【課件】細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能課件-2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

1、3.1細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能第三章 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)3.1 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能 科學(xué)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(kuò)散到整個(gè)細(xì)胞,卻不能逸出細(xì)胞。此實(shí)驗(yàn)說明了什么？細(xì)胞存在邊界細(xì)胞膜本節(jié)目標(biāo)流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容細(xì)胞膜的功能 01 02對(duì)細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索 03問題探討 鑒別動(dòng)物細(xì)胞是否死亡常用臺(tái)盼藍(lán)染液。用它染色時(shí)，死細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會(huì)著色。 討論 1.為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？ 活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性，臺(tái)盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過細(xì)胞膜，因此活細(xì)胞不被染色。死細(xì)胞的細(xì)胞膜失去控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能，臺(tái)盼藍(lán)能通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞

2、，死細(xì)胞能被染成藍(lán)色。 2.據(jù)此推測(cè)，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具有什么功能？ 具有控制物質(zhì)進(jìn)出的功能。一、細(xì)胞膜的功能1、將細(xì)胞與外界壞境分隔開推測(cè)的原始海洋景觀想象圖膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要的階段。膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要的階段。古細(xì)菌原始生命不需要或?qū)?xì)胞有害的物質(zhì)需要的物質(zhì)廢物釋放到細(xì)胞外發(fā)揮作用的物質(zhì)演示2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞一、細(xì)胞膜的功能 當(dāng)你和朋友面對(duì)面時(shí)，你們會(huì)通過什么方式交流？當(dāng)你和朋友不在一個(gè)地方，你們又會(huì)通過什么方式交流呢？如果你們不在一個(gè)地方，但是又想面對(duì)面交流，那又怎么辦呢？間接交流直接交流通道交流一、細(xì)胞膜的功能3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流 在多細(xì)胞生物

3、體內(nèi)，各個(gè)細(xì)胞不是孤立存在的，它們之間必需保持功能的協(xié)調(diào)。這種協(xié)調(diào)性的出現(xiàn)不僅依賴于物質(zhì)和能量的交換，也依賴于_的傳遞。（教材P42）信息激素內(nèi)分泌細(xì)胞的激素（如胰島素），隨血液到達(dá)全身各處，與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞。受體化學(xué)本質(zhì)：糖蛋白作用：激素等化學(xué)物質(zhì)的信號(hào)接受特點(diǎn)：專一性（一種受體只能識(shí)別一種或者一類物質(zhì)）信息分子3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流（1）通過細(xì)胞分泌化學(xué)物質(zhì)間接傳遞信息。內(nèi)分泌細(xì)胞 靶細(xì)胞 激素受體發(fā)出信號(hào)的細(xì)胞靶細(xì)胞 與膜結(jié)合的信號(hào)分子（2）通過相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一個(gè)細(xì)胞傳遞給另一個(gè)細(xì)胞。3.進(jìn)行細(xì)胞間的信

4、息交流通道傳遞兩個(gè)相鄰的植物細(xì)胞細(xì)胞壁細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞膜胞間連絲胞間連絲相鄰兩個(gè)細(xì)胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過其進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞。例如，高等植物細(xì)胞之間通過胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用。3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流聯(lián)系生活用涼水洗紅莧菜，水不變紅；煮莧菜湯，湯卻是紅色的，這個(gè)現(xiàn)象體現(xiàn)了細(xì)胞膜的什么功能？細(xì)胞膜的功能1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流【思考】細(xì)胞膜的功能是由什么決定的？結(jié)構(gòu)功能間接交流直接交流通道交流1、選材 請(qǐng)從下面細(xì)胞中選出符合研究細(xì)胞膜的細(xì)胞，并說明理由哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞高等動(dòng)物細(xì)胞高等植物細(xì)胞細(xì)菌細(xì)胞 哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核

