高一生物人教版必修1課件31細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能

第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)及功能第三章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)組成細(xì)胞的分子必須有序地組織成細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，才能成為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)。細(xì)胞膜是細(xì)胞這一系統(tǒng)的邊界細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，它在細(xì)胞的生命活動(dòng)中起什么作用呢?閱讀課本P40-41,總結(jié)細(xì)胞膜的功能有哪些？1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開膜的出現(xiàn)是生命起源過(guò)程中至關(guān)重要的階段。無(wú)機(jī)小分子有機(jī)小分子火山爆發(fā)光照、閃電有機(jī)大分子“團(tuán)聚體”出現(xiàn)細(xì)胞膜細(xì)胞一、細(xì)胞膜的功能細(xì)胞膜保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。推測(cè)的原始海洋景觀圖課本P40問(wèn)題探討2.據(jù)此推測(cè)，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具有什么功能？活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性，臺(tái)盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過(guò)細(xì)胞膜，因此活細(xì)胞不被染色。死細(xì)胞的細(xì)胞膜失去控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能，臺(tái)盼藍(lán)能通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，死細(xì)胞被染成藍(lán)色。具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能一、細(xì)胞膜的功能鑒別動(dòng)物細(xì)胞是否死亡常用臺(tái)盼藍(lán)染液。用它染色時(shí)，死細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會(huì)著色。（1）為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞(控制作用是相對(duì)的)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)廢物分泌物細(xì)菌、病毒、有害物控制作用是相對(duì)的一、細(xì)胞膜的功能在球場(chǎng)上，當(dāng)發(fā)現(xiàn)足球快速向你頭部飛奔過(guò)來(lái)，你會(huì)迅速躲避或用胳膊阻擋。（1）哪些細(xì)胞參與完成了上述活動(dòng)？它們發(fā)揮的具體作用是什么？（2）眼部組織細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞和肌肉細(xì)胞之間如何實(shí)現(xiàn)相互溝通呢？3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流。細(xì)胞間信息交流的方式有哪幾種？（1）通過(guò)化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行信息傳遞——間接交流（長(zhǎng)距離）激素內(nèi)分泌細(xì)胞的激素（如胰島素），隨血液到達(dá)全身各處，與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞。受體信息分子化學(xué)本質(zhì)：糖蛋白作用：激素等化學(xué)物質(zhì)的信號(hào)接受特點(diǎn)：專一性（一種受體只能識(shí)別一種或者一類物質(zhì)）受體：一、細(xì)胞膜的功能3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流發(fā)出信號(hào)的細(xì)胞靶細(xì)胞與膜結(jié)合的信號(hào)分子精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別和結(jié)合相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一個(gè)細(xì)胞傳遞給另一個(gè)細(xì)胞。（2）通過(guò)細(xì)胞膜的直接接觸進(jìn)行信息交流（近距離）受體一、細(xì)胞膜的功能3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流胞間連絲相鄰兩個(gè)細(xì)胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過(guò)通道進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞。高等植物細(xì)胞之間通過(guò)胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用（3）相鄰兩細(xì)胞之間形成通道高等植物細(xì)胞之間通過(guò)胞間連絲相互連接，進(jìn)行信息、物質(zhì)交流一、細(xì)胞膜的功能3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流胞間連絲細(xì)胞壁一、細(xì)胞膜的功能將細(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)胞間的信息交流細(xì)胞膜的功能除了以上的三種功能外，細(xì)胞膜還有細(xì)胞識(shí)別、保護(hù)細(xì)胞、參與細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、分泌等功能。細(xì)胞膜的功能由他的成分和結(jié)構(gòu)決定？通過(guò)化學(xué)物質(zhì)間接傳遞信息通過(guò)細(xì)胞間通道傳遞信息通過(guò)細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息

多細(xì)胞生物是一個(gè)繁忙而有序的“社會(huì)”，如果沒(méi)有信息交流，生物體不可能作為一個(gè)整體完成生命活動(dòng)。細(xì)胞間的信息交流，大多與細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)。例1.(2020·山東師大附中高一期中)以下哪項(xiàng)不屬于細(xì)胞膜的功能A.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開B.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞C.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流D.促進(jìn)物質(zhì)的運(yùn)輸√例2.細(xì)胞之間通過(guò)信息交流，保證細(xì)胞間功能的協(xié)調(diào)。關(guān)于細(xì)胞間信息交流的說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.B細(xì)胞膜與乙細(xì)胞膜上受體的化學(xué)本質(zhì)都是糖蛋白B.圖2可以表示精子與卵細(xì)胞

