細胞膜的結構和功能課件-高一上學期生物人教版必修1

1、The basic structure of the cell第三章細胞的基本結構INTRODUCTION第1節(jié)細胞膜的結構和功能學習目標1.通過“問題探討”及分析細胞膜的功能,概述細胞膜作為系統(tǒng)邊界的功能。2.通過分析細胞膜結構模型建立的歷程及其他資料,能基于事實和證據(jù)進行推理提出或否定假說(或模型),加深對“模型與建?！钡睦斫?感悟科學在質疑與創(chuàng)新中不斷發(fā)展。3.通過概括、比較不同細胞膜結構模型,說出不同模型的要點,闡釋流動鑲嵌模型。4.通過“脂質體藥物”的分析,體會科學知識與解決現(xiàn)實問題之間的密切聯(lián)系,增強社會責任感。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

2、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？2、據(jù)此推測，細胞膜作為細胞邊界，應該具有什么功能？探究一細胞膜的功能1.蓮“出淤泥而不染”體現(xiàn)了細胞膜的什么功能?這種功能的具體體現(xiàn)是什么?答案 控制物質進出細胞的功能。主要體現(xiàn)在對營養(yǎng)物質的吸收及對代謝廢物的排出,防止有害物質進入。一、細胞膜的功能1.將細胞與外界環(huán)境分隔開保障了細胞內部環(huán)境的相對穩(wěn)定。2.控制物質進出細胞(1)細胞膜的控制作用具有普遍性:細胞需要的營養(yǎng)物質可以進入細胞;細胞不需要的物質不易進入細胞;將抗體或激素分泌到細胞外;將細胞產(chǎn)生的廢物排出細胞。(2)細胞膜的控制作用具有相對性:環(huán)境中對細胞有害的物質也有

3、可能進入細胞,如某些病毒、病菌侵入細胞,使生物體患病。要點筆記 細胞膜控制物質進出細胞的能力是相對的。2.驗證細胞膜控制物質進出細胞 實驗處理實驗現(xiàn)象現(xiàn)象解釋利用紅墨水處理正常玉米種子和煮熟的玉米種子煮熟的玉米_將有顏色的植物組織放入清水中,然后分別用高溫、強酸、強堿處理,觀察實驗前后清水的顏色變化呈現(xiàn)出植物 種子變紅煮熟的玉米種子細胞死亡,細胞膜喪失控制物質進出細胞的功能,紅墨水中的色素分子可以大量進入細胞,使細胞呈紅色,正常種子的細胞不會變紅組織的顏色處理前清水無顏色變化,處理后植物組織細胞死亡,細胞膜失去控制物質進出的功能,清水呈現(xiàn)出植物組織的顏色方式通過信息分子間接交流細胞間直接交流經(jīng)

4、特殊通道交流圖示3.進行細胞間的信息交流 方式通過信息分子間接交流細胞間直接交流經(jīng)特殊通道交流說明通過細胞分泌的化學物質(如激素)間接傳遞信息通過相鄰兩個細胞的細胞膜直接接觸傳遞信息通過相鄰兩個細胞之間形成通道傳遞信息舉例內分泌細胞分泌的激素經(jīng)血液運輸作用于靶細胞精子和卵細胞之間的識別高等植物細胞間通過胞間連絲進行信息交流探究二對細胞膜成分和結構的探索科學探索永無止境,科學理論是在不斷修正的過程中建立和完善的,這需要探索精神、科學思維和技術手段的結合,細胞膜的成分與結構的認識也是科學家多年不懈努力探索的結果。下圖表示人類在探索細胞膜的成分與結構的歷程中所經(jīng)歷的幾件大事。二、對細胞膜成分的探索1

5、.1895年,歐文頓對植物細胞進行通透性實驗,發(fā)現(xiàn)溶于脂質的物質容易穿過細胞膜;不溶于脂質的物質,不容易穿過細胞膜。據(jù)此推測細胞膜是由脂質組成的。2.1925年,戈特和格倫德爾提取的脂質在空氣水界面形成單分子層,發(fā)現(xiàn)單分子層的面積恰好為紅細胞表面積的2倍,它們推斷細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。3.1935年,丹尼利和戴維森研究了細胞膜的張力,發(fā)現(xiàn)細胞的表面張力明顯低于油水界面的表面張力,推測細胞膜除含有脂質分子外,可能還附有蛋白質。細胞膜的成分成分所占比例成分說明主要脂質約50%組成細胞膜的成分中脂質含量最高組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇組成細胞膜的脂質中磷脂含量最豐富蛋白質約40%

6、蛋白質在細胞膜行使功能時起重要作用功能越復雜的細胞膜,蛋白質的種類和數(shù)量越多少量糖類2%10%與膜上蛋白質或膜上脂質結合成糖蛋白或糖脂分布在細胞膜的外表面細胞膜成分和功能的關系：功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類 與數(shù)量就越多。親水頭部疏水尾部2.結合磷脂分子的結構特點,試以示意圖的形式畫出多個磷脂分子在水空氣界面的排布狀態(tài)和在細胞膜上的排布狀態(tài),并分析其原因。答案 (1)水空氣界面:因為磷脂分子的“頭部”親水,“尾部”疏水,所以在水空氣界面上磷脂分子“頭部”向下與水面接觸,“尾部”則朝向空氣一面。(2)細胞膜上:因細胞膜內外的液體均為水溶液,依據(jù)磷脂分子“頭部”親水,“尾部”疏水的特點,故呈現(xiàn)

