細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課件【知識(shí)精講+備課精研】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)第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能我確信哪怕一個(gè)最簡(jiǎn)單的細(xì)胞，也比迄今為止設(shè)計(jì)出的任何智能電腦更精巧?！缘灾泻驮菏康戎骶幍摹都?xì)胞生物學(xué)》鑒別動(dòng)物細(xì)胞是否死亡常用臺(tái)盼藍(lán)染液。用它染死細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會(huì)著色。討論：

問(wèn)題探討1.為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？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？活細(xì)胞的細(xì)胞膜作為邊界具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能，活細(xì)胞能阻止臺(tái)盼藍(lán)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，因此活細(xì)胞不能被染色。一、細(xì)胞膜的功能1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開細(xì)胞作為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)，它的邊界就是細(xì)胞膜，也叫質(zhì)膜。使細(xì)胞成為相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定細(xì)胞膜的控制作用是相對(duì)的2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞可“進(jìn)”營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、葡萄糖等）不易“進(jìn)”對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)（如細(xì)菌、病毒等）可“出”不可“出”代謝廢物抗體、激素等物質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的核酸等有用的成分一、細(xì)胞膜的功能在球場(chǎng)上，當(dāng)發(fā)現(xiàn)足球快速向你頭部飛奔過(guò)來(lái)，你會(huì)迅速躲避或用胳膊阻擋。思考：

思考·討論1.哪些細(xì)胞參與完成了上述活動(dòng)？它們發(fā)揮的具體作用是什么？2.眼部組織細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞和肌肉細(xì)胞之間如何實(shí)現(xiàn)相互溝通呢？①間接交流（化學(xué)物質(zhì)）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)胞間的信息交流靶細(xì)胞：接受信號(hào)的細(xì)胞受體：靶細(xì)胞膜上與信號(hào)特異性結(jié)合的位點(diǎn)一、細(xì)胞膜的功能②直接接觸3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流

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。一、細(xì)胞膜的功能③形成通道相鄰兩個(gè)細(xì)胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過(guò)其進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞。3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流胞間連絲高等植物細(xì)胞之間通過(guò)胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用。一、細(xì)胞膜的功能隨堂檢測(cè)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(jìn)入細(xì)胞，而對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)則不能進(jìn)入(

)2.植物細(xì)胞之間的胞間連絲具有物質(zhì)運(yùn)輸?shù)淖饔?

)3.細(xì)胞膜上的受體是細(xì)胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu)(

)4.紅蘿卜細(xì)胞的液泡中含有紫紅色的花青素。將紅蘿卜切成小塊放到水中，水的顏色無(wú)明顯變化。若進(jìn)行加熱，隨著水溫的升高，水的顏色逐漸變紅。其原因是(

