細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課件【知識建構(gòu)+精講精練】高一上學(xué)期生物人教版必修1

第3章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)

我確信哪怕一個最簡單的細(xì)胞，也比迄今為止設(shè)計出的任何智能電腦更精巧。

——引自翟中和院士等主編的《細(xì)胞生物學(xué)》第1節(jié)

細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能學(xué)習(xí)目標(biāo)細(xì)胞膜的功能0102對細(xì)胞膜的成分的探索03對細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)的探索04流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容一、細(xì)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(xì)胞的邊界：細(xì)胞膜（質(zhì)膜）新課導(dǎo)入資料1:鑒別動物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍染液。用它染色時，死細(xì)胞會被染成藍色，而活細(xì)胞不會著色。一、細(xì)胞膜的功能細(xì)胞壁主要功能：支持和保護特性：全透性拓展提升植物細(xì)胞的邊界是什么呢？為什么？因為細(xì)胞壁對要進出細(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。細(xì)胞膜。？細(xì)胞膜的功能1.將細(xì)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(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)胞膜的功能2.控制物質(zhì)進出細(xì)胞為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？死細(xì)胞活細(xì)胞臺盼藍染液鑒定死活細(xì)胞2.控制物質(zhì)進出細(xì)胞抗體、激素等分泌物和廢物水、無機鹽、氨基酸、葡萄糖等?？刂谱饔檬窍鄬Φ臓I養(yǎng)物質(zhì)對細(xì)胞有害的物質(zhì)可進可出不可出細(xì)胞內(nèi)有用的成分不易進病菌、病毒等可能侵入細(xì)胞膜的功能特性選擇透過性3.進行細(xì)胞間的信息交流激素（1）物質(zhì)傳遞：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)胞的激素（如胰島素），隨血液到達全身各處，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。靶細(xì)胞：接受信號的細(xì)胞受體：靶細(xì)胞膜上與信號特異性結(jié)合的位點

化學(xué)本質(zhì)：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(zhì)）

作用：識別并與相應(yīng)的信號分子相結(jié)合3.進行細(xì)胞間的信息交流

相鄰兩個細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一個細(xì)胞傳遞給另一個細(xì)胞。發(fā)出信號的細(xì)胞靶細(xì)胞與膜結(jié)合的信號（2）接觸傳遞：通過相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息。精子和卵細(xì)胞之間的識別和結(jié)合3.進行細(xì)胞間的信息交流（3）通道傳遞：相鄰兩細(xì)胞之間形成通道，來傳遞信息胞間連絲相鄰兩個細(xì)胞之間形成

，攜帶信息的物質(zhì)通過其進入另一個細(xì)胞。

例如，高等植物細(xì)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(xì)胞與外界環(huán)境分隔開控制物質(zhì)進出細(xì)胞進行細(xì)胞間的信息交流物質(zhì)傳遞（如激素等化學(xué)物質(zhì)）接觸傳遞（如精卵細(xì)胞的識別）通道傳遞（如高等植物細(xì)胞的胞間連絲）細(xì)胞膜的功能細(xì)胞膜的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜的功能小結(jié)1是什么決定了細(xì)胞膜具有這樣的功能呢？二、對細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)探索歷史1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。資料1：1895年，歐文頓（E.Overton）用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞的通透性進行上萬次實驗，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對不同物質(zhì)的通透性不一樣：溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，容易穿過細(xì)胞膜；不易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，不容易穿過細(xì)胞膜。假如你是科學(xué)家，如何分析細(xì)胞膜的成分呢？對細(xì)胞膜的成分的探索2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？探索歷史1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。對多種細(xì)胞膜進行分離和化學(xué)分析化學(xué)分析表明：組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多對細(xì)胞膜的成分的探索2為什么用哺乳動物紅細(xì)胞制取細(xì)胞膜？資料2：20世紀(jì)初，科學(xué)家第一次利用哺乳動物紅細(xì)胞，制備出純凈的細(xì)胞膜①無細(xì)胞壁，細(xì)胞容易吸水漲破；②無細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器，易制得純凈的細(xì)胞膜。細(xì)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(zhì)組成的。對多種細(xì)胞膜進行提純和化學(xué)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(xué)家戈特（E.Gorter）和格倫德爾（F.Grendel）用丙醇從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，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(xì)胞表面積的2倍。由此推斷出：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。對細(xì)胞膜的成分的探索2對細(xì)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(jié)構(gòu)式磷脂分子模型磷脂分子結(jié)構(gòu)空氣水2、細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水存在，兩層磷脂分子在細(xì)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(xì)胞膜的成分的探索2細(xì)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(zhì)組成的。對多種細(xì)胞膜進行提純和化學(xué)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(xué)家戈特（E.Gorter）和格倫德爾（F.Grendel）用丙醇從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，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(xì)胞表面積的2倍。由此推斷出：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。對細(xì)胞膜的成分的探索2脂質(zhì)體脂單分子層微團建?；顒樱赫埜鶕?jù)磷脂分子的特點構(gòu)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(zhì)組成的。對多種細(xì)胞膜進行提純和化學(xué)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(zhì)分子外，可能還附著蛋白質(zhì)。資料4：1935年，英國學(xué)者丹尼利（J.F.Danieli）和戴維森（H.Davson）研究了細(xì)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(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，可能還附著______。蛋白質(zhì)根據(jù)細(xì)胞膜的功能，你覺得細(xì)胞膜的組成成分除了脂質(zhì)外，還可能會有什么化學(xué)成分？蛋白質(zhì)，因為蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者怎么證明呢？對細(xì)胞膜的成分的探索2脂質(zhì)50%蛋白質(zhì)40%糖類2%-10%脂質(zhì)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(zhì)功能主要由蛋白質(zhì)來承擔(dān)。功能越復(fù)雜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。>糖類糖蛋白（糖＋蛋白質(zhì)）作用：保護、潤滑和識別糖脂（糖＋脂質(zhì)）>細(xì)胞膜的成分小結(jié)2【了解一下】細(xì)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(zhì)和蛋白質(zhì)等成分是如何組成細(xì)胞膜的呢？對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)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(xì)胞膜照片，看到了暗－亮－暗的三層結(jié)構(gòu)。細(xì)胞膜由蛋白質(zhì)－脂質(zhì)－蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，中間亮層是脂質(zhì)分子；是靜態(tài)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)。細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)電鏡照片蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)單位膜模型1959年1935年1925年20世紀(jì)初1895年

