3.1細胞膜的結構和功能（第二課時）高一生物上學期課件（2019人教版必修1）

第3章細胞的基本結構第1節(jié)細胞膜的結構和功能（第二課時）課型：授課人：【學習目標】1、闡述科學家對細胞膜結構的探索過程。2、簡述生物膜流動鑲嵌模型的基本內容。一、對細胞膜成分的探索

（資料1）人物：歐文頓

實驗：用500多種物質對植物細胞進行上萬次的通透性實驗。發(fā)現脂質更容易通過細胞膜，不溶于脂質的物質不容易穿過細胞膜。根據相似相溶原理，提出假說：細胞膜是由脂質組成的細胞膜非脂溶性物質脂溶性物質最初對細胞膜成分的認識，是通過對現象的推理分析而推測出來的。資料2目的：確定細胞膜中脂質成分的類型實驗：科學家利用哺乳動物的成熟紅細胞，通過一定的方法制備出純凈的細胞膜，進行化學分析。得出組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。提問：為什么選擇哺乳動物成熟紅細胞來制備細胞膜?①無細胞壁，細胞容易吸水漲破；②無細胞核(無核膜)和眾多的細胞器（無細胞器膜），易制得純凈的細胞膜。一、對細胞膜成分的探索一、對細胞膜成分的探索【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，“尾部”是疏水的。磷脂分子的結構多個磷脂分子在水中形成雙分子層一、對細胞膜成分的探索【思考】磷脂分子在空氣——水界面上會怎樣排布？水空氣【思考】兩層磷脂分子在水中是怎樣排布的呢？磷脂的一端為親水的頭，兩個脂肪酸一端為疏水的尾，多個磷脂分子在水中總是自發(fā)地形成雙分子層。一、對細胞膜成分的探索（資料3）人物：戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細胞中提取脂質，在空氣—水界面上鋪成單分子層，測得單層分子的面積恰為紅細胞表面積的2倍。實驗推斷：細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。一、對細胞膜成分的探索（資料4）

人物：丹尼利和戴維森發(fā)現細胞表面張力明顯低于油水界面的表面張力；當時人們已經發(fā)現，如果在油水界面中加入一定量的蛋白質，其表面張力降低。提問：以上資料說明細胞膜中還可能含有什么物質?推測：細胞膜除含有脂質分子外，可能還附有蛋白質。一、對細胞膜成分的探索羅伯特森提出：生物膜是由“蛋白質—脂質—蛋白質”的三層結構構成的靜態(tài)統(tǒng)一結構。暗-亮-暗（資料5）人物：羅伯特森在電鏡下看到細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結構。一、對細胞膜成分的探索膜靜態(tài)模型不能解釋下列現象：細胞的生長、分裂、變形蟲的變形運動、白細胞吞噬細菌等。把生物膜描述為靜態(tài)的結構，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾。20世紀60年代以后，人們對這一模型的異議增加了，不少科學家對于生物膜是靜態(tài)的觀點提出質疑。變形蟲攝食纖毛蟲

細胞分裂白細胞吞噬細菌一、對細胞膜成分的探索

（約50%）

（約40%）:

（約2%—10%）細胞膜的主要成分功能越復雜的細胞膜，蛋白質的_____和______越多。

（主要）

（動物細胞膜）種類糖類脂質蛋白質磷脂膽固醇數量糖類+蛋白質

糖蛋白；糖類+脂質分子

糖脂；分布在細胞膜的外表面，糖蛋白具有保護、潤滑和細胞識別的作用一、對細胞膜成分的探索（資料6）1970年科學家用綠色熒光染料標記小鼠細胞表面蛋白質分子，用紅色熒光染料標記人細胞表面的蛋白質分子，將小鼠細胞和人細胞融合。發(fā)現：這兩個細胞剛融合時，融合細胞一半發(fā)綠色熒光，另一半發(fā)紅色熒光；在37℃下經過40min，兩種顏色的熒光均勻分布。結論：細胞融合實驗以及相關的實驗證明細胞膜具有流動性。(結構特性）該實驗只說明了蛋白質有流動性，而不能說明脂質分子具有流動性熒光標記法一、對細胞膜成分的探索20世紀60年代，科學家利用冰凍蝕刻技術將細胞進行快速低溫冷凍，用冷刀將細胞標本驟然沖斷開。這時，磷脂雙分子層的疏水端裂開，從而顯示出蛋白質顆粒在膜之中的真實分布情況。通過一定的技術處理，科學家在電子顯微鏡下觀察到，細胞膜的外層磷脂和內層磷脂表面都有凸起的蛋白質顆粒，還有蛋白質隨著另一層磷脂離開之后留下的窟窿。（資料7）人物：辛格和尼科爾森在新的觀察和實驗證據的基礎上，提出了新的生物模型——流動鑲嵌模型，為大多數人所接受。一、對細胞膜成分的探索二、流動鑲嵌模型A

