細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課件2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

胰島細(xì)胞細(xì)胞中是不是有一條條的”生產(chǎn)線”呢？第3章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)《分子與細(xì)胞》細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？細(xì)胞的各種結(jié)構(gòu)又是怎樣協(xié)調(diào)配合，共同完成生命活動(dòng)的呢？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！------引自翟中和院士等主編的《細(xì)胞生物學(xué)》細(xì)胞是最基本的生命系統(tǒng)，它的邊界？細(xì)胞膜，也叫質(zhì)膜第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能1簡(jiǎn)述細(xì)胞膜的功能2體會(huì)科學(xué)家探索細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的過程3簡(jiǎn)述細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容【問題探討】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?！叭旧懦ā?.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)胞膜具有選擇透過性，染料臺(tái)盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過細(xì)胞膜，因此活細(xì)胞不被染色。細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。目標(biāo)一細(xì)胞膜的功能原始海洋環(huán)境膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要的階段，膜將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開，產(chǎn)生了原始細(xì)胞。原始生命誕生的標(biāo)記？1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開（1）對(duì)細(xì)胞本身的意義（2）在進(jìn)化方面的意義保障細(xì)胞

的相對(duì)穩(wěn)定，并成為

的系統(tǒng)。

是生命起源過程中至關(guān)重要的階段，產(chǎn)生了原始的細(xì)胞。內(nèi)部環(huán)境相對(duì)獨(dú)立膜的出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（氨基酸、無機(jī)鹽、葡萄糖等）不需要、有害的物質(zhì)（細(xì)菌、病毒等）YYY抗體、激素、酶等分泌物尿素、CO2等細(xì)胞產(chǎn)生的代謝廢物2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有用成分如，核酸細(xì)胞膜的控制作用具有相對(duì)性環(huán)境中一些對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)，細(xì)菌、病毒等一定不能進(jìn)入細(xì)胞嗎？抗體、激素？病毒、病菌多細(xì)胞生物是一個(gè)繁忙而有序的細(xì)胞“社會(huì)”。各個(gè)細(xì)胞并不是孤立存在的，它們之間必須保持功能的協(xié)調(diào)。協(xié)調(diào)性的實(shí)現(xiàn)不僅依賴于物質(zhì)和能量的交換，也依賴于信息的交流。細(xì)胞間的信息交流，大多與細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)。3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的激素（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。受體方式1、化學(xué)物質(zhì)通過血液的運(yùn)輸糖蛋白化學(xué)本質(zhì)？

發(fā)出信號(hào)的細(xì)胞

靶細(xì)胞

與膜結(jié)合的信號(hào)分子方式2、通過細(xì)胞膜直接接觸例如，精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別和結(jié)合。受體相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一個(gè)細(xì)胞直接傳遞給另一個(gè)細(xì)胞。方式3、通過細(xì)胞間形成通道相鄰兩細(xì)胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞。例如，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。細(xì)胞膜的功能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)胞間的信息交流方式實(shí)例化學(xué)物質(zhì)（間接交流）激素隨血液可達(dá)全身各處，將信息傳遞給_____________直接接觸精子和卵細(xì)胞之間的________________形成通道高等植物細(xì)胞之間的________________靶細(xì)胞識(shí)別和結(jié)合胞間連絲（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）進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流都依賴于靶細(xì)胞的細(xì)胞膜上的受體與信號(hào)分子結(jié)合（）（3）高等植物的胞間連絲也能使細(xì)胞間進(jìn)行物質(zhì)交換（）【判斷正誤】1．如圖表示細(xì)胞膜的功能模式圖。據(jù)圖分析，下列說法不正確的是（）【典題應(yīng)用】BA．功能①在生命起源過程中具有重要作用B．功能②表示進(jìn)入細(xì)胞的物質(zhì)對(duì)細(xì)胞都有利C．胰島素調(diào)控生命活動(dòng)可用圖中③表示D．相鄰的高等植物細(xì)胞可通過功能④進(jìn)行信息交流2．（2023·江蘇南京高一期末）如圖是細(xì)胞間的3種信息交流方式，下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．圖1內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)，隨血液運(yùn)輸?shù)饺砀魈?，作用于靶?xì)胞B．圖2可表示精子與卵細(xì)胞之間的識(shí)別C．圖中a表示受體，細(xì)胞膜上的受體是所有細(xì)胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu)D．圖中b表示胞間連絲，是植物細(xì)胞間傳遞信息的通道C細(xì)胞膜的功能細(xì)胞膜的成分和結(jié)構(gòu)決定？目標(biāo)二對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1．對(duì)細(xì)胞膜成分的探索閱讀《教材》P42探索1.時(shí)間：1895年人物：歐文頓實(shí)驗(yàn)：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。據(jù)此推測(cè)？

【小知識(shí)】相似相溶原理分子結(jié)構(gòu)越相似的物質(zhì)，越是容易相互溶解。500多種化學(xué)物質(zhì)通透性研究【討論1】最初對(duì)細(xì)胞膜成分的認(rèn)識(shí)，是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析，還是通過對(duì)膜成分的提取與檢測(cè)？通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的推理分析。探索2.