)A.細(xì)胞壁在加溫后受到破壞B.水溫升高，花青素的溶解度加大C.加溫使細(xì)胞膜和液泡膜失去了控制物質(zhì)進(jìn)出的功能D.加溫使花青素分子的活性加大而容易透過(guò)細(xì)胞膜×√×C二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索【資料1】1895年歐文頓：多種物質(zhì)對(duì)膜的通透性實(shí)驗(yàn)，溶于脂質(zhì)的物質(zhì)容易通過(guò)細(xì)胞膜，不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，不容易通過(guò)細(xì)胞膜。推測(cè)：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的細(xì)胞膜非脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)相似相溶原理二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索【資料2】20世紀(jì)初，科學(xué)家對(duì)哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞膜進(jìn)行了化學(xué)成分分析。紅細(xì)胞的細(xì)胞膜化學(xué)分析表明：細(xì)胞膜中的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，磷脂含量最多二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索1.如果有一個(gè)水槽，把磷脂分子鋪在水面上，磷脂分子將如何在水—空氣界面上排布？思考·討論磷脂分子1.如果有一個(gè)水槽，把磷脂分子鋪在水面上，磷脂分子將如何在水—空氣界面上排布？思考·討論1.如果有一個(gè)水槽，把磷脂分子鋪在水面上，磷脂分子將如何在水—空氣界面上排布？思考·討論1.如果有一個(gè)水槽，把磷脂分子鋪在水面上，磷脂分子將如何在水—空氣界面上排布？思考·討論1.如果有一個(gè)水槽，把磷脂分子鋪在水面上，磷脂分子將如何在水—空氣界面上排布？思考·討論1.如果有一個(gè)水槽，把磷脂分子鋪在水面上，磷脂分子將如何在水—空氣界面上排布？思考·討論1.如果有一個(gè)水槽，把磷脂分子鋪在水面上，磷脂分子將如何在水—空氣界面上排布？思考·討論2.細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在。請(qǐng)大膽的推測(cè)和想象一下在這樣的環(huán)境中，細(xì)胞膜中的磷脂分子可能怎么排布？思考·討論水環(huán)境二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索【資料3】1925年，兩位荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪成單分子層，測(cè)得單層分子的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列成連續(xù)的兩層。推斷：2.細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在。請(qǐng)大膽的推測(cè)和想象一下在這樣的環(huán)境中，細(xì)胞膜中的磷脂分子可能怎么排布？思考·討論水環(huán)境2.細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在。請(qǐng)大膽的推測(cè)和想象一下在這樣的環(huán)境中，細(xì)胞膜中的磷脂分子可能怎么排布？思考·討論水環(huán)境水環(huán)境2.細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在。請(qǐng)大膽的推測(cè)和想象一下在這樣的環(huán)境中，細(xì)胞膜中的磷脂分子可能怎么排布？思考·討論水環(huán)境水環(huán)境2.細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在。請(qǐng)大膽的推測(cè)和想象一下在這樣的環(huán)境中，細(xì)胞膜中的磷脂分子可能怎么排布？思考·討論水環(huán)境水環(huán)境2.細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在。請(qǐng)大膽的推測(cè)和想象一下在這樣的環(huán)境中，細(xì)胞膜中的磷脂分子可能怎么排布？思考·討論水環(huán)境水環(huán)境2.細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在。請(qǐng)大膽的推測(cè)和想象一下在這樣的環(huán)境中，細(xì)胞膜中的磷脂分子可能怎么排布？思考·討論水環(huán)境水環(huán)境AB水水二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索【資料4】1935年，英國(guó)學(xué)者丹尼利和戴維森發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表面張力明顯低于油水界面的表面張力；當(dāng)時(shí)人們已經(jīng)知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白質(zhì)，其表面張力降低。二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索細(xì)胞膜成分脂質(zhì)(50%)蛋白質(zhì)(40%)糖類(2%~10%)磷脂最豐富，此外還有少量的膽固醇功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，種類和數(shù)量越多不同細(xì)胞膜中，各種物質(zhì)的含量是不同的。三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索①方法：在電子顯微鏡下觀察細(xì)胞膜。②現(xiàn)象：細(xì)胞膜呈現(xiàn)清晰的______________的三層結(jié)構(gòu)。③結(jié)論：所有的細(xì)胞膜都由______________________三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，是一種______的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。分析：“三明治模型”的靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型不能解釋哪些功能？不能解釋細(xì)胞的生長(zhǎng)、白細(xì)胞吞噬細(xì)菌、受精時(shí)細(xì)胞融合等。暗—亮—暗蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)靜態(tài)【資料5】(1)1959年，羅伯特森變形蟲攝食纖毛蟲

