細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能高一上生物人教版必修1

生物科學(xué)史話P33世界上第一個人工合成蛋白質(zhì)的誕生我國科學(xué)家經(jīng)過6年9個月的不懈努力，與1965年完成了人工合成結(jié)晶牛胰島素。對于我們體內(nèi)的胰島細胞來說，合成和分泌胰島素是一件很容易的事。為什么靠人力很難完成的工作，對細胞來說卻輕而易舉的呢？細胞中是不是有一條“生產(chǎn)線”？細胞擁有怎樣的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，才能讓細胞完成生命活動呢？第3章

細胞的基本結(jié)構(gòu)

第1節(jié)

細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能第1課時

細胞膜的功能和成分

細胞膜

細胞質(zhì)

細胞核1.秦始皇為什么要修建長城？抵御外敵、作為邊境、軍事需要等3.細胞的邊界是什么呢？細胞膜，也叫“質(zhì)膜”2.人體的邊界是什么呢？皮膚和粘膜一、細胞膜的功能（閱讀P40-41，理解歸納細胞膜的功能）功能1.將細胞與外界環(huán)境分隔開原始海洋電閃雷鳴、宇宙射線等產(chǎn)生眾多有機物,包括氨基酸、核苷酸細胞膜將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開產(chǎn)生了原始的細胞問題探討：

鑒別動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液，死細胞會被染成藍色，而活細胞不會著色。1.臺盼藍染液是細胞需要的物質(zhì)嗎？為什么活細胞沒有被染色？

臺盼藍染液不是細胞需要的物質(zhì)，被活細胞的細胞膜阻隔在外，但是當(dāng)細胞死亡，這種功能也就隨之消失。一、細胞膜的功能功能2：控制物質(zhì)進出細胞需要的營養(yǎng)物質(zhì)不需要的物質(zhì)抗體、激素等物質(zhì)代謝廢物細胞可以進入不容易進入排出分泌出去有用的成分不會輕易流失到細胞外細胞膜的控制作用是相對的！細胞膜的功能特性：選擇透過性病菌、病毒等可能侵入功能2：控制物質(zhì)進出細胞一、細胞膜的功能當(dāng)你和朋友面對面時，你們會通過什么方式交流？間接交流直接交流通道交流當(dāng)你和朋友不在一個地方，你們會通過什么方式交流呢？如果你們不在一個地方，但是又想面對面交流，那又怎么辦呢？一、細胞膜的功能功能3.進行細胞間的信息交流（1）通過血液運輸?shù)募に貍鬟f信息——間接交流激素受體信號分子種類：糖蛋白、蛋白質(zhì)、

糖類、糖脂等特點：專一性（一種受體只能識別一種或一類物質(zhì)）受體：功能3.進行細胞間的信息交流一、細胞膜的功能發(fā)出信號的細胞靶細胞信號分子精子和卵細胞之間的識別和結(jié)合相鄰兩個細胞的細胞膜接觸，信息從一個細胞傳遞給另一個細胞。（2）通過細胞膜的直接接觸傳遞信息受體一、細胞膜的功能功能3.進行細胞間的信息交流胞間連絲相鄰兩個細胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道進入另一個細胞?！救绺叩戎参锛毎g通過胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用】（3）相鄰兩細胞之間形成通道胞間連絲細胞壁功能3.進行細胞間的信息交流一、細胞膜的功能一、細胞膜的功能小結(jié)將細胞與外界環(huán)境分隔開控制物質(zhì)進出細胞進行細胞之間的信息交流除了以上提到的三種功能外，細胞膜還有細胞識別、保護細胞、參與細胞的運動、分泌等功能。細胞膜的功能特性：選擇透過性下列實例分別體現(xiàn)細胞膜的哪個功能：1.新鮮的小米菜葉泡進涼水中，水一般不會變紅，但高溫炒熟的小米菜中卻有紅紅的湯汁；2.蓮“出淤泥而不染”；

3.沒有受精的雞蛋中，雞蛋黃可看作一個卵細胞，雞蛋黃與蛋清之間被什么樣的結(jié)構(gòu)分隔開?說明了其有什么功能？4.鼻子接觸香水分子，為什么大腦皮層能產(chǎn)生“香”的感覺？

控制物質(zhì)進出細胞控制物質(zhì)進出細胞將細胞與外界環(huán)境分隔開進行細胞間的信息交流說一說1、成分：纖維素和果膠3、功能：支持和保護2、特性：具有全透性想一想

植物細胞最外面的結(jié)構(gòu)是什么？植物細胞的邊界又是什么？細胞膜的功能是由它的成分和結(jié)構(gòu)決定的細胞壁；細胞膜1.歐文頓（E.Overton）實驗：

我是歐文頓，經(jīng)過上萬次實驗我發(fā)現(xiàn)……細胞膜非脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)相似相溶原理問題:

