3.1細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課件-2024-2025學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

系統(tǒng)的邊界對系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要，細(xì)胞作為一個基本的生命系統(tǒng)，它的邊界是什么？第1節(jié)

細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能第3章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)

細(xì)胞膜有哪些主要功能？流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容是什么？◎本節(jié)聚焦通過對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索過程的分析，你對科學(xué)的過程和方法有哪些領(lǐng)悟？一、細(xì)胞膜的功能1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開原始海洋中有機物聚集進化出原始生命將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開，產(chǎn)生了原始的細(xì)胞，并成為相對獨立的系統(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)意義原始海洋景觀想象圖資料：科研上鑒別死細(xì)胞和活細(xì)胞，常用“染色排除法”。例如，鑒別動物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍(lán)染液，死細(xì)胞會被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會著色?！舅伎肌繛槭裁椿罴?xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？2.控制物質(zhì)進出細(xì)胞細(xì)胞細(xì)胞所需營養(yǎng)物質(zhì)對細(xì)胞有害的物質(zhì)；有些病菌、病毒等抗體、激素等分泌物細(xì)胞產(chǎn)生的廢物控制作用是相對的細(xì)胞膜多細(xì)胞生物的各個細(xì)胞是孤立存在的嗎？它們是通過什么結(jié)構(gòu)進行信息交流的呢？3.進行細(xì)胞間的信息交流（1）間接交流1.化學(xué)本質(zhì)：糖蛋白2.作用：接受激素等化學(xué)物質(zhì)的信號3.特點：專一性（一種受體只能識別一種或者一類物質(zhì)）受體：接受信號的細(xì)胞靶細(xì)胞：受體受體（2）直接交流強調(diào)：只有同種生物的精子和卵細(xì)胞能夠識別和結(jié)合精子和卵細(xì)胞之間的識別和結(jié)合受體高等植物細(xì)胞之間通過

傳遞信息胞間連絲（通道）（3）通道交流

相鄰兩個細(xì)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(xì)胞。胞間連絲通道交流不需要細(xì)胞膜上的受體對細(xì)胞間信息交流的兩個認(rèn)知誤區(qū)1.三種信息交流方式是發(fā)生于細(xì)胞與細(xì)胞之間的，而不是細(xì)胞內(nèi)的信息交流。

細(xì)胞膜的功能是由它的成分和結(jié)構(gòu)決定的。細(xì)胞膜的成分和結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？2.細(xì)胞間信息交流并非都依賴于細(xì)胞膜上的受體蛋白，如通過細(xì)胞通道的信息交流方式；而某些通過化學(xué)物質(zhì)傳遞信息和通過細(xì)胞膜接觸傳遞信息大都依賴于細(xì)胞膜上的受體蛋白。二、細(xì)胞膜的成分1.對細(xì)胞膜成分的探索推測：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)【資料1】1895年，歐文頓用500多種化學(xué)物質(zhì)對細(xì)胞膜的通透性進行了上萬次的實驗：細(xì)胞膜小資料相似相溶原理【資料2】20世紀(jì)初，科學(xué)家利用哺乳動物成熟紅細(xì)胞作為實驗材料，制備出純凈的細(xì)胞膜，并對細(xì)胞膜的成分進行分析，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。思考：為什么選擇哺乳動物成熟紅細(xì)胞來制備細(xì)胞膜？②無細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器，易制得純凈的細(xì)胞膜①無細(xì)胞壁，細(xì)胞容易吸水漲破【資料3】1935年，英國學(xué)者丹尼利和戴維森研究了細(xì)胞膜的張力。他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表面張力明顯低于油—水界面的表面張力；由于人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了油脂滴表面如果吸附有蛋白質(zhì)成分，則表面張力會降低。推測：細(xì)胞膜除含有脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)2.細(xì)胞膜的成分成分糖類_____（主要

）

(動物細(xì)胞膜具有)脂質(zhì)磷脂蛋白質(zhì)(約50%)(約40%)(2%～10%)膽固醇注意：細(xì)胞膜的功能主要由蛋白質(zhì)來行使，功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類與數(shù)量就越多。特別提醒：1.不同種類的細(xì)胞，細(xì)胞膜的成分及含量不完全相同。2.在細(xì)胞的不同時期，細(xì)胞膜的成分及含量也會發(fā)生變化，如癌細(xì)胞表面的糖蛋白減少。3.可利用顏色反應(yīng)對細(xì)胞膜組成成分進行檢測，如利用雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)。脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等成分是如何組成細(xì)胞膜的呢？三、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索磷脂分子的結(jié)構(gòu)如圖所示：結(jié)構(gòu)圖模型示意圖【磷脂】是一種由甘油、脂肪酸和磷酸所組成的分子。磷酸“頭部”是親水的，脂肪酸“尾部”是疏水的。(2)若細(xì)胞內(nèi)外均為水環(huán)境，細(xì)胞膜中的磷脂分子應(yīng)如何分布？請畫圖表示。水水水水(1)將磷脂放入盛有水的容器中，下列能正確反映其分布特點的是