的識(shí)別C.激素隨血液運(yùn)輸?shù)饺砀魈帲?/p>

與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞D.細(xì)胞膜上的受體是細(xì)胞間信息交流必不可少的結(jié)構(gòu)√（探索一）時(shí)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(duì)植物細(xì)胞進(jìn)行上萬(wàn)次的通透性實(shí)驗(yàn).●●細(xì)胞膜●●●●●●溶于脂質(zhì)的物質(zhì)●●不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)更容易通過(guò)細(xì)胞膜，不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)不容易穿過(guò)細(xì)胞膜。提出假說(shuō)：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。最初對(duì)細(xì)胞膜成分的認(rèn)識(shí)，是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析,還是通過(guò)膜成分的提取和檢測(cè)？從生理功能上入手，通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析的。二、對(duì)生物膜成分的探索原理：相似相溶（探索二）實(shí)驗(yàn)：科學(xué)家將膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離然后進(jìn)行化學(xué)分析?；瘜W(xué)分析表明：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。親水頭部疏水尾部磷脂的一端為親水的頭，兩個(gè)脂肪酸一端為疏水的尾，多個(gè)磷脂分子在水中總是自發(fā)地形成雙分子層。磷脂分子結(jié)構(gòu)式磷脂分子模型磷脂分子示意圖二、對(duì)生物膜成分的探索磷酸甘油脂肪酸水分子請(qǐng)畫出一層磷脂分子在空氣與水的界面上排列的情況。二、對(duì)生物膜成分的探索磷脂分子的極性一端被吸附在水分子上，而非極性一端直立在水面上（探索三）磷脂分子二、對(duì)生物膜成分的探索請(qǐng)分別畫出一層和磷脂分子兩層在水中的排列的情況。磷脂分子會(huì)如何排列形成細(xì)胞膜呢？水環(huán)境水環(huán)境水環(huán)境水環(huán)境水環(huán)境水環(huán)境水環(huán)境根據(jù)磷脂分子的特點(diǎn)，分析推測(cè)細(xì)胞膜中磷脂分子的排布情況。A水環(huán)境戈特和格倫德爾1925年1925年，兩位荷蘭科學(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(cè)得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子為連續(xù)排列的兩層磷脂雙分子層如果將磷脂分子置于水-苯的混合溶液中，磷脂分子將會(huì)如何分布？磷脂的“頭部”將與水接觸，“尾部”與苯接觸，磷脂分子分布成單層。二、對(duì)生物膜成分的探索（探索四）如果把細(xì)胞換成口腔上皮細(xì)胞呢？大腸桿菌呢？二、對(duì)生物膜成分的探索細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的環(huán)境請(qǐng)畫出兩層磷脂分子在水環(huán)境中排列的情況。細(xì)胞核細(xì)胞膜組織液細(xì)胞內(nèi)液血液內(nèi)側(cè)外側(cè)細(xì)胞膜水環(huán)境水環(huán)境雙層磷脂分子已知細(xì)胞膜中有磷脂、膽固醇，且磷脂呈雙層排列，還會(huì)不會(huì)存在其他物質(zhì)？水環(huán)境水1935年，英國(guó)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)胞的表面張力明顯低于油-水界面的表面張力。蛋白質(zhì)會(huì)降低表面張力細(xì)胞膜的組成成分中含蛋白質(zhì)（探索五）二、對(duì)生物膜成分的探索二、對(duì)生物膜成分的探索不同細(xì)胞的生物膜的化學(xué)組成表細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，此外還有少量的糖類生物膜人的CNS髓鞘人的紅細(xì)胞膜大鼠的肝細(xì)胞核膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜線粒體外膜線粒體內(nèi)膜蛋白質(zhì)/%204959675276脂類/%794335334824糖類/%少82.9少少少（探索六）二、對(duì)生物膜成分的探索脂質(zhì)蛋白質(zhì)糖類磷脂膽固醇動(dòng)物細(xì)胞膜這些物質(zhì)如何組成細(xì)胞膜的呢？主要三、對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)探索資料11959年，羅伯特森利用電鏡獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，照片顯示暗—明—暗的三層結(jié)構(gòu)。細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的電鏡照片注：蛋白質(zhì)的電子密度高，在電鏡下會(huì)呈暗色