20世紀(jì)初，科學(xué)家利用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(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

和

，其中

含量最多。磷脂膽固醇磷脂哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核和線粒體等眾多的細(xì)胞器。唯一含有的膜結(jié)構(gòu)就是細(xì)胞膜。哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞？【核心探討】分析細(xì)胞膜中磷脂分子的排布特點(diǎn)。尾部頭部磷脂分子示意圖親水頭疏水尾水請(qǐng)你排布【思考】根據(jù)磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，展開你的想像力，嘗試畫出磷脂分子在空氣——水界面中的排布方式?？諝猓?）將磷脂放入盛有水的容器中，下列能正確反映其分布的是

。將磷脂放入盛有油的容器中，下列能正確反映其分布的是

。油AB【討論2】嘗試畫出磷脂分子在水——苯的混合溶劑中的分布方式。疏水（2）若細(xì)胞內(nèi)外均為水環(huán)境，推測(cè)細(xì)胞膜中的磷脂分子應(yīng)如何分布？請(qǐng)畫圖表示。自發(fā)地形成磷脂雙分子層脂質(zhì)體探索3.時(shí)間：1925年人物：荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾實(shí)驗(yàn)：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層！據(jù)此推斷？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

倍。2【思考】細(xì)胞膜上兩層磷脂分子如何排布

磷脂雙分子層的排布探索4.時(shí)間：1935年人物：英國(guó)學(xué)者丹尼利和戴維森實(shí)驗(yàn)：研究細(xì)胞膜的張力，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。人們發(fā)現(xiàn)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。細(xì)胞膜中除含脂質(zhì)分子外，可能還附有

。據(jù)此推測(cè)？表面張力？指的是液體表面層由于分子引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力。蛋白質(zhì)水環(huán)境根據(jù)磷脂分子的特點(diǎn)，分析推測(cè)細(xì)胞膜中磷脂分子的排布情況。探索5.科學(xué)家陸續(xù)測(cè)定了不同細(xì)胞的細(xì)胞膜組成，請(qǐng)概述細(xì)胞膜的組成成分及細(xì)胞膜功能的復(fù)雜程度主要與哪種成分相關(guān)聯(lián)？細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，此外，還有少量的糖類。成分種類蛋白質(zhì)(%)脂質(zhì)(%)糖類(%)神經(jīng)髓鞘22771變形蟲細(xì)胞膜54424小鼠肝細(xì)胞膜44524人紅細(xì)胞膜49438細(xì)胞膜功能的復(fù)雜程度主要與蛋白質(zhì)有關(guān)。2．細(xì)胞膜的成分（1）細(xì)胞膜的成分脂質(zhì)磷脂蛋白質(zhì)糖類動(dòng)物細(xì)胞膜中還有少量膽固醇（2）細(xì)胞膜成分與功能的關(guān)系？功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，

的種類與數(shù)量就越多。蛋白質(zhì)功能3．對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索閱讀《教材》P42-44探索1.1959年，羅伯特森在電子顯微鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗-亮-暗三層結(jié)構(gòu)?！竞诵奶接?】分析細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)分子的排布特點(diǎn)【資料1】關(guān)于電鏡成像：電子束照射大分子物質(zhì)散射度高，呈暗帶；照射小分子物質(zhì)，散射度低，呈亮帶。請(qǐng)根據(jù)資料1，分析羅伯特森在電鏡下看到細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)中蛋白質(zhì)的分布方式。電子顯微鏡下，由于蛋白質(zhì)電子密度高，故顯暗帶；磷脂分子電子密度低則呈亮帶。蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)所有細(xì)胞膜都是“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。把細(xì)胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)?！凹?xì)胞膜模型”的提出“三明治”模型變形蟲攝食纖毛蟲

