細胞膜的結構和功能課件【知識建構+精講精練】高一上學期生物人教版必修1

第3章細胞的基本結構

我確信哪怕一個最簡單的細胞，也比迄今為止設計出的任何智能電腦更精巧。

——引自翟中和院士等主編的《細胞生物學》第1節(jié)

細胞膜的結構和功能學習目標細胞膜的功能0102對細胞膜的成分的探索03對細胞膜的結構的探索04流動鑲嵌模型的基本內容一、細胞膜的功能國家的邊界：邊防線等人體的邊界：皮膚和黏膜每個系統(tǒng)都有一定邊界細胞的邊界：細胞膜（質膜）新課導入資料1: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。一、細胞膜的功能細胞壁主要功能：支持和保護特性：全透性拓展提升植物細胞的邊界是什么呢？為什么？因為細胞壁對要進出細胞的物質沒有選擇性（即全透性），它不能保證細胞內部的穩(wěn)定。細胞膜。？細胞膜的功能1.將細胞與外界環(huán)境分隔開膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關重要的階段細胞膜保障了細胞內部環(huán)境的相對穩(wěn)定細胞膜的功能2.控制物質進出細胞為什么活細胞不能被染色，而死細胞能被染色？死細胞活細胞臺盼藍染液鑒定死活細胞2.控制物質進出細胞抗體、激素等分泌物和廢物水、無機鹽、氨基酸、葡萄糖等。控制作用是相對的營養(yǎng)物質對細胞有害的物質可進可出不可出細胞內有用的成分不易進病菌、病毒等可能侵入細胞膜的功能特性選擇透過性3.進行細胞間的信息交流激素（1）物質傳遞：通過細胞分泌化學物質間接傳遞信息。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。靶細胞：接受信號的細胞受體：靶細胞膜上與信號特異性結合的位點

化學本質：糖蛋白、糖脂特點：專一性（一種受體只能識別

一種或者一類物質）

作用：識別并與相應的信號分子相結合3.進行細胞間的信息交流

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。發(fā)出信號的細胞靶細胞與膜結合的信號（2）接觸傳遞：通過相鄰細胞的細胞膜直接接觸傳遞信息。精子和卵細胞之間的識別和結合3.進行細胞間的信息交流（3）通道傳遞：相鄰兩細胞之間形成通道，來傳遞信息胞間連絲相鄰兩個細胞之間形成

，攜帶信息的物質通過其進入另一個細胞。

例如，高等植物細胞之間通過___________

相互連接，也有信息交流的作用。通道胞間連絲將細胞與外界環(huán)境分隔開控制物質進出細胞進行細胞間的信息交流物質傳遞（如激素等化學物質）接觸傳遞（如精卵細胞的識別）通道傳遞（如高等植物細胞的胞間連絲）細胞膜的功能細胞膜的化學成分和結構細胞膜的功能小結1是什么決定了細胞膜具有這樣的功能呢？二、對細胞膜成分和結構的探索歐文頓戈特和格倫德爾丹尼利和戴維森羅伯特森辛格和尼克爾森成分結構探索歷史1895年歐文頓：膜是由脂質組成的。資料1：1895年，歐文頓（E.Overton）用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行上萬次實驗，發(fā)現(xiàn)細胞膜對不同物質的通透性不一樣：溶于脂質的物質，容易穿過細胞膜；不易溶于脂質的物質，不容易穿過細胞膜。假如你是科學家，如何分析細胞膜的成分呢？對細胞膜的成分的探索2最初對細胞膜成分的認識，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？探索歷史1895年歐文頓：膜是由脂質組成的。對多種細胞膜進行分離和化學分析化學分析表明：組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多對細胞膜的成分的探索2為什么用哺乳動物紅細胞制取細胞膜？資料2：20世紀初，科學家第一次利用哺乳動物紅細胞，制備出純凈的細胞膜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。細胞膜中的磷脂分子如何排列？在空氣—水界面如何排列？探索歷史1895年歐文頓：膜是由脂質組成的。對多種細胞膜進行提純和化學分析1925年戈特和格倫德爾：膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。資料3：1925年，兩位荷蘭科學家戈特（E.Gorter）和格倫德爾（F.Grendel）用丙醇從人的紅細胞中提取脂質，在空氣—水界面上鋪展成單分子層，測得單層分子的面積恰為紅細胞表面積的2倍。由此推斷出：細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。對細胞膜的成分的探索2對細胞膜的成分的探索2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。頭部親水尾部疏水磷脂分子示意圖磷脂分子結構式磷脂分子模型磷脂分子結構空氣水2、細胞膜的兩側都有水存在，兩層磷脂分子在細胞膜中可能是怎樣排布的呢？1、單層磷脂分子在水面如何排列？在水中如何排列？親水的“頭部”與水接觸，疏水的“尾巴”遠離水對細胞膜的成分的探索2細胞膜中的磷脂分子如何排列？在空氣—水界面如何排列？探索歷史1895年歐文頓：膜是由脂質組成的。對多種細胞膜進行提純和化學分析1925年戈特和格倫德爾：膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。資料3：1925年，兩位荷蘭科學家戈特（E.Gorter）和格倫德爾（F.Grendel）用丙醇從人的紅細胞中提取脂質，在空氣—水界面上鋪展成單分子層，測得單層分子的面積恰為紅細胞表面積的2倍。由此推斷出：細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。對細胞膜的成分的探索2脂質體脂單分子層微團建?；顒樱赫埜鶕字肿拥奶攸c構建其在水中的分布的模型探索歷史1895年歐文頓：膜是由脂質組成的。對多種細胞膜進行提純和化學分析1925年戈特和格倫德爾：膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。1935年丹尼利和戴維森：除含脂質分子外，可能還附著蛋白質。資料4：1935年，英國學者丹尼利（J.F.Danieli）和戴維森（H.Davson）研究了細胞膜的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力。由于人們已發(fā)現(xiàn)了油脂滴表面如果附著蛋白質成分則表面張力會降低。因此丹尼利和戴維森推測細胞膜除含脂質分子外，可能還附著______。蛋白質根據細胞膜的功能，你覺得細胞膜的組成成分除了脂質外，還可能會有什么化學成分？蛋白質，因為蛋白質是生命活動的主要承擔者怎么證明呢？對細胞膜的成分的探索2脂質50%蛋白質40%糖類2%-10%脂質主要是磷脂和膽固醇，其中磷脂的含量最為豐富，大多為卵磷脂和腦磷脂。>蛋白質功能主要由蛋白質來承擔。功能越復雜，蛋白質的種類和數(shù)量越多。>糖類糖蛋白（糖＋蛋白質）作用：保護、潤滑和識別糖脂（糖＋脂質）>細胞膜的成分小結2【了解一下】細胞膜蛋白種類：糖蛋白、受體蛋白、載體蛋白，具有催化作用的酶等脂質和蛋白質等成分是如何組成細胞膜的呢？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。細胞膜由蛋白質－脂質－蛋白質三層結構構成，中間亮層是脂質分子；是靜態(tài)統(tǒng)一的結構。細胞膜結構電鏡照片蛋白質蛋白質脂質單位膜模型1959年1935年1925年20世紀初1895年

