細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課件 【教材精講精研】 高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

教學(xué)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.概述細(xì)胞膜的主要功能。2.分析細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索過程，領(lǐng)悟科學(xué)的過程和方法。3.了解流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。生命觀念——通過對細(xì)胞膜的學(xué)習(xí)建立生命的結(jié)構(gòu)與功能觀科學(xué)探究——領(lǐng)悟細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)探索過程的科學(xué)方法?？茖W(xué)思維——流動鑲嵌模型及其解讀。第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能

1.鑒別動物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍(lán)染液。用它染色時，死細(xì)胞會被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會著色。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，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，死細(xì)胞能被染成藍(lán)色。2．據(jù)此推測，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具有什么功能？細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。注意：植物細(xì)胞的邊界也是細(xì)胞膜，不是細(xì)胞壁，因?yàn)榧?xì)胞壁是全透性的。推測的原始海洋景觀圖將細(xì)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(guān)重要的階段。細(xì)胞膜保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。細(xì)胞作為一個基本的生命系統(tǒng)，它的邊界就是細(xì)胞膜，也叫質(zhì)膜。一、細(xì)胞膜的功能控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞2病毒、病菌廢物分泌物(抗體、激素)營養(yǎng)物質(zhì)①②③④①②③表明細(xì)胞膜的控制作用具有普遍性；④有些病毒、病菌也能侵入細(xì)胞使生物體患病，表明細(xì)胞膜的控制作用具有相對性。激素（信息分子）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。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(物質(zhì)傳遞)。受體發(fā)出信號的細(xì)胞靶細(xì)胞與膜結(jié)合的信號分子受體信息從一個細(xì)胞傳遞給另一個細(xì)胞（例如精子和卵細(xì)胞之間的識別和結(jié)合），細(xì)胞識別得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是細(xì)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(xì)胞可以識別同種與異種、同源與異源細(xì)胞（2）通過相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息。（接觸傳遞）相鄰兩個細(xì)胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道進(jìn)入另一個細(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）相鄰兩細(xì)胞之間形成通道，來傳遞信息（通道傳遞）胞間連絲細(xì)胞間的信息交流都依賴于信息分子和受體嗎？細(xì)胞膜的功能的總結(jié)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(xì)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(zhì)進(jìn)出——進(jìn)行細(xì)胞間信息交流這些詩句說的是細(xì)胞膜的什么功能？除了以上提到的三種功能外，細(xì)胞膜還有細(xì)胞識別、保護(hù)細(xì)胞、參與細(xì)胞的運(yùn)動、分泌等功能。（1）物質(zhì)傳遞（2）接觸傳遞（3）通道傳遞●●細(xì)胞膜●●●●●●溶于脂質(zhì)的物質(zhì)●●不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)二、對生物膜成分的探索(最初對膜成分的探索)相似相溶細(xì)胞膜的功能是由它的成分和結(jié)構(gòu)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(xì)胞膜成分的認(rèn)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(xué)家歐文頓實(shí)驗(yàn)對植物細(xì)胞進(jìn)行

實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溶于

的物質(zhì)，容易穿過細(xì)胞膜；不溶于

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

因?yàn)椴溉閯游锍墒斓募t細(xì)胞沒有細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器。磷脂和膽固醇哺乳動物紅細(xì)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(diǎn)，解釋為什么磷脂在空氣—水界面上鋪展成單分子層？

因?yàn)榱字肿宇^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(xì)胞膜中排布因?yàn)榱字肿佑幸粋€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(jié)構(gòu)。2．細(xì)胞內(nèi)外均為水環(huán)境，磷脂分子在水中應(yīng)如何分布？你如何解釋這一現(xiàn)象？如果是雞的紅細(xì)胞,單層分子的面積還是紅細(xì)胞的表面積的2倍？2連續(xù)的兩層(3)磷脂分子在細(xì)胞膜中排列方式探究不是。大大超過2倍，雞的紅細(xì)胞具有細(xì)胞膜、細(xì)胞核和多種具膜的細(xì)胞器。4、1935年，英國學(xué)者丹尼利(J.F.Danielli)和戴維森(H.Davson)研究了細(xì)胞膜的張力。他們發(fā)現(xiàn)細(xì)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(zhì)成分則表面張力會降低，因此丹尼利和戴維森推測：細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。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(zhì)蛋白質(zhì)

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

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

時間：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、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索資料2：1970年，細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)：融合細(xì)胞細(xì)胞融合37℃40min正在融合的細(xì)胞紅色熒光染料標(biāo)記膜蛋白綠色熒光染料標(biāo)記膜蛋白人細(xì)胞小鼠細(xì)胞這一實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)的其他實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，細(xì)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(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?？茖W(xué)家首先根據(jù)已有的知識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。小結(jié)：對細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索歷程1970年熒光標(biāo)記人鼠細(xì)胞融合顯示細(xì)胞膜具有流動性

