細胞高等動物細胞高等植物細胞細菌細胞雞（鳥類）血紅細胞原核細胞沒有核膜和細胞器膜，但是有細胞壁（支原體除外），所以也不能用原核生物制備細胞膜注【思考】為什么選擇哺乳動物成熟紅細胞來制備細胞膜？①無細胞壁，細胞容易吸水漲破；②無細胞核和眾多的細胞器，易制得純凈的細胞膜?！举Y料2】科學家利用哺乳動物成熟紅細胞作為實驗材料，制備出純凈的細胞膜，并對細胞膜的成分進行分析，得出組成細胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。磷脂是組成細胞的主要脂質(zhì)，是一種由甘油、脂肪酸、和磷酸等所組成的分子。它有一個親水磷酸“頭”部，和一個疏水的脂肪酸的“尾”部。磷脂膽堿磷酸甘油脂肪酸親水的“頭部”與水接觸，疏水的“尾巴”遠離水，朝向空氣的一面，在水空氣界面上鋪展成單分子層。材料:1917年朗繆爾將磷脂與水混合，發(fā)現(xiàn)磷脂分子排列成了單層，而且其磷酸基團的極性頭部浸入水中，疏水端浮于水面。空氣和水界面上單分子排布【資料3】1925年，兩位荷蘭科學家戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細胞中提取脂質(zhì)，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?！締栴}1】該實驗得出了怎樣的推論？水水【問題2】細胞膜上的磷脂分子是怎樣排列的？水水1層細胞膜含2層磷脂分子教材深挖：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？大大超過2倍，肝細胞具有多種具膜的細胞器和細胞核空氣和水界面上單分子排布攪動后水溶液中形成球狀的微團雙層脂分子的球形脂質(zhì)體實驗及其結果：1925年，科學家將紅細胞中脂質(zhì)在空氣-水界面上鋪展成單分子層，測得単分子層的面積為紅細胞的表面積的2倍。實驗結論：科學家推測，細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。思考：①用其他真核細胞（除哺乳動物成熟紅細胞）做上述實驗，若磷脂單分子層的面積為2S，則細胞表面積為_______S(”大于“、”小于“、”等于“)②用細菌細胞做上述實驗，若細胞表面積為S，則磷脂單分子層的表面積_______2S(”大于“、”小于“、”等于“)小于等于思考：磷脂分子在水中將會如何分布？脂質(zhì)體脂單分子層微團任務2：對細胞膜成分的探索表面積=S脂質(zhì)單分子層面積=2S推測對細胞膜的成分的探索CThesearchforthecompositionofcellmembranes思考：①用其他真核細胞（除哺乳動物成熟紅細胞）做上述實驗，若磷脂單分子層的面積為2S，則細胞表面積為_______S（“大于”、“小于”、“等于”。）②用細菌細胞做上述實驗，若細胞表面積為S，則磷脂單分子層的表面積______2S（“大于”、“小于”、“等于”）小于等于討論：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?！举Y料4】1935年，英國學者丹尼利和戴維森發(fā)現(xiàn)細胞表面張力明顯低于油水界面的表面張力；當時人們已經(jīng)知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白質(zhì)，其表面張力降低?！舅伎肌恳陨腺Y料說明細胞膜中還可能含有什么物質(zhì)？推測：細胞膜除含有脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。細胞膜_____（約50%）_______（約40%）：糖類（2%～10%）_____（主要

）膽固醇(動物細胞膜具有)與細胞膜功能密切相關脂質(zhì)磷脂蛋白質(zhì)C、H、O+N（+P、N）細胞膜的成分羅伯特森的實驗:電鏡下細胞膜的暗--亮--暗的三層結構。細胞膜結構的電鏡照片生物膜是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”構成的三層靜態(tài)統(tǒng)一結構。假說：三明治模型對細胞膜結構的探索不能解釋細胞的生長、白細胞吞噬細菌、受精時細胞融合等。實驗：將人和鼠的細胞膜蛋白質(zhì)用不同熒光染料標記后融合。對細胞膜成分的探索結論：蛋白質(zhì)分子是可以運動的,說明細胞膜具有一定的流動性在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎上，1972年辛桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型——流動鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。對細胞膜結構的探索【提出假說】細胞膜結構的探索過程，反映了提出假說這一科學方法的作用?？茖W家首先根據(jù)已有的知識信息，提出解釋某一生物學問題的一種假說，再進一步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果相吻合！【科學方法】【自主學習】閱讀教材P44—P45關于流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容，回答下列問題：1.細胞膜的基本支架是什么？

