【課件】細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課件-2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版（2019）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

科學(xué)家用顯微鏡注射器將一種叫作伊紅的物質(zhì)注入變形蟲體內(nèi)，伊紅很快擴(kuò)散到整個(gè)細(xì)胞，卻不能逸出細(xì)胞。注入伊紅伊紅為什么不會(huì)逸出細(xì)胞？此實(shí)驗(yàn)說明了什么？一、細(xì)胞膜的功能細(xì)胞存在邊界——細(xì)胞膜功能一：將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開

將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開，使細(xì)胞成為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，細(xì)胞膜保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。電子顯微鏡下的細(xì)胞膜推測(cè)的原始海洋景觀想象圖一、細(xì)胞膜的功能鑒別動(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。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，臺(tái)盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過細(xì)胞膜。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。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？具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。問題探討一、細(xì)胞膜的功能一、細(xì)胞膜的功能功能二：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)胞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（氨基酸、無機(jī)鹽、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）×細(xì)胞膜的控制作用是相對(duì)的，環(huán)境中一些對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)有可能進(jìn)入；有些病毒、病菌也能侵入細(xì)胞，使生物體患病。思考：用涼水洗新鮮的莧菜，水一般不會(huì)變紅，但高溫炒熟的莧菜中卻有紅紅的湯汁，這可能是因?yàn)槭裁矗俊韭?lián)系生活】煮熟的莧菜細(xì)胞失去了活性，使細(xì)胞膜失去控制色素進(jìn)出細(xì)胞的作用而讓湯水變紅。一、細(xì)胞膜的功能功能三：進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流假如你想跟朋友聯(lián)系，你的方式有？在多細(xì)胞生物體內(nèi)，各個(gè)細(xì)胞不是孤立存在的，它們之間必需保持功能的協(xié)調(diào)。這種協(xié)調(diào)性的出現(xiàn)不僅依賴于物質(zhì)和能量的交換，也依賴于______的交流。信息一、細(xì)胞膜的功能功能三：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)（如激素）間接傳遞信息。激素受體信息分子內(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。靶細(xì)胞：能識(shí)別某種特定激素或神經(jīng)遞質(zhì)并與之特異性結(jié)合而產(chǎn)生某種生物效應(yīng)的細(xì)胞化學(xué)本質(zhì)：糖蛋白作用：激素等化學(xué)物質(zhì)的信號(hào)接受特點(diǎn)：專一性（一種受體只能識(shí)別一種或者一類物質(zhì)）一、細(xì)胞膜的功能功能三：進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流（2）通過相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息發(fā)出信號(hào)的細(xì)胞靶細(xì)胞與膜結(jié)合的信號(hào)分子精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別和結(jié)合相鄰兩個(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?；ǚ叟c植物柱頭細(xì)胞的授粉一、細(xì)胞膜的功能功能三：進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流（3）相鄰兩細(xì)胞之間形成通道來傳遞信息胞間連絲高等植物細(xì)胞之間通過胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用。是否還需要信息分子和受體？一、細(xì)胞膜的功能功能一：將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開功能二：控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞功能三：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)（如激素）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如圖是細(xì)胞間的三種信息交流方式，據(jù)圖分析：(1)圖中物質(zhì)或結(jié)構(gòu)的名稱：①與膜結(jié)合的

；②

；③

。(2)植物細(xì)胞間的胞間連絲、人體內(nèi)胰島素的作用過程、精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別和結(jié)合分別屬于上面的哪種方式？信號(hào)分子受體胞間連絲分別屬于圖C、圖A、圖B。練習(xí)：一、細(xì)胞膜的功能(3)圖中受體的化學(xué)本質(zhì)是什么？受體和信號(hào)分子的結(jié)合有沒有特異性？(4)是否所有信號(hào)分子的受體都在細(xì)胞膜上？受體的化學(xué)本質(zhì)是糖蛋白，受體和信號(hào)分子的結(jié)合具有特異性。不是，有些小分子物質(zhì)(如脂溶性的信號(hào)分子，性激素)的受體在細(xì)胞內(nèi)部。練習(xí)：一、細(xì)胞膜的功能請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材P42-P45細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)探索歷程，并思考：（5min)11895年，歐文頓做了什么實(shí)驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論分別是什么？220世紀(jì)初，科學(xué)家通過對(duì)哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞膜進(jìn)行了什么分析？31925年，荷蘭科學(xué)家們做了什么實(shí)驗(yàn)？得出了什么結(jié)論？461935年，英國(guó)學(xué)者丹尼利和戴維森研究了什么？51959年，羅伯特森有什么發(fā)現(xiàn)？71970年，科學(xué)家做了什么實(shí)驗(yàn)？他們得出了什么結(jié)論？1972年，桑格和尼克森在什么基礎(chǔ)上提什么觀點(diǎn)？8糖類在細(xì)胞膜上如何排列的呢？一.細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索11895年，歐文頓做了什么實(shí)驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論分別是什么？

