【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)期生物人教版必修1

課前3分鐘

讀教材P40-41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(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)》本節(jié)核心內(nèi)容一、細(xì)胞膜的功能二、細(xì)胞膜的探索歷程（成分與結(jié)構(gòu)）三、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型－－流動鑲嵌模型第１節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能4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）系統(tǒng)的邊界對系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要!課本P40-41快速找出細(xì)胞膜的3大功能

一、細(xì)胞膜的功能1.（作為系統(tǒng)的邊界）將細(xì)胞與外界壞境分隔開原始海洋中有機(jī)物聚集進(jìn)化出原始生命產(chǎn)生了原始的細(xì)胞，并成為相對獨(dú)立的系統(tǒng)。細(xì)胞膜保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。細(xì)胞膜出現(xiàn)意義生命起源過程中至關(guān)重要的階段——膜的出現(xiàn)Ｐ416你打的雞蛋，蛋黃是完整的還是散開的？

雞的卵細(xì)胞是自然界中較大的細(xì)胞，卵黃膜相當(dāng)于是細(xì)胞膜，只有卵黃膜完好時，才能維持卵細(xì)胞的正常形態(tài)。

若雞蛋久放（細(xì)胞已死亡，細(xì)胞膜失去其功能，病毒病菌入侵）或破殼時外力過大時（卵黃膜被破壞），蛋黃外溢。請分析細(xì)胞膜的功能7問題探討P40資料1：科研上鑒別死細(xì)胞和活細(xì)胞，常用臺盼藍(lán)染液。用它染色時，死的動物細(xì)胞會被染成藍(lán)色，而活的動物細(xì)胞不著色?！舅伎肌繛槭裁椿罴?xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？【思考】這一現(xiàn)象體現(xiàn)了細(xì)胞膜的哪項(xiàng)功能？資料2：

為什么用涼水洗莧菜水不變色，

而炒后或者煮湯汁都會變紅？

活細(xì)胞的細(xì)胞膜具選擇透過性（活性），能阻止染液進(jìn)入細(xì)胞，死細(xì)胞膜喪失功能。細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。

一、細(xì)胞膜的功能2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞以上說明細(xì)胞膜有

性，控制作用是

的。相對細(xì)胞膜外內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)細(xì)胞內(nèi)核酸對細(xì)胞有害物質(zhì)病毒、病菌抗體、激素、代謝廢物例如：有些病毒、細(xì)菌也能侵入細(xì)胞，使生物體患病。選擇透過細(xì)胞膜可以保護(hù)我們完全免受外界干擾嗎？Ｐ41

一、細(xì)胞膜的功能3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流Ｐ41多細(xì)胞生物體的細(xì)胞間要相互協(xié)作才能完成各項(xiàng)生命活動，這需要細(xì)胞之間要進(jìn)行“溝通”和“交流”，即細(xì)胞間的信息交流。1.物質(zhì)傳遞如激素等化學(xué)物質(zhì)2.接觸傳遞如精卵細(xì)胞的相互識別3.通道傳遞如植物細(xì)胞的胞間連絲信號分子受體信號分子1.硝苯地平是一種常見的降壓藥，它的作用機(jī)理是通過抑制細(xì)胞膜上的Ca2＋通道，使流入細(xì)胞的Ca2＋減少，從而導(dǎo)致血壓降低。這體現(xiàn)了（）A.細(xì)胞膜能將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開B.細(xì)胞膜能保護(hù)細(xì)胞內(nèi)部的結(jié)構(gòu)C.細(xì)胞膜可以控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞D.功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的數(shù)量越多課堂小測C課堂小測2.觀察下圖，有關(guān)說法正確的是（

）A.精子和卵細(xì)胞的識別方式如圖丙所示B.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流是細(xì)胞膜的功能之一C.只有相鄰的細(xì)胞之間才能進(jìn)行信息交流D.圖中靶細(xì)胞都是通過細(xì)胞膜上的受體接收信號分子B甲乙丙將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流（胞間連絲、信號分子）思考：細(xì)胞膜需要依靠哪些化學(xué)成分和怎么樣的結(jié)構(gòu)去行使相應(yīng)的功能呢？

一、細(xì)胞膜的功能假如你是科學(xué)家，你會如何確定細(xì)胞膜的成分？科學(xué)方法：提出假說細(xì)胞膜成分與結(jié)構(gòu)模型的探索過程，體現(xiàn)了提出假說這一科學(xué)方法的作用。

科學(xué)家首先根據(jù)已有的知識和信息提出解釋某一生物學(xué)問題的一種假說，再用進(jìn)一步的觀察與實(shí)驗(yàn)對已建立的假說進(jìn)行修正和補(bǔ)充。

一種假說最終被接受或被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。課本Ｐ44探索歷程1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。時間：19世紀(jì)末（1895年）人物：歐文頓（E.Overton）實(shí)驗(yàn)：用500多種物質(zhì)對植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次