2.蛋白質(zhì)在細胞膜上如何分布？3.細胞膜具有流動性的原因是什么？4.什么叫糖蛋白？有什么功能？①A為_____________，是膜的基本支架；②B為____________，鑲嵌在磷脂雙分子層中：有的_______在表面，有的部分或全部______，有的______磷脂雙分子層；③細胞膜具有______性：磷脂分子側(cè)向自由移動，大多數(shù)蛋白質(zhì)可以運動；④糖類和蛋白質(zhì)結合形成C()，與脂質(zhì)結合成D()，這些糖類叫作_______，和細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能有關。磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子鑲嵌入貫穿流動糖蛋白糖脂糖被流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容

與生活中的聯(lián)系：癌癥——21世紀的“第一殺手”細胞膜的組分并不是不可變的，如細胞癌變過程中，細胞膜組分發(fā)生變化，糖蛋白含量下降，產(chǎn)生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物質(zhì)。1、細胞膜的流動鑲嵌模型與蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結構模型的不同有哪些？2、如何判斷細胞膜的外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面？3、細胞膜有幾層磷脂雙分子層？幾層磷脂分子？線粒體呢？問題探討：流動鑲嵌模型認為：1.組成膜的分子是可以運動的；2.蛋白質(zhì)在膜中的分布是不均勻的。細胞膜外側(cè)有糖蛋白。1層磷脂雙分子層；2層磷脂分子。線粒體：2層磷脂雙分子層；4層磷脂分子。既然膜內(nèi)部是疏水的，水分子為什么能跨膜運輸？一是因為水分子極小，可以通過由于磷脂分子運動而產(chǎn)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。1、膜的基本支架——磷脂雙分子層。（磷脂和蛋白質(zhì)分子是可以運動的，具有流動性。）2、蛋白質(zhì)分子有的鑲在表面、有的嵌入其中、有的貫穿在磷脂雙分子層。（體現(xiàn)膜結構內(nèi)外的流動性和不對稱性）3、膜在結構特性上：流動性膜的功能特性：選擇透過性流動鑲嵌模型的總結4、功能越復雜的細胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。膜的脂質(zhì)中磷脂含量最多。細胞壁具有全透性，無法在細胞壁內(nèi)制造一個穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，因此細胞壁不是細胞的生命系統(tǒng)的邊界。細菌細胞壁肽聚糖植物細胞壁纖維素和果膠真菌細胞壁幾丁質(zhì)☆溶菌酶可水解肽聚糖而不能水解幾丁質(zhì)，所以溶菌酶能殺死細菌，卻對真菌基本沒作用。拓展：細胞壁的成分與功能利用生活中的廢舊物品，嘗試制作立體的生物膜結構模型。課外制作：細胞膜成分與結構功能2.控制物質(zhì)相對進出3.信息交流1.將細胞與外界分隔脂質(zhì)蛋白質(zhì)糖類磷脂雙分子層-基本支架鑲、嵌入、貫穿糖蛋白和糖脂功能特點結構特點（選擇透過性）（流動性）【課堂小結】概念圖二、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(zhì)出入,阻擋其他物質(zhì)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。二、拓展應用2.右下圖是由磷脂分子構成的脂質(zhì)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(zhì)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(zhì)體,兩層磷脂分?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(zhì)體的內(nèi)部是水溶液的環(huán)境,能在?中結晶的藥物可穩(wěn)定地包裹其中。二、拓展應用2.右下圖是由磷脂分子構成的脂質(zhì)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(zhì)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。(2)請推測：脂美質(zhì)體到達細胞后，藥物將如何進入細胞內(nèi)發(fā)揮作用?由于脂質(zhì)體是磷脂雙分子層構成的,到達細胞后可能會與細胞的細胞膜發(fā)?融合,也可能會被細胞以胞吞的方式進入細胞,從而使藥物在細胞內(nèi)發(fā)揮作用?！獭?1)細胞膜的成分為脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類(2013北京卷)(2)構成膜的脂質(zhì)主要是磷脂、脂肪和膽固醇(2010·山東卷)(3)細胞膜含有糖脂和糖蛋白(2011海南卷)(4)變形蟲和草履蟲的細胞膜基本組成成分不同(2012廣東卷)(5)生物膜的特定功能主要由膜蛋白決定(2010山東卷)(6)胰島B細胞分泌胰島素依賴于細胞膜的流動性(2010全國卷)(7)細胞膜上的大多數(shù)蛋白質(zhì)是可以運動的(2011海南卷)√×√√√3.對細胞膜成分和結構的探索經(jīng)歷了漫長的過程，下列結論或假說對應錯誤的是A.根據(jù)脂溶性物質(zhì)更易通過細胞膜推測細胞膜是由脂質(zhì)組成的B.根據(jù)提取哺乳動物成熟紅細胞的脂質(zhì)鋪展成的單分子層的面積是該紅