你從歐文頓的實驗現(xiàn)象能得到的結(jié)論是什么？細胞膜是由脂質(zhì)組成的。二、細胞膜的成分---對細胞膜成分的探索如何進一步研究構(gòu)成細胞膜的脂質(zhì)類型？2.對細胞膜進行成分分析：

【資料】科學(xué)家利用動物的卵細胞、紅細胞、神經(jīng)細胞等作為研究材料，并利用哺乳動物成熟紅細胞，通過一定的方法制備出純凈的細胞膜。細胞膜化學(xué)分析表明：脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，磷脂含量最多問題：

為什么選擇哺乳動物成熟紅細胞來制備細胞膜？哺乳動物成熟紅細胞無細胞核和各種細胞器。二、細胞膜的成分---對細胞膜成分的探索磷脂分子由什么構(gòu)成？3.磷脂的結(jié)構(gòu)：

問題:

請根據(jù)磷脂分子的特點猜測其在空氣與水界面上分布的模型。二、細胞膜的成分---對細胞膜成分的探索空氣水如果有一個水槽，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？動動手1同學(xué)們嘗試著大膽的推測和想象一下如果在細胞膜的兩側(cè)都有水的環(huán)境中，磷脂分子在細胞膜中可能是怎樣排布的呢？

動動手2理論需要實驗的支持！水水親水的“頭部”與水接觸，疏水的“尾巴”遠離水4.荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾：

(1)實驗過程：

從人的紅細胞膜中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪成單分子層，測得單層脂質(zhì)分子的面積恰為紅細胞的表面積的2倍。S1S2(2)實驗結(jié)論：細胞膜中的磷脂分子必然排列成連續(xù)的兩層。問題:

如果用其他細胞膜做實驗，數(shù)量關(guān)系還是2倍嗎？二、細胞膜的成分---對細胞膜成分的探索問題:

如果用其他細胞膜做實驗，數(shù)量關(guān)系還是2倍嗎？用丙酮從人的胰島B細胞中提取脂質(zhì)，在空氣和水的界面鋪展成單層，測得單分子層的面積應(yīng)

（“大于”、“等于”或“小于”）胰島B細胞表面積的2倍。原因是？大于

胰島B細胞中除細胞膜外，還有核膜和各種細胞器膜，它們的膜中都含有磷脂分子。問題:

想一想，還有什么細胞也是2倍關(guān)系？二、細胞膜的成分---對細胞膜成分的探索實戰(zhàn)訓(xùn)練

將一個細胞中的磷脂成分全部提取出來，并將其在空一水界面上鋪成單分子層，結(jié)果測得單分子層的表面積相當(dāng)于原來細胞膜表面積的兩倍。用下列細胞實驗與此結(jié)果最相符的是(

)A.人的肝細胞B.蛙的紅細胞C.洋蔥鱗片葉表皮細胞D.大腸桿菌細胞細胞膜的成分除了脂質(zhì)外，還有其他嗎？5.英國學(xué)者丹尼利和戴維森：

實驗：細胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力。（人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了油脂滴表面如果附有蛋白質(zhì)成分則表面張力會降低）細胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)推測：↓二、細胞膜的成分---對細胞膜成分的探索歐文頓對植物細胞進行了上萬次的實驗1895年科學(xué)家分離出紅細胞膜20世紀(jì)初戈特和格倫德爾提取紅細胞脂質(zhì)平鋪1925年丹尼利和戴維森1935年推測細胞膜由脂質(zhì)組成得知細胞膜中有磷脂和膽固醇，磷脂含量最多推斷細胞膜中的磷脂分子為連續(xù)的兩層推測細胞膜除脂質(zhì)分子外，可能還有蛋白質(zhì)二、細胞膜的成分---對細胞膜成分的探索細胞膜功能把細胞和周圍環(huán)境分隔開結(jié)構(gòu)控制物質(zhì)進出細胞進行細胞間信息交流化學(xué)成分通過血液的運輸通過細胞膜直接接觸通過相鄰細胞間的通道脂質(zhì)蛋白質(zhì)糖類課堂小結(jié)動物細胞膜還有膽固醇蛋白質(zhì)在細胞膜行使功能時起著重要作用。功能越復(fù)雜的細胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。（磷脂最豐富）大約占50%大約占40%大約占2%—10%25小試牛刀1、功能越復(fù)雜的細胞膜，它的脂質(zhì)成分越復(fù)雜。（）2、變形蟲和草履蟲的細胞膜基本組成成分不同。（）3、在組成細胞膜的脂質(zhì)中，磷脂最為豐富。（）4、不同細胞膜的磷脂分子是相同的，而蛋白質(zhì)分子是不同的。()脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等成分是如何組成細胞膜的？假說：“所有細胞膜都由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成“三層結(jié)構(gòu)模型”認為膜是靜態(tài)的。電子顯微鏡下：暗—亮—暗兩層暗一層亮三、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索資料1：1959年，羅伯特森細胞膜的靜態(tài)模型不能解釋下列現(xiàn)象：細胞的生長、