5、和其它眾多的具膜細(xì)胞器，可以避免其它膜的干擾,提取較純正的細(xì)胞膜。 1、選材 請(qǐng)從下面細(xì)胞中選出符合研究細(xì)胞膜的細(xì)胞，并說明理由哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞高等動(dòng)物細(xì)胞高等植物細(xì)胞細(xì)菌細(xì)胞雞（鳥類）血紅細(xì)胞原核細(xì)胞沒有核膜和細(xì)胞器膜，但是有細(xì)胞壁（支原體除外），所以也不能用原核生物制備細(xì)胞膜注2、步驟選材制裝片觀察將少量哺乳動(dòng)物新鮮血液滴入生理鹽水中搖勻，制備紅細(xì)胞稀釋液滴一小滴紅細(xì)胞稀釋液在載玻片上，帶上蓋玻片，制成臨時(shí)裝片在顯微鏡下觀察（先低倍鏡后高倍鏡）保持滲透壓，維持細(xì)胞的正常形態(tài)使紅細(xì)胞分散開2、步驟正常紅細(xì)胞2、步驟滴蒸餾水觀察結(jié)果蓋玻片一側(cè)滴蒸餾水，另一側(cè)用吸水紙吸引持續(xù)觀察細(xì)胞的變化內(nèi)

6、容物流出，獲得細(xì)胞膜正常紅細(xì)胞凹陷消失，體積增大漲破的紅細(xì)胞2、步驟漲破的紅細(xì)胞2、步驟如何從混合液中分離出純度較高的細(xì)胞膜？2、步驟我是歐文頓，經(jīng)過上萬次實(shí)驗(yàn)我發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜非脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)提出假說：膜是由脂質(zhì)組成的資料1： 1895年，歐文頓實(shí)驗(yàn)哈哈，熟人，請(qǐng)進(jìn)請(qǐng)進(jìn)哼，不熟，免進(jìn)相似相溶原理細(xì)胞膜成分探索植物細(xì)胞膜易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)不易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)討論1：最初對(duì)細(xì)胞膜成分的認(rèn)識(shí)，是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析，還是通過對(duì)膜成分的提取與檢測(cè)？是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析得出的資料2：科學(xué)家利用哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞，制備出純凈的細(xì)胞膜化學(xué)分析表明：組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。親水頭部疏水

7、尾部磷脂的一端為親水的頭，兩個(gè)脂肪酸一端為疏水的尾，多個(gè)磷脂分子在水中總是自發(fā)地形成雙分子層。磷脂分子結(jié)構(gòu)式磷脂分子模型磷脂分子示意圖2. 探究細(xì)胞膜的成分 資料3： 時(shí)間：1925年 人物：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel 實(shí)驗(yàn)：從細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，鋪成單層分子，發(fā)現(xiàn)面積是細(xì)胞膜的2倍細(xì)胞膜中的磷脂是雙層的水空氣提出假說：根據(jù)磷脂分子的特點(diǎn)解釋，為什么磷脂在空氣一水界面上鋪展成單分子層?科學(xué)家是如何推導(dǎo)出“脂質(zhì)在細(xì)胞膜中必然排列為連續(xù)的兩層”這一結(jié)論的?磷脂分子的“頭部”親水,尾部疏水,所以在水一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?？茖W(xué)家因測(cè)得從紅細(xì)

8、胞中提取的脂質(zhì),鋪成單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍,才得出膜中的脂質(zhì)必然排列為連續(xù)的兩層這一結(jié)論。2. 探究細(xì)胞膜的成分親水“頭”疏水“尾”想一想：磷脂分子在空氣-水界面上會(huì)怎么樣鋪展？空氣水空氣ABCD單層磷脂分子在空氣水界面上是如何排布的呢？水空氣水空氣水空氣假設(shè)一：細(xì)胞膜中的磷脂呈單層排布。內(nèi)側(cè)外側(cè)細(xì)胞膜水環(huán)境水環(huán)境水水水水拓展思考：細(xì)胞膜的內(nèi)外都有水，磷脂分子又該如何排布？?jī)?nèi)側(cè)外側(cè)細(xì)胞膜水環(huán)境水環(huán)境細(xì)胞膜中的磷脂呈雙層排布。假說假設(shè)二：細(xì)胞膜中的磷脂呈雙層排布。水水 DA水 C水B水水 EC 后來研究發(fā)現(xiàn)：細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)（50%）和蛋白質(zhì)（40%）組成。此外還有少量的糖類（2-