“三明治”靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型有什么不足？

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

得出結(jié)論：蛋白質(zhì)分子以

、

、

方式分布在磷脂雙分子層中。時間：20世紀(jì)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(cè)的蛋白質(zhì)，膜的總厚度應(yīng)當(dāng)超過20nm。1959年1935年1925年20世紀(jì)初1895年20世紀(jì)60年代

細(xì)胞膜還是靜態(tài)的嗎？

37℃40min對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索實驗：科學(xué)家用綠色熒光染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞膜表面蛋白質(zhì)分子，用紅色熒光染料標(biāo)記人細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，將小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合。發(fā)現(xiàn)：這兩個細(xì)胞剛?cè)诤蠒r，融合細(xì)胞一半發(fā)綠色熒光，另一半發(fā)紅色熒光；在37℃下經(jīng)過40min，兩種顏色的熒光均勻分布。結(jié)論：細(xì)胞融合實驗以及相關(guān)的實驗證明細(xì)胞膜具有流動性。（結(jié)構(gòu)特性）小鼠細(xì)胞人細(xì)胞細(xì)胞融合正在融合的細(xì)胞融合細(xì)胞1959年1935年1925年20世紀(jì)初1895年20世紀(jì)60年代1970年對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)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(jì)初1895年20世紀(jì)60年代1970年1972年流動鑲嵌模型基本支架細(xì)胞膜主要是由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的三種方式鑲、嵌、貫穿細(xì)胞表面的識別、細(xì)胞間的信息傳遞被1．基本要點a.細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成b.細(xì)胞膜的基本支架為磷脂雙分子層磷脂雙分子層內(nèi)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(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。（膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對稱性）d.細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特性：流動性構(gòu)成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運動的意義：細(xì)胞膜的流動性對于細(xì)胞完成物質(zhì)運輸、生長、分裂、運動等功能都是非常重要的。e.細(xì)胞膜的功能特性：選擇透過性旁欄思考

Q：既然膜內(nèi)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(chǎn)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(nèi)容4糖被功能：識別、保護、潤滑注意細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)圖示中糖蛋白的多糖側(cè)鏈?zhǔn)桥袛嗌锬?nèi)、外側(cè)的依據(jù)，多糖側(cè)鏈所在的一側(cè)胞膜外側(cè)，另一側(cè)則為細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)。外側(cè)1．基本要點f.細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成糖蛋白（脂質(zhì)與糖類結(jié)合形成糖脂）流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容4不對稱性歸納總結(jié)組分結(jié)構(gòu)功能細(xì)胞膜磷脂蛋白質(zhì)糖類(少)運動運動脂雙層為基本骨架鑲嵌、嵌入、貫穿細(xì)胞表面內(nèi)部疏水，屏障決定膜的功能細(xì)胞表面的識別、細(xì)胞間的信息傳遞等1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開2.控制物質(zhì)進出細(xì)胞3.進行細(xì)胞間的信息交流結(jié)構(gòu)特性：具有一定的流動性功能特性：選擇透過性細(xì)胞的物質(zhì)運輸、生長、分裂、運動等生命活動保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定當(dāng)堂反饋(1)細(xì)胞膜是細(xì)胞的一道屏障，只有細(xì)胞需要的物質(zhì)才能進入細(xì)胞，而對細(xì)胞有害的物質(zhì)則不能進入(

)(2)細(xì)胞間的信息交流都