【課件】細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課件2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能第三章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)牛胰島素結(jié)晶鑒別動(dòng)物細(xì)胞是否死亡常用臺(tái)盼藍(lán)染液。用它染色時(shí)，死細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會(huì)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(guò)性，臺(tái)盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過(guò)細(xì)胞膜。因此活細(xì)胞不被染色，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，臺(tái)盼藍(lán)能通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，死細(xì)胞能被染成藍(lán)色。問(wèn)題探討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？國(guó)家的邊界：邊防線等人體的邊界：皮膚和黏膜細(xì)胞的邊界：細(xì)胞膜/質(zhì)膜注意：植物細(xì)胞的邊界也是細(xì)胞膜，不是細(xì)胞壁，因?yàn)榧?xì)胞壁的作用是支持和保護(hù)用以維持細(xì)胞形狀,具有全透性，并不能控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞,所以不是真正的邊界。細(xì)胞質(zhì)纖毛細(xì)胞膜細(xì)胞壁鞭毛核糖體擬核推測(cè)的原始海洋景觀圖一、細(xì)胞膜的功能1、將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi)

_________是生命起源過(guò)程中至關(guān)重要的階段，它將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開(kāi)，產(chǎn)生了原始的細(xì)胞，并成為_(kāi)________的系統(tǒng)。膜的出現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立相對(duì)穩(wěn)定細(xì)胞膜將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開(kāi)，保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的________。（1）膜的出現(xiàn)在進(jìn)化方面的意義：（2）膜的出現(xiàn)對(duì)細(xì)胞本身的意義：草履蟲(chóng)一、細(xì)胞膜的功能2、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞不需要、有害的物質(zhì)（如細(xì)菌、病毒等）_____________細(xì)胞膜的控制作用是相對(duì)的細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（氨基酸、葡萄糖等）廢物（CO2、尿素等）不容易進(jìn)入抗體、激素等細(xì)胞合成并分泌細(xì)胞代謝產(chǎn)生（DNA等）×激素內(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。（1）物質(zhì)傳遞：通過(guò)細(xì)胞分泌化學(xué)物質(zhì)完成間接信息交流一、細(xì)胞膜的功能3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流化學(xué)本質(zhì)：糖蛋白、糖脂作用：接受激素等化學(xué)物質(zhì)信號(hào)特點(diǎn)：專(zhuān)一性（一種受體只能識(shí)別一種或者一類(lèi)物質(zhì)）受體（2）接觸傳遞：通過(guò)相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息相鄰兩個(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（例如精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別和結(jié)合）。一、細(xì)胞膜的功能3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流發(fā)出信號(hào)的細(xì)胞靶細(xì)胞與膜結(jié)合的信號(hào)分子受體精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別和結(jié)合（3）通道傳遞：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)通道進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞。胞間連絲一、細(xì)胞膜的功能3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流細(xì)胞間的信息交流都依賴(lài)于信息分子和受體嗎？提示：一定依賴(lài)于信息分子傳遞信息，但不一定需要受體，如高等植物細(xì)胞之間的胞間連絲。因此胞間連絲既有物質(zhì)運(yùn)輸?shù)淖饔?，又有信息交流的作用●●?xì)胞膜●●●●●●溶于脂質(zhì)的物質(zhì)●●不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索發(fā)現(xiàn)：推測(cè)：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)：時(shí)間：1895年

人物：歐文頓（E.Overton）用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行了上萬(wàn)次實(shí)驗(yàn)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過(guò)細(xì)胞膜,不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)不容易穿過(guò)細(xì)胞膜科學(xué)家利用哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞，制備出純凈的細(xì)胞膜，進(jìn)行化學(xué)分析。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。為什么要用哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞來(lái)制備出純凈細(xì)胞膜呢？①動(dòng)物細(xì)胞無(wú)細(xì)胞壁，更易吸水脹破。②哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器。結(jié)論：實(shí)驗(yàn)：細(xì)胞膜具體是由哪些脂質(zhì)組成呢？二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索分子模型磷脂分子結(jié)構(gòu)式分子示意圖磷脂的一端為親水的頭，兩個(gè)脂肪酸一端為疏水的尾，多個(gè)磷脂分子在水中總是自發(fā)地形成雙分子層。細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列成連續(xù)的兩層。推斷：S1實(shí)驗(yàn)：時(shí)間：1925年

人物：荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德?tīng)栍帽獜娜说募t細(xì)胞膜中提取脂質(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。S2二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索S2＝2S1在水中形成的磷脂雙分子層模式圖推測(cè)：實(shí)驗(yàn)：時(shí)間：1935年