“三明治”靜態(tài)結構模型有什么不足？

對細胞膜結構的探索變形蟲的變形運動細胞分裂異議：如果“細胞膜是靜態(tài)的”，細胞膜的復雜功能將難以實現(xiàn)。白細胞吞噬細菌對細胞膜結構的探索

得出結論：蛋白質分子以

、

、

方式分布在磷脂雙分子層中。時間：20世紀60年代

方法：冰凍蝕刻電子顯微法鑲嵌貫穿按照“三明治”模型，加上兩側的蛋白質，膜的總厚度應當超過20nm。1959年1935年1925年20世紀初1895年20世紀60年代

細胞膜還是靜態(tài)的嗎？

37℃40min對細胞膜結構的探索實驗：科學家用綠色熒光染料標記小鼠細胞膜表面蛋白質分子，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℃下經過40min，兩種顏色的熒光均勻分布。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）小鼠細胞人細胞細胞融合正在融合的細胞融合細胞1959年1935年1925年20世紀初1895年20世紀60年代1970年對細胞膜結構的探索時間：1972年人物：辛格和尼科爾森提出生物膜模型——流動鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。1959年1935年1925年20世紀初1895年20世紀60年代1970年1972年流動鑲嵌模型基本支架細胞膜主要是由磷脂分子和蛋白質分子構成的三種方式鑲、嵌、貫穿細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞被1．基本要點a.細胞膜主要由脂質和蛋白質組成b.細胞膜的基本支架為磷脂雙分子層磷脂雙分子層內部為疏水端（尾部），水溶性分子或離子不能自由通過，因此具有屏障作用。外部為親水端（頭部）c.蛋白質分子存在形態(tài)：蛋白質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。（膜結構內外的不對稱性）d.細胞膜的結構特性：流動性構成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質分子是可以運動的意義：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。e.細胞膜的功能特性：選擇透過性旁欄思考

Q：既然膜內部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運輸呢？A：1.水分子極小，可以通過由于磷脂分子運動而產生的間隙；2.膜上存在水通道蛋白，水分子可以通過通道蛋白通過膜。流動鑲嵌模型的基本內容4糖被功能：識別、保護、潤滑注意細胞膜結構圖示中糖蛋白的多糖側鏈是判斷生物膜內、外側的依據，多糖側鏈所在的一側胞膜外側，另一側則為細胞膜內側。外側1．基本要點f.細胞膜上蛋白質與糖類結合形成糖蛋白（脂質與糖類結合形成糖脂）流動鑲嵌模型的基本內容4不對稱性歸納總結組分結構功能細胞膜磷脂蛋白質糖類(少)運動運動脂雙層為基本骨架鑲嵌、嵌入、貫穿細胞表面內部疏水，屏障決定膜的功能細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等1.將細胞與外界環(huán)境分隔開2.控制物質進出細胞3.進行細胞間的信息交流結構特性：具有一定的流動性功能特性：選擇透過性細胞的物質運輸、生長、分裂、運動等生命活動保障了細胞內部環(huán)境的相對穩(wěn)定當堂反饋(1)細胞膜是細胞的一道屏障，只有細胞需要的物質才能進入細胞，而對細胞有害的物質則不能進入(

)(2)細胞間的信息交流都