細胞膜的結構和功能高一上學期生物優(yōu)質(zhì)課件（人教版2019必修1）

第三章細胞的基本結構我確信哪怕一個最簡單的細胞，也比迄今為止設計出的任何智能電腦更精巧?！缘灾泻驮菏康戎骶幍摹都毎飳W》3.1細胞膜的結構和功能細胞膜有哪些主要功能？01流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容是什么？02通過對細胞膜結構的探索過程的分析，你對科學的過程和方法有哪些領悟？03邊界一個國家有陸地、海域、領空的邊界；使人體內(nèi)部與外界分隔的皮膚和黏膜，是人體的邊界。系統(tǒng)的邊界對系統(tǒng)的穩(wěn)定至關重要。細胞作為一個基本的生命系統(tǒng)，它的邊界是什么？細胞作為一個基本的生命系統(tǒng)，細胞膜是其邊界起什么作用呢？一、細胞膜的功能膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關重要的階段無機物→簡單有機物→復雜有機物→原始生命體1.將細胞與外界環(huán)境分隔開，細胞膜保障細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定問題：鑒別動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液。用它染色時，死細胞會被染成藍色，而活細胞不會著色。由此推測，細胞膜作為細胞的邊界，具有什么功能?2.細胞膜能夠控制物質(zhì)進出細胞一、細胞膜的功能細胞膜可以保護我們完全免受外界干擾嗎？思考：為什么清水浸泡紫色莧菜，水不會變紅，而煮熟后紫色莧菜的湯卻是紅色的呢？細胞膜能控制物質(zhì)進出細胞的“控制性”是絕對的嗎？請舉例說明。一、細胞膜的功能例如：有些病毒、細菌也能侵入細胞，使生物體患病。接種新冠疫苗問題：打疫苗時，雖然打的是胳膊，但是大腦皮層能夠產(chǎn)生痛覺，這是為什么呢？3.細胞膜可幫助實現(xiàn)細胞間的信息交流一、細胞膜的功能1.物質(zhì)傳遞如激素等化學物質(zhì)2.接觸傳遞如精卵細胞的相互識別3.通道傳遞如植物細胞的胞間連絲3.進行細胞間的信息交流一、細胞膜的功能將細胞與外界環(huán)境分隔開控制物質(zhì)進出細胞進行細胞間的信息交流物質(zhì)傳遞（如激素等化學物質(zhì)）接觸傳遞（如精卵細胞的識別）通道傳遞（如高等植物細胞的胞間連絲）細胞膜需要依靠哪些化學成分和怎么樣的結構去行使相應的功能呢？一、細胞膜的功能二、對細胞膜結構的探索1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。假如你是科學家，如何分析細胞膜的成分呢？你認為細胞膜中含有什么物質(zhì)能夠允許脂溶性物質(zhì)透過？這樣的判斷是推理還是結論？如何獲得結論？1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。對多種細胞膜進行分離和化學分析資料2：20世紀初，科學家第一次利用哺乳動物紅細胞，制備出純凈的細胞膜，并進行化學分析，得知組成細胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。二、對細胞膜結構的探索細胞膜中的磷脂分子如何排列？在空氣—水界面如何排列？1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。對多種細胞膜進行提純和化學分析1925年戈特和格倫德爾：膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。磷脂分子結構式親水頭部疏水尾部二、對細胞膜結構的探索2.細胞膜的兩側都有水存在，兩層磷脂分子在細胞膜中可能是怎樣排布的呢？1.單層磷脂分子在水面如何排列？親水的“頭部”與水接觸，疏水的“尾巴”遠離水空氣二、對細胞膜結構的探索1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。對多種細胞膜進行提純和化學分析1925年戈特和格倫德爾：膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。1935年丹尼利和戴維森：除含脂質(zhì)分子外，可能還附著蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)根據(jù)細胞膜的功能，你覺得細胞膜的組成成分除了脂質(zhì)外，還可能會有什么化學成分？蛋白質(zhì)，因為蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者怎么證明呢？二、對細胞膜結構的探索小結：細胞膜的成分脂質(zhì)50%蛋白質(zhì)40%糖類2%-10%脂質(zhì)主要是磷脂和膽固醇，其中磷脂的含量最為豐富，大多為卵磷脂和腦磷脂。>蛋白質(zhì)功能主要由蛋白質(zhì)來承擔。功能越復雜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。>糖類糖蛋白，具有保護、潤滑和識別的作用；糖脂>脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等成分是如何組成細胞膜的呢？1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。1925年戈特和格倫德爾：膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。1935年丹尼利和戴維森：除含脂質(zhì)分子外，可能還附著蛋白質(zhì)。1959年羅伯特森：蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結構構成?！叭髦巍苯Y構模型能解釋細胞膜的什么功能？又有什么不足？如果細胞膜是靜態(tài)的，細胞膜的復雜功能將難以實現(xiàn)，無法解釋細胞的生長、變形蟲的變形運動等現(xiàn)象內(nèi)外兩側的蛋白質(zhì)能協(xié)助細胞完成各項生命活動二、對細胞膜結構的探索1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。1925年戈特和格倫德爾：膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。1935年丹尼利和戴維森：除含脂質(zhì)分子外，可能還附著蛋白質(zhì)。1959年羅伯特森：蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結構構成。補充材料：羅伯特森測定電子顯微鏡拍攝到的細胞膜的厚度為7-8nm，恰好是單層磷脂膜厚度的兩倍，而按照“三明治”模型，加上兩側的蛋白質(zhì)，膜的總厚度應當超過20nm。根據(jù)電鏡照片和膜厚度的證據(jù)，請對細胞膜的結構提出你的猜測。電鏡照片和細胞膜厚度的測量支持磷脂雙分子層結構，否定“三明治”結構，蛋白質(zhì)可能是鑲嵌到了磷脂雙分子層中。二、對細胞膜結構的探索1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。1925年戈特和格倫德爾：膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。1935年丹尼利和戴維森：除含脂質(zhì)分子外，可能還附著蛋白質(zhì)。1959年羅伯特森：蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結構構成。資料6：1970年科學家用銀綠色熒光染料標記小鼠細胞表面的蛋白質(zhì)分子，用紅色熒光的染料標記人細胞表面的蛋白質(zhì)分子，將小鼠細胞和人細胞融合。這兩種細胞剛融合時，融合細胞一半發(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。細胞膜上的蛋白質(zhì)具有流動性結論：二、對細胞膜結構的探索1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。1925年戈特和格倫德爾：膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。1935年丹尼利和戴維森：除含脂質(zhì)分子外，可能還附著蛋白質(zhì)。1959年羅伯特森：蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結構構成。1972年，辛格和尼科爾森:流動鑲嵌模型二、對細胞膜結構的探索細胞膜的功能（與外界分隔、控制進出、信息交流）細胞膜結構的探索歷程1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。1925年戈特和格倫德爾：膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。1935年丹尼利和戴維森：除含脂質(zhì)分子外，可能還附著蛋白質(zhì)。1959年羅伯特森：蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結構構成。1970年：細胞膜上的蛋白質(zhì)具有流動性1972年，辛格和尼科爾森:流動鑲嵌模型小結：細胞膜的結構和功能練習與應用P462.右下圖是由磷脂分子構成的脂質(zhì)體，它可以作為藥物的運載體，將其運送到特定的細胞發(fā)揮作用。在脂質(zhì)體中，能在水中結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）為什么兩類藥物的包裹位置各不相同？（2）請推測：脂質(zhì)體到達細胞后，藥物將如何進入細胞內(nèi)發(fā)揮作用？為了對生物膜的分子組成有更形象的認識，請在周末利用用廢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細胞膜具有將細胞與外界環(huán)境分隔開、控制物質(zhì)進出細胞、進行細胞間信息交流的功能細胞間信息交流的方式包括通過化學物質(zhì)（如激素）、相鄰細胞直接接觸（如精卵細胞的識別）、相鄰細胞間形成通道（如高等植物的胞間連絲）細胞膜主要是有脂質(zhì)（50%）和蛋白質(zhì)（40%）組成，還有少量糖類，組成細胞膜的脂質(zhì)中，磷脂的含量最豐富。蛋白質(zhì)在細胞膜行使功能方面起著重要的作用，因此功能越復雜的細胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量就越多。P44-45,流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容20世紀初，科學家第一次利用哺乳動物紅細胞，制備出純凈的細胞膜，并進行化學分析，得知組成細胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。為何選用哺乳動物紅細胞？如果選用的是其他動物細胞，細胞膜面積和磷脂單分子層的面積關系？如果是原核生物呢？為什么選擇在37℃條件進行？如果溫度降低，可能會出現(xiàn)什么結果？科學方法：提出假說細胞膜結構模型的探索過程，反映了提出假說這一科學方法的作用?？茖W家首先根據(jù)已有的知識和信息提出解釋某一生物學問題的一種假說，再用進一步的觀察與實驗對已建立的假說進行修正和補充。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驗結果相吻合。三、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容細胞膜主要是由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構成的。01磷脂雙分子層是膜的基本支架，其內(nèi)部是疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過，具有屏障作用。02細胞膜具有流動性，主要表現(xiàn)在構成膜的磷脂分子可以側向運動，膜中的蛋白質(zhì)分子大多也能運動。細胞膜的流動性有利于完成物質(zhì)運輸、生長、分裂、運動等生命活動04蛋白質(zhì)分子以覆蓋、鑲嵌、貫穿三種方式和磷脂雙分子層聯(lián)系，這些蛋白質(zhì)在物質(zhì)運輸?shù)确矫婢哂兄匾饔?3磷脂雙分子層基本骨架磷