磷脂分子相對(duì)來(lái)說(shuō)電子密度低，顯亮色提出假說(shuō)：所有的細(xì)胞膜都由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，電鏡下看到的中間的亮層是脂質(zhì)分子，兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子。他把細(xì)胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。思考：“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)模型有無(wú)不妥之處？羅伯特森提出的“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”三明治模型能解釋膜的哪些功能？不能解釋哪些功能？能解釋蛋白質(zhì)可以幫助物質(zhì)運(yùn)輸，不能解釋細(xì)胞的細(xì)胞的生長(zhǎng)、膜的變形能力等。變形蟲攝食細(xì)胞分裂細(xì)胞膜具有流動(dòng)性“靜態(tài)結(jié)構(gòu)”三、對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)探索三資料2構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂具有流動(dòng)性磷脂分子的運(yùn)動(dòng)方式側(cè)向擴(kuò)散旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)伸縮震蕩翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)異構(gòu)三、對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)探索資料3人鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)過(guò)程圖構(gòu)成細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)具有流動(dòng)性小鼠細(xì)胞人細(xì)胞細(xì)胞融合40min37℃雜交細(xì)胞紅色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白綠色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白三、對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)探索37℃下40min后出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？說(shuō)明什么？資料4根據(jù)羅伯特森拍攝到的細(xì)胞膜圖像，測(cè)定細(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(guò)20nm。根據(jù)電鏡照片和膜厚度的證據(jù)，你認(rèn)為蛋白質(zhì)和脂質(zhì)應(yīng)該如何分布？蛋白質(zhì)磷脂蛋白質(zhì)“蛋白質(zhì)可能鑲嵌在磷脂雙分層之間”三、對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)探索資料520世紀(jì)60年代，科學(xué)家用掃描電鏡技術(shù)和冰凍蝕刻技術(shù)揭示了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中蛋白顆粒在磷脂雙分子層中的位置生物膜中的蛋白質(zhì)鑲在、嵌入、貫穿于磷脂雙分子層三、對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)探索資料61972年，辛格和尼科爾森根據(jù)新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)，提出細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型，并為大多數(shù)人接受三、對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)探索流動(dòng)鑲嵌模型成分基本支架蛋白質(zhì)排布方式多糖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)功能特點(diǎn)脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、少量糖類磷脂雙分子層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(gè)磷脂雙分子層形成糖蛋白或糖脂，僅位于膜外側(cè)具有一定的流動(dòng)性選擇透過(guò)性細(xì)胞膜的不對(duì)稱性四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容流動(dòng)鑲嵌模型視頻雙分子層為基本支架細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸、生長(zhǎng)、分裂、運(yùn)動(dòng)等生命活動(dòng)磷脂蛋白質(zhì)鑲嵌、嵌入、貫穿細(xì)胞膜

糖類（少）組分內(nèi)部疏水，屏障物質(zhì)運(yùn)輸?shù)燃?xì)胞表面（糖蛋白或糖脂）識(shí)別、信息傳遞等運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：流動(dòng)性1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開結(jié)構(gòu)功能2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞

3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流桑格和尼克森提出流動(dòng)鑲嵌模型功能特點(diǎn)：選擇透過(guò)性

細(xì)胞膜的外表面還有糖類分子和蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成的糖蛋白，或與脂質(zhì)結(jié)合形成的糖脂，這些糖類分子叫作糖被（glycocalyx）。糖被在細(xì)胞生命活動(dòng)中具有重要的功能。例如，糖被與細(xì)胞表面的識(shí)別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能有密切關(guān)系既然膜內(nèi)部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運(yùn)輸呢？對(duì)細(xì)胞膜的深入研究發(fā)現(xiàn)【答案】一是因?yàn)樗肿訕O小，可以通過(guò)由于磷脂分子運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的間隙；二是因?yàn)槟ど洗嬖谒ǖ赖鞍?，水分子可以通過(guò)通道蛋白通過(guò)膜。旁欄思考練習(xí)與運(yùn)用一、概念檢測(cè)1.基于對(duì)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(dòng)性，而蛋白質(zhì)是固定不動(dòng)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(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)則不能進(jìn)人。(×)(3)向細(xì)胞內(nèi)注射物質(zhì)后,細(xì)胞膜上會(huì)留下一個(gè)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(cuò)誤的是(B)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(guò)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(guò)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(zhǎng)現(xiàn)象不支持細(xì)胞膜的靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型

二、拓展應(yīng)用1.在解釋不容易理解的陌生事物時(shí)，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(shí)，把它與窗紗進(jìn)行類比：窗紗能把昆蟲擋在外面，同時(shí)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(méi)有不妥當(dāng)?shù)牡胤剑俊咎崾尽堪鸭?xì)胞膜與窗紗進(jìn)行類比,合理之處是說(shuō)明細(xì)胞膜與窗紗一樣可以允許一些物質(zhì)出入，阻擋其他物質(zhì)出入。這樣的類比也有不妥之處。例如，窗紗是一種簡(jiǎn)單的剛性的結(jié)構(gòu)，功能較單純，細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能要復(fù)雜得多；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(dòng)是一個(gè)主動(dòng)的過(guò)程，而窗紗是沒(méi)有生命的，它只能是被動(dòng)地在起作用。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