1.1895年，歐文頓細(xì)胞膜通透性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)推測(cè)：膜是由脂質(zhì)組成材料1相似相溶原理：通俗的講，即分子結(jié)構(gòu)越相似的物質(zhì)，越是容易相互溶解。不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細(xì)胞膜對(duì)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，不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)不容易穿過細(xì)胞膜。1歐文頓做了什么實(shí)驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是什么？21895年，歐文頓對(duì)植物細(xì)胞的通透性研究提出了膜由脂質(zhì)組成的。20世紀(jì)初，科學(xué)家用動(dòng)物的卵細(xì)胞、紅細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等為研究材料，并利用哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞，通過一定的方法制備出純凈的細(xì)胞膜，進(jìn)行化學(xué)分析，得知組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。親水的頭疏水的尾問題：為什么科學(xué)家哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞？哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞有什么特點(diǎn)？

哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞沒有核膜和細(xì)胞器膜，只有細(xì)胞膜1種膜結(jié)構(gòu)根據(jù)磷脂的性質(zhì)，那么磷脂在細(xì)胞膜中的排列是怎樣的呢？細(xì)胞膜內(nèi)外環(huán)境均為水環(huán)境，單層磷脂的存在會(huì)導(dǎo)致與水不相容，則細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。為了迎合內(nèi)外的水環(huán)境，要如何存在才可以呢？31925年，科學(xué)家們做了什么實(shí)驗(yàn)？得出了什么結(jié)論？

1925年，荷蘭科學(xué)家

用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣-水界面上鋪展成單分子層，測(cè)得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍細(xì)胞膜中的脂質(zhì)排列為連續(xù)的兩層實(shí)驗(yàn)結(jié)論：細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)(1)為什么磷脂在空氣—水界面上鋪展成單分子層？P33磷脂的親水“頭部”易與水結(jié)合，而疏水“尾部”由2條長(zhǎng)脂肪酸鏈組成，性質(zhì)與油相似，不能與水結(jié)合，暴露在空氣一側(cè)。空氣-水界面上：(2)磷脂在水中能自發(fā)地形成雙分子層，如何解釋這一現(xiàn)象？由于磷脂有親水“頭部”和疏水“尾部”，當(dāng)磷脂的內(nèi)外側(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。1935年，英國(guó)學(xué)者丹尼利和戴維森研究了細(xì)胞膜的張力。丹尼利和戴維森推測(cè)：人們發(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(huì)降低。疑問1：能否用已學(xué)知識(shí)證明細(xì)胞膜上確有蛋白質(zhì)呢？4細(xì)胞膜張力<油—水界面的張力發(fā)現(xiàn)：而油滴的張力>油—水界面的張力，但現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。雙縮脲試劑

脂質(zhì)：（約占50%）

蛋白質(zhì)：（約占40%）糖類：（約占2%—10%）磷脂最豐富，動(dòng)物細(xì)胞膜含有少量膽固醇膜功能越復(fù)雜，蛋白質(zhì)種類和數(shù)量越多糖蛋白：與蛋白質(zhì)結(jié)合，(又叫糖被），保護(hù)、識(shí)別、潤(rùn)滑作用糖脂：與脂質(zhì)結(jié)合（一）細(xì)胞膜的成分脂質(zhì)（約50%）蛋白質(zhì)（約40%）糖類（約2%~10%）基礎(chǔ)判斷1．構(gòu)成膜的脂質(zhì)主要是磷脂、脂肪和膽固醇。()2．變形蟲和草履蟲的細(xì)胞膜基本組成成分不同。()3．1895年，歐文頓認(rèn)為細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。()4．細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)種類和數(shù)量多少?zèng)Q定了細(xì)胞膜功能的復(fù)雜程度。()××√√1959年，羅伯特森在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)。他把細(xì)胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。提出假說：蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)細(xì)胞膜由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)組成，中間亮層是脂質(zhì)，兩邊的暗層是蛋白質(zhì)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：細(xì)胞膜為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)想一想：如果細(xì)胞膜是靜止的，胞吞、胞吐、細(xì)胞分裂、細(xì)胞生長(zhǎng)等生命活動(dòng)能否完成？胞吞動(dòng)物細(xì)胞分裂5