B

C

磷脂雙分子層蛋白質糖蛋白D糖脂流動鑲嵌模型的基本內容二、對細胞膜成分的探索①磷脂雙分子層構成膜的基本支架。其內部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或離子不能通過，因此具有屏障作用。②蛋白質分子以不同的方式鑲嵌在磷脂分子層中：有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿整個磷脂雙分子層。這些蛋白質在物質運輸方面由重要作用。組成：

細胞膜主要由磷脂分子和蛋白質分子構成。結構特點：細胞膜具有流動性。（結構特性）磷脂分子可側向自由移動膜上的蛋白質分子大多也能運動磷脂分子磷脂雙分子層蛋白質分子分布不均勻，細胞膜具有不對稱性細胞膜外表面，有糖類分子與蛋白質分子結合形成的糖蛋白，或與脂質結合形成的糖脂，這些糖類分子叫作糖被。糖被在生命活動中具有重要功能，與細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能有密切關系。蛋白質膽固醇磷脂分子磷脂雙分子層糖蛋白糖脂判斷細胞膜內外側依據：有糖被的一側為細胞膜的內側項目流動性選擇透過性主要表現生物膜中的蛋白質和脂質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、大分子物質則不能通過。結構基礎磷脂分子具有流動性，大多數蛋白質分子也可以運動膜上蛋白質的種類和數量不同區(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，才能表現出選擇透過性，凡是影響磷脂分子和蛋白質分子活性的因素（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二、流動鑲嵌模型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?？茖W方法：提出假說1.細胞膜中的脂質除磷脂外，還有一些糖脂和膽固醇。2.功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類與數量就越多。3.磷脂雙分子層是細胞膜的基本支架。4.糖被只分布于細胞膜的外表面，與細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能有密切關系。5.細胞膜的結構特點：具有流動性，細胞膜功能特性：選擇透過性。1.寫出下列物質名稱①_________②_________③______________④_________⑤___________A、B中_____為細胞外側，_____為細胞內側糖蛋白蛋白質磷脂雙分子層糖被磷脂分子AB課堂檢測2.結合教材磷脂分子的結構式和由磷脂分子構成的脂質體，思考并討論下列問題：(1)磷脂分子含有的元素有______________________。(2)單純的磷脂分子在水中可以形成雙層脂分子的球形脂質體(如圖)，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。脂質體中，在b處嵌入脂溶性藥物，在a處嵌入水溶性藥物。為什么兩類藥物的包裹位置各不相同？構成細胞膜的磷脂分子，磷酸“頭”部親水，脂肪酸“尾”部疏水，所以a處應嵌入親水性的物質，b處應嵌入疏水性的脂溶性的物質。C、H、O、N、P3.下列有關細胞膜的敘述，不正確的是（）A.細胞膜主要有脂質和蛋白質組成B.不同功能的細胞，其細胞膜蛋白質的種類和數量相同C.組成細胞膜的脂質中，磷脂最豐富D.癌細胞的惡性增殖和轉移與癌細胞膜成分的改變有關B4.下列關于細胞膜結構探索歷程的說法，不正確的是（）A、最初是通過對現象的推理分析得出細胞膜是由脂質組成的

B、三層結構模型認為細胞膜為靜態(tài)的結構C、流動鑲嵌模型認為構成生物膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子可以運動D、三層結構模型和流動鑲嵌模型都認為蛋白質分子在膜中的分布是不均勻的D(1)向細胞內注射物質后，細胞膜上會留下一個空洞(

)(2)構成細胞膜的磷脂分子具有流動性，而蛋白質是固定不動的(

)(3)膜兩側分子性質和結構不同，如糖蛋白只分布在細胞膜外側(

)(4)動物細胞系統(tǒng)邊界是細胞膜，植物細胞