人物：英國(guó)學(xué)者丹尼利和戴維森丹尼利和戴維森研究細(xì)胞膜張力，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的表面張力明顯低于油-水界面的表面張力。由于人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了油脂表面如果附有蛋白質(zhì)成分，則表面張力會(huì)降低。細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。除磷脂外，細(xì)胞膜還有無(wú)其它成分？二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索思考·討論因?yàn)榱字肿拥摹邦^部”親水，尾部疏水，所以在水-空氣的界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸，“尾部”則朝向空氣的一面?？茖W(xué)家因測(cè)得從紅細(xì)胞中提取的脂質(zhì)，鋪成單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍，才得出膜中的脂質(zhì)必然排列為連續(xù)的兩層這一結(jié)論。2、根據(jù)磷脂分子的特點(diǎn)解釋?zhuān)瑸槭裁戳字诳諝庖凰缑嫔箱佌钩蓡畏肿訉樱靠茖W(xué)家是如何推導(dǎo)出“脂質(zhì)在細(xì)胞膜中必然排列為連續(xù)的兩層”這一結(jié)論的？思考·討論由于磷脂分子有親水的“頭部”和疏水的“尾部”，在水溶液中，朝向水的是“頭部”，“尾部”受水的排斥。當(dāng)磷脂分子的內(nèi)外兩側(cè)均是水環(huán)境時(shí)，磷脂分子的“尾部”相對(duì)排列在內(nèi)側(cè)，“頭部”則分別朝向兩側(cè)水的環(huán)境，形成磷脂雙分子層。細(xì)胞的內(nèi)外環(huán)境都是水溶液，所以細(xì)胞膜磷脂分子的“頭部”向著膜的內(nèi)外兩側(cè)而“尾部”相對(duì)排在內(nèi)側(cè)，形成磷脂雙分子層。3、磷脂分子在水中能自發(fā)地形成雙分子層，你如何解釋這一現(xiàn)象？由此，你能否就細(xì)胞膜是由磷脂雙分子層構(gòu)成的原因作出分析？水水思考·討論4、如果將磷脂分子置于水-苯的混合溶劑中，磷脂分子將會(huì)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。將人的肝細(xì)胞中的磷脂全部提取出來(lái)，鋪成單分子層，其面積是肝細(xì)胞表面積的2倍嗎？為什么？提示：不是。大大超過(guò)2倍，肝細(xì)胞具有細(xì)胞膜、細(xì)胞核和多種具膜的細(xì)胞器。細(xì)胞膜的成分脂質(zhì)(約50%)蛋白質(zhì)(約40%)糖類(lèi)(2%-10%)磷脂最豐富，動(dòng)物細(xì)胞膜還有少量的膽固醇在細(xì)胞膜行使功能時(shí)起重要作用；功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，種類(lèi)和數(shù)量越多與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)分子結(jié)合形成糖蛋白或糖脂，分布在細(xì)胞膜的外表面脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、糖類(lèi)是如何組成細(xì)胞膜的呢？細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的電鏡照片（放大400000倍）三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索提出假說(shuō)：實(shí)驗(yàn)：時(shí)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),蛋白質(zhì)電子密度高，電鏡下顯暗帶，磷脂分子電子密度低呈亮帶細(xì)胞膜都是由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，電鏡下看到的中間的亮層是脂質(zhì)分子，兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子。靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)變形蟲(chóng)捕獲兩個(gè)草履蟲(chóng)細(xì)胞分裂時(shí)間：20世紀(jì)60年代以后提出質(zhì)疑：不能行使細(xì)胞膜的復(fù)雜功能，不能解釋細(xì)胞的生長(zhǎng)、變形蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索白細(xì)胞吞噬細(xì)菌實(shí)驗(yàn)：科學(xué)家用綠色熒光染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面蛋白質(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(gè)細(xì)胞剛?cè)诤蠒r(shí)，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(guò)40min，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)胞結(jié)論：細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)證明細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。(結(jié)構(gòu)特性）時(shí)間：1970年三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索熒光標(biāo)記法是利用熒光蛋白或熒光蛋白基因作為標(biāo)志物對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行分析的方法，常用的熒光蛋白有綠色和紅色兩種顏色時(shí)間：1972年理論：提出生物膜模型——流動(dòng)鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索