19世紀(jì)末歐文頓推測膜由脂質(zhì)組成20世紀(jì)初化學(xué)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(xì)胞膜中的磷脂分子是雙層的1959年電鏡觀察推測細(xì)胞膜為三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)探究成分探究結(jié)構(gòu)60年代觀察蛋白質(zhì)在脂質(zhì)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(zhì)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(diǎn)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(zhì)分子存在形態(tài)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，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。（體現(xiàn)膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對稱性和流動性）特點(diǎn)大多數(shù)蛋白質(zhì)可以運(yùn)動。內(nèi)部是磷脂分子的疏水端構(gòu)成磷脂分子可以側(cè)向自由移動作用（3）圖中③作用名稱與細(xì)胞識別、細(xì)胞間的信息傳遞等有關(guān)（4）、生物膜的結(jié)構(gòu)特性：流動性主要表現(xiàn)為構(gòu)成膜的磷脂分子可以側(cè)向自由移動，膜中的蛋白質(zhì)大多也能運(yùn)動。（5）、生物膜的功能特性：選擇透過性糖被細(xì)胞膜上糖類分子，與蛋白質(zhì)分子結(jié)合成糖蛋白（如④），與脂質(zhì)結(jié)合成糖脂位于細(xì)胞膜外側(cè)位置①原因：對于細(xì)胞完成物質(zhì)運(yùn)輸、生長、分裂、運(yùn)動等功能都是非常重要的。②生理意義：①結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：膜上具有載體蛋白②生理控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞意義：1、磷脂雙分子層構(gòu)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(zhì)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(fù)雜的膜，蛋白質(zhì)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(cè)向移動）和大部分蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動（2）意義：總結(jié)、

流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容糖被：與細(xì)胞識別、信息交流有關(guān)。思考：膜內(nèi)部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運(yùn)輸呢？【答案】一是因?yàn)樗肿訕O小，可以通過由于磷脂分子運(yùn)動而產(chǎn)生的間隙；二是因?yàn)槟ど洗嬖谒ǖ赖鞍?，水分子可以通過通道蛋白通過細(xì)胞膜。細(xì)胞膜的流動性對于細(xì)胞完成物質(zhì)運(yùn)輸、生長、分裂、運(yùn)動等功能都是非常重要的。細(xì)胞壁四、細(xì)胞壁1.分布：2.成分：3.功能4.性質(zhì)：無生物活性，是全透的植物、真菌及大多數(shù)原核細(xì)胞都有細(xì)胞壁植物---纖維素和果膠原核細(xì)胞---肽聚糖

真菌：幾丁質(zhì)支持和保護(hù)為什么細(xì)胞壁不是植物細(xì)胞的邊界？

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

是脂溶性藥物，圖b中

是能在水中結(jié)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(jié)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(gòu)成的脂質(zhì)體，它可以作為藥物的運(yùn)載體，將藥物運(yùn)送到特定的細(xì)胞發(fā)揮作用。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)細(xì)胞膜的功能將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流細(xì)胞膜的成分脂質(zhì)（磷脂）50%，蛋白質(zhì)40%，糖類2%—10%細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索歷程流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容（1）、磷脂雙分子層（2）、蛋白質(zhì)分子（3）糖被（4）結(jié)構(gòu)特性（5）功能特性（1）通過細(xì)胞分泌化學(xué)物質(zhì)間接傳遞信息。（2）通過相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息。（3）相鄰兩細(xì)胞之間形成通道，來傳遞信息課堂總結(jié)練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.基于對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的理解，判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子具有流動性，而蛋白質(zhì)是固定不動的。()（2）細(xì)胞膜是細(xì)胞的一道屏障，只有細(xì)胞需要的物質(zhì)才能進(jìn)入，而對細(xì)胞有害的物質(zhì)則不能進(jìn)入。()（3）向細(xì)胞內(nèi)注射物質(zhì)后，細(xì)胞膜上會留下一個空洞。(2.細(xì)胞膜的特性和功能是由其結(jié)構(gòu)決定的。下列相關(guān)敘述錯誤的是（）A.細(xì)胞膜的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)使溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，容易通過細(xì)胞膜B.由于磷脂雙分子層內(nèi)部是疏水的，因此水分子不能通過細(xì)胞膜C.細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)分子有物質(zhì)運(yùn)輸功能D.細(xì)胞的生長現(xiàn)象不支持細(xì)胞膜的靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型×××B二、拓展應(yīng)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(xì)胞膜時，把它與窗紗進(jìn)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(jìn)岀。你認(rèn)為這種類比有什么合理之處，有沒有不妥當(dāng)?shù)牡胤剑俊咎崾尽堪鸭?xì)胞膜與窗紗進(jìn)行類比,合理之處是說明細(xì)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。這樣的類比也有不妥之處。例如，窗紗是一種簡單的剛性的結(jié)構(gòu)，功能較單純，細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能要復(fù)雜得多；細(xì)胞膜是活細(xì)胞的重要組成部分，活細(xì)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(gòu)成的脂質(zhì)體，它可以作為藥物的運(yùn)載體，將其運(yùn)送到特定的細(xì)胞發(fā)揮作用。在脂質(zhì)體中，能在水中結(jié)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(gòu)成的脂質(zhì)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(zhì)體的內(nèi)部是水溶液的環(huán)境，能在水中結(jié)晶的藥物可穩(wěn)定地包裹其中。（2）請推測：脂質(zhì)體到達(dá)細(xì)胞后，藥物將如何進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用？【答案】由于脂質(zhì)體是磷脂雙分子層構(gòu)成的，到達(dá)細(xì)胞后可能