7、如圖所示狀態(tài)。學習反饋1.判斷正誤。(1)細胞膜的主要成分是脂質和糖類。( )(2)組成細胞膜的脂質中只有磷脂。( )(3)功能越復雜的細胞膜中,脂質的種類和數(shù)量越多。( )(4)高等植物細胞之間的胞間連絲具有物質運輸?shù)淖饔谩? )2.連線 三、對細胞膜結構的探索1.1959年,羅伯特森在電鏡下看到細胞膜清晰的暗亮暗的三層結構,結合其他科學家的工作,提出了細胞膜模型假說:所有的細胞膜都由蛋白質脂質蛋白質三層結構構成,是靜態(tài)的統(tǒng)一結構。2.1970年,科學家將熒光標記的小鼠細胞和人細胞進行融合實驗,實驗結果表明,細胞膜具有流動性。3.在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎上,1972年,辛格和尼科爾森提出為

8、大多數(shù)人所接受的流動鑲嵌模型。2、人鼠細胞融合實驗四、流動鑲嵌模型的基本內容1.細胞膜的化學構成細胞膜主要由磷脂分子和蛋白質分子構成。2.流動鑲嵌模型(1)磷脂雙分子層構成膜的基本支架,水溶性分子或離子不能自由通過,因此具有屏障作用。(2)蛋白質分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中: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。(3)細胞膜具有流動性,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。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。人鼠細胞融合的過程體現(xiàn)了細胞膜具有流動性,這是因為構成細胞膜的

9、磷脂分子可以側向自由移動,膜中的蛋白質大多也能運動。(4)細胞膜的外表面還有糖類分子,它和蛋白質分子結合形成糖蛋白,或與脂質結合形成糖脂,這些糖類分子叫作糖被。糖被在細胞生命活動中具有重要的功能。例如,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。糖蛋白、糖脂都屬于糖被，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膜蛋白的功能：轉運蛋白、催化作用的酶、受體蛋白、標志蛋白、連接蛋白等【歸納提升】細胞膜的特點(1)不對稱性:膜兩側的分子性質和結構不相同,如糖蛋白只分布在細胞膜外側。(2)結構特點流動性:組成細胞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。學習反饋1.

10、判斷正誤。(1)細胞膜內、外側結構具有不對稱性。( )(2)磷脂分子構成細胞膜的基本支架。( )(3)組成細胞膜的蛋白質分子是可以運動的,而磷脂分子是靜止的。( )(4)糖被就是糖蛋白。( )【探究應用】1.科研上常用“染色排除法”鑒別活細胞和死細胞。例如,用臺盼藍染色,喪失活性的細胞會被染成藍色,而正常的活細胞不著色,從而判斷細胞是否死亡。這所體現(xiàn)的細胞膜功能是()A.將細胞與外界環(huán)境分隔開B.控制物質進出細胞C.吸收外界營養(yǎng)物質D.進行細胞間的信息交流答案 B解析 臺盼藍是細胞不需要的物質。用臺盼藍染色,喪失活性的細胞會被染成藍色,而正常的活細胞不著色,體現(xiàn)了細胞膜控制物質進出細胞的功能。

11、2.細胞之間通過信息交流,保證細胞間功能的協(xié)調。下列關于細胞間信息交流的說法,錯誤的是()A.圖1是遠距離的細胞間信息交流,圖2是細胞直接接觸進行信息交流B.圖2可以表示精子與卵細胞的識別C.圖1表示內分泌細胞產(chǎn)生激素,通過血液循環(huán)最終作用于靶細胞D.細胞膜上的受體是細胞間信息交流所必需的結構答案 D解析 圖1表示通過體液運輸來完成的間接交流方式,A細胞產(chǎn)生的信號分子與B細胞上的受體結合,完成信息交流。圖2表示細胞膜直接接觸完成細胞間的信息交流,精子與卵細胞間的識別屬于此種方式。這兩種信息交流方式均需受體參與。細胞間形成通道也可以進行信息交流,不需要細胞膜上的受體參與。3.下列關于細胞膜結構探

12、索歷程的說法,不正確的是()A.最初通過對現(xiàn)象的推理分析得出細胞膜是由脂質組成的B.蛋白質脂質蛋白質結構模型認為細胞膜為靜態(tài)的結構C.流動鑲嵌模型認為構成細胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質分子可以運動D.蛋白質脂質蛋白質結構模型和流動鑲嵌模型都認為蛋白質分子在膜中的分布是不均勻的答案 D解析 蛋白質脂質蛋白質結構模型認為蛋白質在膜中的分布是均勻的、固定的。探究三細胞膜的流動鑲嵌模型目前,細胞膜的流動鑲嵌模型已被大多數(shù)人所接受,下圖就是流動鑲嵌模型的示意圖。(1)圖中的基本組成單位是。構成細胞膜基本支架的是。(2)與細胞膜的識別功能有關的結構是。(3)人鼠細胞融合的過程體現(xiàn)了細胞膜具有性,這是因為 。(4)位于細胞膜外側的是(填“A”或“B”)。蛋白質氨基酸磷脂雙分子層糖蛋白流動構成細胞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A【探究應用】1.下列選項中不符合細胞膜的流動鑲嵌模型觀點的是()A.磷脂雙分子層可以側向自由移動B.每個磷脂分子的疏水端都向內C.嵌入磷脂雙分子層的蛋