人物：辛格和尼科爾森科學(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。1.1895年，歐文頓的實(shí)驗(yàn)和推論：細(xì)胞膜是由______組成的；2.通過(guò)制備純凈的動(dòng)物細(xì)胞膜，進(jìn)行化學(xué)分析得知組成膜的脂質(zhì)有_____和_____；3.1925年，荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德?tīng)栍胈____提取脂質(zhì)，推斷：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為_(kāi)___________；4.1935年，英國(guó)學(xué)者丹尼利和戴維森通過(guò)研究細(xì)胞的________，推測(cè)：細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有_______；5.1959年，羅伯特森通過(guò)在電鏡下看到的_________三層結(jié)構(gòu)，提出假說(shuō)：所有生物膜都由________________三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成；把細(xì)胞膜描述為_(kāi)______統(tǒng)一結(jié)構(gòu)；6.1970年，熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)，指出細(xì)胞膜具有

________；7.1972年，辛格和尼科爾森提出了_______________。脂質(zhì)探究歷程小結(jié)磷脂膽固醇丙酮連續(xù)的兩層表面張力蛋白質(zhì)暗-亮-暗蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)靜態(tài)流動(dòng)性流動(dòng)鑲嵌模型四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容1.細(xì)胞膜主要是由________和___________構(gòu)成的；磷脂分子磷脂雙分子層的內(nèi)部是磷脂分子的______端，____________或_______不能自由通過(guò)，因此具有_____作用；蛋白質(zhì)分子2._______________是膜的基本支架；磷脂雙分子層3.蛋白質(zhì)分子以不同方式_____在磷脂雙分子層中；疏水水溶性分子離子屏障鑲嵌蛋白質(zhì)有的____在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部____入磷脂雙分子層中，有的____于整個(gè)磷脂雙分子層；鑲嵌貫穿4.細(xì)胞膜不是靜止不動(dòng)的，而是具有_______________；一定的流動(dòng)性細(xì)胞膜流動(dòng)性的具體表現(xiàn)（具有流動(dòng)性的原因）：構(gòu)成膜的磷脂分子可以_____________，膜中的蛋白質(zhì)______________；側(cè)向自由移動(dòng)大多也能運(yùn)動(dòng)細(xì)胞膜流動(dòng)性的意義：對(duì)于細(xì)胞完成_________、_______、______、_______等功能都是非常重要的；物質(zhì)運(yùn)輸生長(zhǎng)分裂運(yùn)動(dòng)①___________②___________③___________④___________⑤___________A、B中_____為細(xì)胞外側(cè)_____為細(xì)胞內(nèi)側(cè)糖蛋白蛋白質(zhì)磷脂雙分子層糖被磷脂分子AB細(xì)胞膜的外表面還有糖類(lèi)分子，和蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成的糖蛋白，或與脂質(zhì)結(jié)合形成的糖脂，這些糖類(lèi)分子叫作糖被。糖被與細(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。糖脂既然膜內(nèi)部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運(yùn)輸呢？P45一是因?yàn)樗肿訕O小，可以通過(guò)由于磷脂分子運(yùn)動(dòng)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(guò)通道蛋白通過(guò)膜。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(cuò)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(guò)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(guò)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(zhǎng)現(xiàn)象不支持細(xì)胞膜的靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型B細(xì)胞膜的特性1.細(xì)胞膜的功能特性：____________；細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性與其上的________有關(guān)，主要是與載體蛋白有關(guān)；例如利用___________鑒定細(xì)胞死活；2.細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特性：_________________；選擇透過(guò)性蛋白質(zhì)臺(tái)盼藍(lán)染液具有一定的流動(dòng)性細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性主要因?yàn)椋篲______________________________________________________構(gòu)成膜的磷脂分子可以側(cè)向自由移動(dòng)，膜中的蛋白質(zhì)大多也能運(yùn)動(dòng)細(xì)胞膜流動(dòng)性的主要影響因素：________溫度

在適宜的溫度范圍內(nèi)，隨外界溫度升高，細(xì)胞膜的流動(dòng)性增強(qiáng)，但溫度超出一定范圍，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)被破壞(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(duì)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(huì)留下個(gè)空洞。()(4)植物細(xì)胞之間的胞間連絲具有物質(zhì)運(yùn)輸?shù)淖饔?

)(5)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)(

)×××√×有人在解釋細(xì)胞膜時(shí)，把它與窗紗進(jìn)行類(lèi)比：窗紗能把昆蟲(chóng)擋在外面，同時(shí)窗紗的小洞又能讓空氣進(jìn)出。你認(rèn)為這種類(lèi)比有什么合理之處，有沒(méi)有不妥當(dāng)?shù)牡胤?

把細(xì)胞膜與窗紗進(jìn)行類(lèi)比,合理之處是說(shuō)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(lèi)?也有不妥之處。例如,窗紗是一種簡(jiǎn)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(dòng)是一個(gè)主動(dòng)的過(guò)程,?窗紗是沒(méi)有生命的,它只能是被動(dòng)地在起作用。右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(lèi)藥物的包裹位置各不相同?由雙層磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體,兩