脂蛋白質(zhì)鑲在表面、嵌入、貫穿細胞膜糖

類組成成分內(nèi)部疏水，屏障作用物質(zhì)運輸?shù)忍潜晃挥诩毎ね獗砻孀R別、信息傳遞等結構特點：具有流動性結構功能特點：選擇透過性位置及作用主要特點三、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容流動性和選擇透過性項目流動性選擇透過性主要表現(xiàn)生物膜中的蛋白質(zhì)個脂質(zhì)分子在膜中可作為多種形式的移動，膜整體也可以流動細胞膜選擇的小分子、離子可以通過，其他小分子、離子、大分子物質(zhì)則不能通過。結構基礎磷脂分子具有流動性，大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也可以運動膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量不同區(qū)別流動性是膜的結構特點選擇透過性是膜的功能特性實例變形蟲的變形運動、細胞融合、胞吞、胞吐植物對離子的選擇性吸收、腎小管的重吸收聯(lián)系流動性是選擇透過性的基礎，只有膜具有流動性，才能表現(xiàn)出選擇透過性，凡是影響磷脂分子和蛋白質(zhì)分子活性的因素（溫度、pH、蛋白酶、脂溶劑等），均能夠影響的流動性，影響膜的選擇透過性三、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容細胞壁四、細胞壁1.分布：2.成分：3.功能：4.性質(zhì)：無生物活性，是全通透的植物、真菌及