三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索冰凍蝕刻技術(shù)研究細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)【資料6】：科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，有些膜蛋白的特定區(qū)域主要由疏水氨基酸組成，這些區(qū)域很可能與脂雙層的疏水區(qū)域結(jié)合，造成這些部分會(huì)深深插入膜的內(nèi)部。磷脂雙分子層構(gòu)成了細(xì)胞膜的基本支架蛋白質(zhì)分子鑲嵌、部分或全部嵌入、貫穿于脂雙層三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索時(shí)間：1970年實(shí)驗(yàn)：弗雷和埃迪登(Frye和Edidin)將人和鼠的細(xì)胞膜蛋白分別用紅、綠熒光標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合，雜交細(xì)胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)兩種顏色的熒光均勻分布。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【資料7】人——鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)（熒光標(biāo)記實(shí)驗(yàn)）結(jié)論：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索【資料8】1972年辛格（S.J.Singer）和尼科爾森（G.Nicolson）總結(jié)前人的研究成果，并且在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了新的生物膜模型———流動(dòng)鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。想一想：在細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型的探索過(guò)程中采用了什么科學(xué)方法？科學(xué)方法水環(huán)境水環(huán)境科學(xué)方法——提出假說(shuō)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型的探索過(guò)程，反映了提出假說(shuō)這一科學(xué)方法的作用?？茖W(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(wèn)題的一種假說(shuō)，再用進(jìn)一步的觀察與實(shí)驗(yàn)對(duì)已建立的假說(shuō)進(jìn)行修正和補(bǔ)充。一種假說(shuō)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。四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容①基本支架：其內(nèi)部是磷脂分子疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過(guò)，因此具有屏障作用。磷脂雙分子層磷脂雙分子層既然膜內(nèi)部是疏水的，水分子為什么能跨膜運(yùn)輸呢?思考·討論水環(huán)境水環(huán)境①水分子極小，可以通過(guò)由于磷脂分子運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的間隙②細(xì)胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以經(jīng)過(guò)水通道蛋白通過(guò)膜四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容②蛋白質(zhì)的位置分布：蛋白質(zhì)表面嵌入（部分或全部）貫穿與物質(zhì)運(yùn)輸有關(guān)四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容③細(xì)胞膜兩側(cè)具有不對(duì)稱性糖蛋白糖脂糖類分子與蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白，或與脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂，這些糖類分子叫做糖被。它與細(xì)胞表面的識(shí)別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能有密切關(guān)系。消化道和呼吸道上表皮的糖蛋白有保護(hù)和潤(rùn)滑作用。四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容④細(xì)胞膜具有一定流動(dòng)性功能特性:

細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性細(xì)胞膜四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容結(jié)構(gòu)功能細(xì)胞膜磷脂蛋白質(zhì)糖類(少)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)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(shí)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(jìn)出細(xì)胞3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流結(jié)構(gòu)特性：具有一定的流動(dòng)性功能特性：選擇透過(guò)性細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸、生長(zhǎng)、分裂、運(yùn)動(dòng)等生命活動(dòng)保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定組分如圖是由磷脂分子構(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。問(wèn)題探究水環(huán)境水環(huán)境(1)為什么兩類藥物的包裹位置各不相同?(2)請(qǐng)推測(cè)：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?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。由于脂質(zhì)體是磷脂雙分子層構(gòu)成的,到達(dá)細(xì)胞后可能會(huì)與細(xì)胞的細(xì)胞膜發(fā)生融合,也可能會(huì)被細(xì)胞以胞吞的方式進(jìn)入細(xì)胞,從而使藥物在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用。隨堂檢測(cè)1.構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子具有流動(dòng)性，而蛋白質(zhì)是固定不動(dòng)的(

)2.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(guò)細(xì)胞膜(

)3.糖被在細(xì)胞膜上呈現(xiàn)出對(duì)稱分布(

)4.基于對(duì)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)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)入細(xì)胞，而對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)則不能進(jìn)入(

)(2)構(gòu)成細(xì)胞膜的脂質(zhì)主要是磷脂、脂肪、膽固醇(

)(3)向細(xì)胞內(nèi)注射物質(zhì)后，細(xì)胞膜上會(huì)留下一個(gè)孔洞(

)5.羅伯特森在高倍顯微鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)(

)6.羅伯特森提出的細(xì)胞膜的靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型不能解釋細(xì)胞的生長(zhǎng)現(xiàn)象(

)×√×××××√隨堂檢測(cè)7.從細(xì)胞膜上提取了某種成分，加入雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色；若加入斐林試劑并加熱，出現(xiàn)磚紅色。該成分是(

)A．糖脂B．磷脂C．糖蛋白D．脂蛋白8.下圖是真核細(xì)胞的細(xì)胞膜亞顯微結(jié)構(gòu)示意圖，①~③表示物質(zhì)。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（