9、10%）人們已發(fā)現(xiàn)了油脂滴表面如果吸附有蛋白質(zhì)成分則表面張力會(huì)降低。因此丹尼利和戴維森推測(cè)細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。2. 探究細(xì)胞膜的成分 1935年，英國學(xué)者丹尼利和戴維森研究了細(xì)胞膜的張力。發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的表面張力明顯低于油-水界面的表面張力。 細(xì)胞膜的成分脂質(zhì)（約50%）蛋白質(zhì)（約40%）糖類（約2%10%）磷脂最豐富，動(dòng)物細(xì)胞膜含有少量膽固醇膜功能越復(fù)雜，蛋白質(zhì)種類和數(shù)量越多二、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索細(xì)胞膜的主要成分 （約50%） （約40%）: （約2%10%）：形成糖蛋白或糖脂，在細(xì)胞膜的外表面，糖蛋白具有保護(hù)、潤滑和細(xì)胞識(shí)別的作用功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的_和_越多. （主

10、要） （動(dòng)物細(xì)胞膜）種類數(shù)量糖類脂質(zhì)蛋白質(zhì)磷脂膽固醇二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索無法解釋細(xì)胞的生長、變形蟲的變形運(yùn)動(dòng) 時(shí)間：1959年 人物：羅伯特森（J.D.Robertsen） 實(shí)驗(yàn)：在電鏡下看到細(xì)胞膜由“暗亮暗”的三層 結(jié)構(gòu)構(gòu)成“三明治”結(jié)構(gòu)模型有什么不足？把生物膜描述為靜態(tài)的剛性結(jié)構(gòu)，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾。生物膜是由“蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)提出假說：三、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索細(xì)胞的生長與分裂變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)受精時(shí)細(xì)胞融合白細(xì)胞追殺細(xì)菌酵母菌的出芽生殖 20世紀(jì)60年代以后，人們對(duì)這一模型的異議增加了。不少科學(xué)家對(duì)于生物膜是靜態(tài)的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑：提出假設(shè)：生物膜具有流

11、動(dòng)性 時(shí)間： 1970年Larry Frye等 將人和鼠的細(xì)胞膜用不同的熒光染料標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合細(xì)胞膜具有流動(dòng)性結(jié)論：人物：實(shí)驗(yàn)：三、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索蛋白質(zhì)( )在磷脂雙分子層中。蛋白質(zhì)在膜中的分布是（）的不對(duì)稱鑲、嵌、貫穿冰凍蝕刻技術(shù)在生物膜研究中 的應(yīng)用1972年，桑格和尼克森在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型，被多數(shù)人認(rèn)同。磷脂雙分子層磷脂分子蛋白質(zhì)分子糖蛋白三、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容糖脂1、基本內(nèi)容（1）磷脂雙分子層構(gòu)成了膜的基本支架，磷脂雙分子層具有流動(dòng)性。（2）蛋白質(zhì)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，有的橫跨整個(gè)磷脂雙分子

12、層。（3）大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也是可以運(yùn)動(dòng)的。（4）在細(xì)胞膜的外表面有一層糖蛋白，叫糖被。與細(xì)胞識(shí)別、信息交流有關(guān)。三、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容2、特點(diǎn)（1）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(dòng)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(dòng)。膜整體結(jié)構(gòu)也具有流動(dòng)性。流動(dòng)性具有重要生理意義，物質(zhì)運(yùn)輸、細(xì)胞融合等均與之相關(guān)。（3）不對(duì)稱性：膜兩側(cè)的分子性質(zhì)和結(jié)構(gòu)不相同。三、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容糖被：細(xì)胞表面的識(shí)別、細(xì)胞間的信息傳遞等磷脂雙分子層三、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容判斷細(xì)胞膜內(nèi)外側(cè)的方法：外側(cè)：糖蛋白的一側(cè)內(nèi)側(cè)：沒有糖蛋白的一側(cè)科學(xué)方法 提出假說 細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型的探索過程，反映了提出假說這一科學(xué)方法的作用。科學(xué)家首先根據(jù)已有的知識(shí)和信息提出解釋某一生物學(xué)問題的一種假說，再用進(jìn)一步的觀察與實(shí)驗(yàn)對(duì)已建立的假說進(jìn)行修正和補(bǔ)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(yàn)結(jié)果相吻合。與生活中的聯(lián)系：癌癥21