細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性

結(jié)果：結(jié)論：人細(xì)胞小鼠細(xì)胞細(xì)胞融合雜交細(xì)胞37℃40min紅色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白綠色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白1970年，科學(xué)家用不同顏色的熒光染料分別標(biāo)記小鼠和人的細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，將小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合。在37℃下經(jīng)過40min，兩種顏色的熒光均勻分布。從以上實(shí)驗(yàn)?zāi)隳艿贸鍪裁唇Y(jié)論？6紅綠膜蛋白均勻分布膜蛋白是運(yùn)動(dòng)的1)成分：磷脂、蛋白質(zhì)、糖類2)結(jié)構(gòu)模型磷脂分子磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子糖蛋白糖脂糖被①

細(xì)胞膜主要由磷脂和蛋白質(zhì)組成。磷脂雙分子層是膜的基本支架，內(nèi)部是磷脂的疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過，因此具有屏障作用。1972年，辛格和尼科爾森

提出：生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型7.②蛋白質(zhì)有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入其中，有的貫穿于整個(gè)磷脂雙分子層，與物質(zhì)運(yùn)輸有關(guān)。③細(xì)胞膜不是靜止不動(dòng)的，而是具有流動(dòng)性，主要表現(xiàn)為磷脂可以側(cè)向自由移動(dòng)，蛋白質(zhì)大多都可以運(yùn)動(dòng)。3).細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型中各成分的作用:①磷脂：磷脂構(gòu)成雙分子層成為細(xì)胞膜的基本支架。②蛋白質(zhì)：在物質(zhì)運(yùn)輸?shù)确矫婢哂兄匾饔谩＂厶穷?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?！镂挥诩?xì)胞膜外側(cè)★1972年，辛格和尼科爾森

提出：生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型1層細(xì)胞膜相當(dāng)于1層磷脂雙分子相當(dāng)于2層磷脂分子4).生物膜的結(jié)構(gòu)特性：流動(dòng)性構(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)5).生物膜的功能特性：選擇透過性1972年，辛格和尼科爾森

提出：生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型【歸納總結(jié)】三層結(jié)構(gòu)模型與流動(dòng)鑲嵌模型的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)

項(xiàng)目三層結(jié)構(gòu)模型流動(dòng)鑲嵌模型不同點(diǎn)認(rèn)為蛋白質(zhì)均勻分布在脂質(zhì)兩側(cè)認(rèn)為蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜中的不均勻分布細(xì)胞膜是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)組成細(xì)胞膜的分子可以運(yùn)動(dòng)相同點(diǎn)都認(rèn)為組成細(xì)胞膜的主要物質(zhì)是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)影響細(xì)胞膜流動(dòng)性的因素細(xì)胞膜的流動(dòng)性主要受溫度影響，在適宜的溫度范圍內(nèi)，隨外界溫度升高，膜的流動(dòng)性增強(qiáng)，但溫度超出一定范圍，會(huì)導(dǎo)致膜被破壞。小結(jié)：對(duì)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(dòng)性19世紀(jì)末歐文頓推測(cè)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，且磷脂含量最多。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(cè)細(xì)胞膜為三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)探究膜成分探究膜結(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(dòng)鑲嵌模型練3下列關(guān)于細(xì)胞膜成分與結(jié)構(gòu)的探索歷程的說法，不正確的是()A．最初通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析得出細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的B．三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為細(xì)胞膜為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)C．流動(dòng)鑲嵌模型認(rèn)為構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動(dòng)D．三層結(jié)構(gòu)模型和流動(dòng)鑲嵌模型都認(rèn)為蛋白質(zhì)分子在細(xì)胞膜中的分布是不均勻的D課后習(xí)題2.右下圖是由磷脂分子構(gòu)成的