。A磷脂雙分子層【資料1】1925年，荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾，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，測得單層分子的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。水空氣由此推斷：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層【資料2】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)。細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)一層亮兩層暗大膽提出：所有的細(xì)胞膜都為“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”三層靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型該模型可以解釋細(xì)胞的哪些功能？不能解釋哪些現(xiàn)象？

蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜兩側(cè)可以幫助細(xì)胞進行物質(zhì)運輸?shù)龋?/p>

但是錯誤的將細(xì)胞膜描述為靜態(tài)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，無法解釋細(xì)胞的生長和分裂、變形蟲的變形運動、受精時細(xì)胞融合等。因此三層靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型是錯誤的【資料3】1970年，科學(xué)家用不同顏色熒光染料分別標(biāo)記人細(xì)胞和小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，然后將人—鼠細(xì)胞融合，一段時間后，不同顏色的熒光染料均勻分布在融合細(xì)胞膜表面。表明：細(xì)胞膜具有流動性【資料4】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)胞進行快速低溫冷凍，用冷刀將細(xì)胞標(biāo)本驟然沖斷開。在電鏡下觀察到的蛋白質(zhì)分布模型如下：蛋白質(zhì)分子有的

、

、

于磷脂雙分子層鑲在表面部分或全部嵌入貫穿1972年辛格和尼克爾森總結(jié)前人的研究成果，并且在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了新的生物膜模型———流動鑲嵌模型，為大多數(shù)人所接受。四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容名稱：_________作用：膜的__________

特點：______________(1)圖中A磷脂雙分子層可側(cè)向自由移動基本支架1.結(jié)構(gòu)模型AB

C

注意：支架內(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，因此具有屏障作用。思考：既然膜內(nèi)部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運輸呢？

一是因為水分子極小，可以通過由于磷脂分子運動而產(chǎn)生的間隙；

二是因為膜上存在水通道蛋白，水分子可以通過通道蛋白過膜。(2)圖中B特點：大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以_____的運動磷脂雙分子層B

C

蛋白質(zhì)分子名稱：___________三種位置鑲在磷脂雙分子層表面部分或全部_____磷脂雙分子層中_____于整個磷脂雙分子層嵌入貫穿作用：在

等方面具有重要作用

物質(zhì)運輸(3)圖中C名稱：

，能和蛋白質(zhì)結(jié)合形成

或與脂質(zhì)結(jié)合形成

，這些糖類分子統(tǒng)稱為

。位置：糖被只位于細(xì)胞膜的___側(cè)作用：與細(xì)胞表面的_____、細(xì)胞間的________等功能有密切關(guān)系外識別信息傳遞糖蛋白糖脂糖被磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子C

糖類分子糖蛋白糖脂是判斷細(xì)胞內(nèi)外的標(biāo)志2.結(jié)構(gòu)特點——具有流動性(1)原因：組成細(xì)胞膜的

和

大多是可以運動的

磷脂分子蛋白質(zhì)分子(2)表現(xiàn)：小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實驗、變形蟲的變形運動等(3)意義：細(xì)胞膜的流動性對于細(xì)胞完成物質(zhì)運輸、生長、分裂、運動等功能都是非常重要的。磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子糖類注意：膜的流動性主要受溫度影響。一定范圍內(nèi)，隨外界溫度的升高，膜的流動性增強，但溫度高出一定范圍，則會導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)被破壞。3.功能特點——具有選擇透過性(1)表現(xiàn)：細(xì)胞需要的離子和小分子可以通過，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過。(2)舉例：鑒別動物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍(lán)染液、植物根對礦質(zhì)元素的選擇性吸收4.流動性與選擇透過性的聯(lián)系：(3)生理意義：控制物質(zhì)進出

流動性是選擇透過性的基礎(chǔ)，只有膜具有流動性，才能表現(xiàn)出選擇透過性。（結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)）科學(xué)方法：提出假說

細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型的探索過程，反映了提出假說這一科學(xué)方法的作用?？茖W(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(jié)果吻合。

人類對自然界的認(rèn)識永無止境，隨著