的通透性實(shí)驗(yàn)。結(jié)果：提出假說：

二、細(xì)胞膜成分與結(jié)構(gòu)的探索細(xì)胞膜由脂質(zhì)分子組成●●細(xì)胞膜●●●●●●溶于脂質(zhì)的物質(zhì)●●不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)脂溶性物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜。根據(jù)相似相溶原理，進(jìn)行推理...（一）成分探究（是推理還是結(jié)論？）探索歷程1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。細(xì)胞膜含磷脂（多）和膽固醇（動物）。

二、細(xì)胞膜成分與結(jié)構(gòu)的探索材料：哺乳動物的紅細(xì)胞（為何選動物細(xì)胞？）。實(shí)驗(yàn)：通過方法（什么方法？），獲得

（純凈的）細(xì)胞膜，進(jìn)行化學(xué)分析結(jié)果：

為進(jìn)一步確定細(xì)胞膜中脂質(zhì)的類型，人們對細(xì)胞膜脂質(zhì)的化學(xué)成分進(jìn)行分析：（一）成分探究組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。無細(xì)胞壁探索歷程1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。細(xì)胞膜含磷脂（多）和膽固醇（動物）。除脂質(zhì)分子外，還附著蛋白質(zhì)。還有糖類物質(zhì)。

二、細(xì)胞膜成分與結(jié)構(gòu)的探索時間：1935年人物：英國學(xué)者丹尼利（J.F.Danieli）

和戴維森（H.Davson）實(shí)驗(yàn)：表面張力比較

細(xì)胞膜<油—水界面+

油脂滴表面附著蛋白質(zhì)成分則表面張

力會降低（已知點(diǎn)）。提出假說：細(xì)胞膜可能附著有______。（一）成分探究蛋白質(zhì)課本Ｐ45小字：對細(xì)胞膜的深入研究發(fā)現(xiàn)，外表面還有糖類分子。與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)形成糖蛋白或糖脂，具識別作用(進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流)。脂質(zhì)50％蛋白質(zhì)40％糖類（糖被）2%~10％1、細(xì)胞膜的成分：主要是磷脂膽固醇（動物細(xì)胞具有）細(xì)胞膜的功能主要由蛋白質(zhì)來承擔(dān)糖類與細(xì)胞膜上部分蛋白質(zhì)和脂質(zhì)結(jié)合成糖蛋白、糖脂膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量細(xì)胞膜的功能取決于:★

二、細(xì)胞膜成分與結(jié)構(gòu)的探索成分－→結(jié)構(gòu)？18課前3分鐘

讀教材P42-4419分析：

神經(jīng)髓鞘的蛋白質(zhì)含量不僅少，而且蛋白質(zhì)種類只有3種。神經(jīng)髓

鞘也比較簡單，主要起絕緣作用。紅細(xì)胞、肝細(xì)胞、大腸桿菌的細(xì)胞膜都承擔(dān)著非常復(fù)雜繁多的生理功能，它們的細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量均較多。（1）細(xì)胞膜的功能主要由

決定，功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，

的

和

越多。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)種類數(shù)量脂質(zhì)50％蛋白質(zhì)40％糖類（糖被）2%~10％1、細(xì)胞膜的成分：主要是磷脂膽固醇（動物細(xì)胞具有）細(xì)胞膜的功能主要由蛋白質(zhì)來承擔(dān)糖類與細(xì)胞膜上部分蛋白質(zhì)和脂質(zhì)結(jié)合成糖蛋白、糖脂膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量細(xì)胞膜的功能取決于:★

二、細(xì)胞膜成分與結(jié)構(gòu)的探索成分－→結(jié)構(gòu)？21C、H、O、N、P空氣－水界面1）如果有一個水槽，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？想一想磷脂分子的結(jié)構(gòu)（P42）親水頭部疏水尾部22C、H、O、N、P想一想磷脂分子的結(jié)構(gòu)（P42）2）細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在。請大膽的推測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？水水親水頭部疏水尾部時間：1925年人物：荷蘭科學(xué)家戈特（E.Gorter）和格倫德爾（F.Grendel）實(shí)驗(yàn)：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表面積的2倍。提出假說：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。探索歷程

二、細(xì)胞膜成分與結(jié)構(gòu)的探索（二）結(jié)構(gòu)探究磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。20世紀(jì)40年代，有學(xué)者推測兩邊各覆蓋著蛋白質(zhì)。時間：1959年人物：羅伯特森（J.D.Robertson）實(shí)驗(yàn)：在電鏡下看到了清晰的暗—明—暗三層結(jié)構(gòu)提出假說：所有的細(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（形象稱為“三明治”結(jié)構(gòu)），電鏡下看到的，中間的亮層是脂質(zhì)分子，兩邊是蛋白質(zhì)。他把細(xì)胞膜描述為靜態(tài)的結(jié)構(gòu)。探索歷程