白細(xì)胞吞噬病菌探索2.1970年，人鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)熒光標(biāo)記法人細(xì)胞小鼠細(xì)胞細(xì)胞融合正在融合的細(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)記的膜蛋白融合細(xì)胞細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。結(jié)論？【核心探討2】分析細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)分子的排布特點(diǎn)【資料2】按照“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”模型，細(xì)胞膜的厚度應(yīng)該是單層磷脂厚度的兩倍，加上兩側(cè)的蛋白質(zhì)，膜的總厚度應(yīng)當(dāng)超過20nm。但是羅伯特森電鏡下的細(xì)胞膜的厚度約為7～8nm。請(qǐng)根據(jù)資料2指出“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的不足之處并對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理推測(cè)。資料2表明：“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”模型中蛋白質(zhì)平鋪在磷脂雙分子層表面形成的膜厚度與真實(shí)所測(cè)不符。因此，蛋白質(zhì)不會(huì)只覆蓋在磷脂雙分子層兩側(cè)，可能會(huì)有蛋白質(zhì)嵌入磷脂雙分子層?！举Y料3】20世紀(jì)60年代，冰凍蝕刻技術(shù)得到了應(yīng)用?？茖W(xué)家將細(xì)胞進(jìn)行快速低溫冷凍，用冷刀將細(xì)胞標(biāo)本驟然沖斷開。這時(shí)，磷脂雙分子層的疏水端裂開，從而顯示出蛋白質(zhì)顆粒在膜之中的真實(shí)分布情況。通過一定的技術(shù)處理，科學(xué)家在電子顯微鏡下觀察到，細(xì)胞膜的外層磷脂和內(nèi)層磷脂表面都有凸起的蛋白質(zhì)顆粒，還有蛋白質(zhì)隨著另一層磷脂離開之后留下的窟窿。【核心探討2】分析細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)分子的排布特點(diǎn)蛋白質(zhì)分子鑲嵌、部分或全部嵌入、貫穿于磷脂雙分子層。探索3.1972年，辛格和尼科爾森流動(dòng)鑲嵌模型細(xì)胞膜主要由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子組成（1）構(gòu)成細(xì)胞膜的脂質(zhì)主要是磷脂、脂肪、膽固醇（）（2）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)（）（3）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（）【判斷正誤】3．對(duì)細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過程，下列結(jié)論或假說對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤的是（）A．根據(jù)脂溶性物質(zhì)更易通過細(xì)胞膜推測(cè)細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的B．根據(jù)提取的哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞的脂質(zhì)鋪展成的單分子層面積

是該紅細(xì)胞表面積的2倍，推測(cè)細(xì)胞膜中的磷脂分子排列為連

續(xù)的兩層C．根據(jù)電鏡下細(xì)胞膜呈清晰的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)，羅伯特森

認(rèn)為所有的細(xì)胞膜都由脂質(zhì)—蛋白質(zhì)—脂質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成D．小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)可證明細(xì)胞膜具有流動(dòng)性【典題應(yīng)用】C4．用綠色熒光染料標(biāo)記細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)，待熒光分布均勻后，在細(xì)胞膜上選定需進(jìn)行漂白的部位，用激光照射使熒光分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆改變，從而使此部位的熒光消失。一段時(shí)間后，漂白部位熒光會(huì)有一定程度的恢復(fù)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A．綠色熒光在膜上一般不呈均勻分布狀態(tài)B．根據(jù)熒光恢復(fù)速度可推算細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)速度C．漂白部位熒光一定程度的恢復(fù)是因?yàn)榧?xì)胞膜具有流動(dòng)性D．漂白部位熒光的恢復(fù)是因?yàn)楸粯?biāo)記蛋白質(zhì)恢復(fù)空間結(jié)構(gòu)D目標(biāo)三流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容1．結(jié)構(gòu)模型（1）圖中

a？磷脂雙分子層細(xì)胞膜的基本支架？磷脂雙分子層內(nèi)部是磷脂分子的？疏水端水溶性分子或離子不能自由通過，因此磷脂雙分子層具有

作用。屏障構(gòu)成膜的磷脂分子可以

。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？側(cè)向自由移動(dòng)（2）圖中

b？蛋白質(zhì)分子三種分布位置？有的鑲在磷脂雙分子層的表面；有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中；有的貫穿于整個(gè)磷脂雙分子層中。膜中的蛋白質(zhì)大多也能

。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？運(yùn)動(dòng)鑲嵌入貫穿（3）圖中

c？糖類分子也叫作糖被糖類與蛋白質(zhì)結(jié)合形成？糖類與脂質(zhì)結(jié)合形成？糖蛋白糖脂分布位置？細(xì)胞膜的外表面AB外側(cè)③？糖蛋白作用？糖被與細(xì)胞表面的

、細(xì)胞間的