細胞表面積的2倍，推測細胞膜中的磷脂分子排列為連續(xù)的兩層C.根據(jù)電鏡下細胞膜呈清晰的暗—亮—暗三層結構，羅伯特森認為所有

的細胞膜都由脂質(zhì)—蛋白質(zhì)—脂質(zhì)三層結構構成D.小鼠細胞—人細胞融合實驗可證明細胞膜具有流動性√1.下列關于細胞膜功能的敘述，不正確的是()A.功能越復雜的細胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多B.細胞間的信息交流使生物體作為一個整體完成生命活動C.相鄰兩個細胞的信息交流全靠細胞膜的直接接觸D.細胞膜能控制物質(zhì)進出細胞，這種功能是相對的C隨堂練習In-classpractice3.如圖是生物膜的結構模型示意圖。下列相關敘述不正確的是()A.①與細胞的識別、保護、潤滑有關B.②的種類和數(shù)目與生物膜的選擇透過性有關C.②和③共同構成生物膜的基本支架D.②和③可以運動使生物膜具有流動性C隨堂練習In-classpractice▌?chuàng)芯堪l(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素D等物質(zhì)較容易優(yōu)先通過細胞膜，這是因為（）A.細胞膜具有一定流動性B.細胞膜是選擇透過性C.細胞膜的結構是以磷脂分子層為基本骨架D.細胞膜上鑲嵌有各種蛋白質(zhì)分子▌異體器官的移植手術往往很難成功。最大的障礙就是異體細胞間的排斥，這主要是由于細胞膜具有識別作用。這種生理功能的結構基礎是（）A.細胞膜由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構成B.細胞膜表面有糖蛋白C.細胞膜具有一定的流動性D.細胞膜具有選擇透過性CB▌有什么例子可以說明生物膜不是固定靜止，而是具有一定的流動性的？變形蟲的變形運動細胞融合細胞的吸水膨脹或者失水皺縮（如質(zhì)壁分離）細胞的胞吞胞吐（如白細胞吞噬病菌，細胞分泌蛋白質(zhì)等）▌一位科學家發(fā)現(xiàn)，當溫度一定升高時，細胞膜的厚度變小而面積增大，這是由于細胞膜的什么特性所決定的()A.具有一定的流動性

B.是選擇透過性膜C.具有專一性D.具有運輸物質(zhì)的功能A?實戰(zhàn)演練解析細胞膜具有控制物質(zhì)進出細胞的功能，大分子物質(zhì)，如血紅蛋白、伊紅等，不能透過細胞。動物細胞的邊界是細胞膜，而植物細胞的形態(tài)主要由位于細胞膜外的細胞壁來維持。5.科學家在用電子顯微鏡清晰地觀察到細胞膜之前，已經(jīng)能夠確定細胞膜的存在了。下列實驗現(xiàn)象中，不能證明細胞膜存在的是A.顯微鏡下觀察到動物細胞具有明確的邊界B.將紅細胞置于清水中，一段時間后發(fā)生溶血現(xiàn)象C.向某細胞中注入伊紅(一種大分子紅色染料)后觀察