二、細(xì)胞膜成分與結(jié)構(gòu)的探索（二）結(jié)構(gòu)探究磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。靜態(tài)的蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)。25【補(bǔ)充材料】羅伯特森測定電子顯微鏡拍攝到的細(xì)胞膜的厚度為7-8nm，恰好是單層磷脂膜厚度的兩倍，而按照“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。

猜測蛋白質(zhì)可能是鑲嵌到了磷脂雙分子層中。

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(shí)現(xiàn)，無法解釋細(xì)胞的生長、變形蟲的變形運(yùn)動等現(xiàn)象?！办o態(tài)三明治”結(jié)構(gòu)模型很快被質(zhì)疑，Why？探索歷程

二、細(xì)胞膜成分與結(jié)構(gòu)的探索（二）結(jié)構(gòu)探究磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。靜態(tài)的蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)（被否定）。具流動性。

時間：1970年實(shí)驗(yàn)：科學(xué)家用銀綠色熒光染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，用紅色熒光的染料標(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。這兩種細(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。細(xì)胞膜具有流動性結(jié)論：1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。細(xì)胞膜含磷脂（多）和膽固醇。除脂質(zhì)分子外，還附著蛋白質(zhì)。還有糖類物質(zhì)。磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層.靜態(tài)的蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)（被否定）。具流動性。1972年，辛格和尼克爾森:流動鑲嵌模型。探索歷史歷經(jīng)一世紀(jì)，人們對細(xì)胞膜的成分及結(jié)構(gòu)有了較清晰的認(rèn)識。在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的基礎(chǔ)上，又有學(xué)者提出了一些關(guān)于細(xì)胞膜分子的結(jié)構(gòu)模型。其中，1972年，辛格（S.J.Singer）和尼克爾森（G.Nicolson）提出的流動鑲嵌模型為大多數(shù)人所接受。流動鑲嵌模型：Ｐ45蛋白質(zhì)(分布不對稱)磷脂雙分子層多糖（外側(cè)，具識別作用）糖蛋白★基本支架鑲在磷脂分子表面嵌入磷脂雙分子層貫穿整個磷脂雙分子層細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)膜中的磷脂分子可以側(cè)向運(yùn)動，膜中的蛋白質(zhì)分子大多也能運(yùn)動。磷脂雙分子層基本骨架磷

脂蛋白質(zhì)鑲在表面、嵌入、貫穿細(xì)胞膜糖

類組成成分內(nèi)部疏水，屏障作用物質(zhì)運(yùn)輸?shù)忍潜晃挥诩?xì)胞膜外表面識別、信息傳遞等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有流動性結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)：選擇透過性位置及作用主要特點(diǎn)

三、細(xì)胞膜的“流動鑲嵌模型”基本內(nèi)容

為了對生物膜的分子組成有更形象的認(rèn)識，請?jiān)谥苣├糜脧U舊物品做一個流動鑲嵌模型。

注意體現(xiàn)磷脂分子的排列，蛋白質(zhì)在磷脂雙分子層中的排列方式，在保證科學(xué)合理的前提下兼顧美觀。P46課外制作：利用廢舊物品制作生物膜模型31小結(jié)練習(xí)與應(yīng)用1.基于對細(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）構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子具有流動性，而蛋白質(zhì)是固定不動的。（）（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)胞膜上會留下一個空洞。（）2.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)胞的生長現(xiàn)象不支持細(xì)胞膜的靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型×P46××B練習(xí)與應(yīng)用拓展1

在解釋不容易理解的陌生事物時，人們常用類比的方法，將陌生的事物與熟悉的事物作比較。有人在解釋細(xì)胞膜時，把它與窗紗進(jìn)行類比：窗紗能把昆蟲擋在外面，同時窗紗的小洞又能讓空氣進(jìn)岀。你認(rèn)為這種類比有什么合理之處，有沒有不妥當(dāng)?shù)牡胤?？均能體現(xiàn)控制了物質(zhì)的進(jìn)出P46有不妥：1）窗紗是一種簡單的剛性的結(jié)構(gòu),功能較單一；

細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能要復(fù)雜得多;2）細(xì)胞膜是活細(xì)胞的重要組成部分,活細(xì)胞的生命活動是一個主動的過程；

窗紗是沒有生命的,它只能是被動地在起作用。練習(xí)與應(yīng)用拓展２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）與細(xì)胞膜相比，脂質(zhì)體少了哪些成分？（2）為什么兩類藥物的包裹位置各不相同？（3）請推測：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？少了蛋白質(zhì)（為何脂質(zhì)體有糖類？）脂質(zhì)體內(nèi)部是親水的，水溶性藥物能穩(wěn)定在其中；兩層磷脂分子之間是疏水的，脂溶性藥物能穩(wěn)定在其中。脂質(zhì)體與細(xì)胞膜發(fā)生融合或被細(xì)胞胞吞進(jìn)入細(xì)胞。設(shè)計(jì)糖被，定向作用于靶細(xì)胞！P46補(bǔ)充筆記1：細(xì)胞壁原