分裂、變形蟲的變形運動等現(xiàn)象都是難以實現(xiàn)的。

20世紀(jì)60年代以后，人們對這一模型的異議增加了，不少科學(xué)家對于細胞膜是靜態(tài)的觀點提出質(zhì)疑。酵母菌出芽生殖變形蟲攝食纖毛蟲

細胞分裂實驗、推理和想象提出假說實驗驗證修正模型科學(xué)方法

一種假說最終被接受或者被否定取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和實驗結(jié)果相吻合。提出假說人細胞鼠細胞細胞融合40分鐘370C思考：當(dāng)人和鼠細胞融合后，最初兩種顏色以中間為界各居一邊，在370C下經(jīng)過40min兩種顏色的熒光均勻分布。這說明了什么？膜的流動性受溫度影響熒光標(biāo)記法資料2：1970年，人鼠細胞融合實驗證實：結(jié)合其他實驗證據(jù)表明，細胞膜具有流動性三、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索綠色熒光染料標(biāo)記膜蛋白紅色熒光染料標(biāo)記膜蛋白

1972年，辛格和尼科爾森在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了細胞膜的流動鑲嵌模型。四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1972年，辛格和尼科爾森提出流動鑲嵌模型閱讀課本P44-45，圖文結(jié)合完成下列問題：1.細胞膜的主要成分是？膜的基本支架是什么？2.糖類可以和哪些物質(zhì)結(jié)合？糖類又叫？分布？作用？3.蛋白質(zhì)分子如何分布？4.細胞膜的結(jié)構(gòu)特點？主要表現(xiàn)在哪些地方？蛋白質(zhì)分子膽固醇磷脂分子磷脂雙分子層糖蛋白糖脂1.細胞膜的主要成分是？膜的基本支架是什么？2.糖類可以和哪些物質(zhì)結(jié)合？糖類又叫？分布？作用？鑲在嵌入貫穿3.蛋白質(zhì)分子如何分布？具有流動性（磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可運動）4.細胞膜的結(jié)構(gòu)特點？主要表現(xiàn)在哪些地方？細胞膜的流動性對于細胞完成物質(zhì)運輸、生長、分裂、運動等功能都非常重要。水分子極小，可以通過由于磷脂分子運動而產(chǎn)生的間隙；膜上還存在水通道蛋白，水分子可以通過水通道蛋白通過膜。旁欄思考：（P45）既然膜內(nèi)部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運輸呢？課堂小結(jié)1、細胞膜的化學(xué)組成成分：2、細胞膜的基本支架：3、蛋白質(zhì)分子的分布：4、糖類分子的分布：主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)（磷脂豐富）組成，還有少量的糖類磷脂雙分子層鑲在表面、嵌入、貫穿具有的流動性（磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可運動）6、細胞膜的功能特點：具有選擇透過性（主要由蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量決定的）5、細胞膜的結(jié)構(gòu)特點：糖被，在膜的外側(cè)，與細胞識別、信息交流等功能有關(guān)四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容組分細胞膜功能蛋白質(zhì)糖類（少）結(jié)構(gòu)磷脂1、將細胞與外界環(huán)境分隔開2、控制物質(zhì)進出細胞3、進行細胞間信息交流結(jié)構(gòu)特點：流動性細胞的物質(zhì)運輸、生長、分裂、運動等生命活動磷脂雙分子層為基本支架鑲、嵌、貫穿細胞表面運動運動有序組合適應(yīng)總結(jié)流動鑲嵌模型1.下圖為細胞膜結(jié)構(gòu)模型示意圖，請回答下列問題。(1)圖中②

是構(gòu)成細胞膜的基本支架。(2)離子進入細胞的方向是

(用圖中字母和“→”表示)。(3)與細胞相互識別有關(guān)的是圖中③

。(4)膜功能復(fù)雜程度主要取決于膜成分中

的種類和數(shù)量。磷脂雙分子層A→B糖蛋白蛋白質(zhì)課堂檢測2.下列有關(guān)細胞間信息交流，據(jù)圖回答問題：

（1）圖中反映的是細胞膜的_________功能．

（2）圖中乙表示________，丙表示________．

（3）細胞間信息交流的方式多種多樣，有直接傳遞信息的，如_______________的識別和結(jié)合就是通過兩個細胞的________直接接觸，完成信息交流．信息交流靶細胞受體

精子和卵細胞細胞膜3．下列關(guān)于生物膜結(jié)構(gòu)探索歷程的說法，不正確的是（

）A．最初通過對現(xiàn)象的推理分析得出細胞膜是由脂質(zhì)組成的B．三層結(jié)構(gòu)模型認為生物膜為靜態(tài)的結(jié)構(gòu)C．流動鑲嵌模型認為構(gòu)成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運動D．三層結(jié)構(gòu)模型和流動鑲嵌模型都認為蛋白質(zhì)分子在膜中的分布是不均勻的D4．如圖為細胞膜流動鑲