3.1細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

3.1細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能問題探討鑒別動(dòng)物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍(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※臺盼藍(lán)染液可以用于區(qū)分活細(xì)胞和死細(xì)胞為什么活細(xì)胞不能被染色？而死細(xì)胞才能被染色？據(jù)此推測，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具備什么功能呢？細(xì)胞膜的功能1、將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開膜分隔了生命物質(zhì)與外界環(huán)境膜讓細(xì)胞成為了相對獨(dú)立的系統(tǒng)膜保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定產(chǎn)生了原始的細(xì)胞膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要階段細(xì)胞膜的功能2、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞用臺盼藍(lán)染色，死的動(dòng)物細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活的動(dòng)物細(xì)胞不著色細(xì)胞膜能控制外界物質(zhì)

，而死的細(xì)胞不能。進(jìn)入細(xì)胞細(xì)胞膜能控制胞內(nèi)物質(zhì)

，而死細(xì)胞不能。出細(xì)胞細(xì)胞膜的功能2、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞營養(yǎng)物質(zhì)（氨基酸、無機(jī)鹽、葡萄糖等）不需要、有害的物質(zhì)（如細(xì)菌、病毒等）抗體、激素等細(xì)胞合成并分泌廢物（CO2、尿素等）細(xì)胞代謝產(chǎn)生細(xì)胞膜的控制作用是相對的，環(huán)境中一些對細(xì)胞有害的物質(zhì)有可能進(jìn)入；有些病毒、病菌也能侵入細(xì)胞，使生物體患病。細(xì)胞膜的功能特性：選擇透過性3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流細(xì)胞膜的功能在多細(xì)胞生物體內(nèi)，各個(gè)細(xì)胞不是孤立存在的，它們之間必需保持功能的協(xié)調(diào)。這種協(xié)調(diào)性的出現(xiàn)不僅依賴于物質(zhì)和能量的交換，也依賴于信息的交流。什么是信息交流？信息源發(fā)起信息信息通過途徑傳遞信息被受體接收3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流細(xì)胞膜的功能情況①：通過細(xì)胞分泌化學(xué)物質(zhì)間接傳遞信息當(dāng)需要交流的兩種細(xì)胞距離遠(yuǎn)，無法直接接觸時(shí)內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的激素（信息分子）血液運(yùn)輸靶細(xì)胞靶細(xì)胞激素與靶細(xì)胞膜上的受體蛋白結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞（接收信號的細(xì)胞）受體：1.化學(xué)本質(zhì)：糖蛋白(蛋白質(zhì))2.作用：接受激素等化學(xué)物質(zhì)的信號3.特點(diǎn)：特異性（一種受體只能識別一種或者一類物質(zhì)）3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流細(xì)胞膜的功能情況②：相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息當(dāng)需要交流的兩種細(xì)胞直接接觸時(shí)發(fā)出信號的細(xì)胞靶細(xì)胞與膜結(jié)合的信號分子受體典型案例：精子和卵細(xì)胞之間的識別和結(jié)合3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流細(xì)胞膜的功能當(dāng)植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，將兩個(gè)細(xì)胞分隔開時(shí)情況③：相鄰兩細(xì)胞間特殊通道傳遞信息相鄰兩個(gè)細(xì)胞之間形成通道，可以進(jìn)行物質(zhì)交換和信息交流。例如：高等植物細(xì)胞之間通過胞間連絲相互連接，具有信息交流的作用。胞間連絲小結(jié)細(xì)胞膜的功能細(xì)胞膜的功能①將細(xì)胞和外界環(huán)境分隔開③進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流②控制物質(zhì)的進(jìn)出保障細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定特性：選擇透過性通道傳遞間接傳遞直接傳遞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)除了以上提到的三種功能外，細(xì)胞膜還參與細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、分泌等功能。細(xì)胞膜成分的探索教材P42，閱讀相關(guān)科學(xué)史人物：歐文頓

時(shí)間：1895年實(shí)驗(yàn)：用500多種物質(zhì)，對植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性實(shí)驗(yàn)細(xì)胞膜非脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)現(xiàn)象：溶于脂質(zhì)的物質(zhì)容易穿過細(xì)胞膜。相似相溶原理假說：細(xì)胞膜的主要組成成分中有脂質(zhì)細(xì)胞膜成分的探索科學(xué)方法——提出假說（教材44頁）科學(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(jìn)一步的觀察與實(shí)驗(yàn)，對已建立的假說進(jìn)行修正和補(bǔ)充。一種假說最終被接受被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和試驗(yàn)結(jié)果相吻合。細(xì)胞膜成分的探索假說：細(xì)胞膜的主要組成成分中有脂質(zhì)如何檢驗(yàn)該假說是正確還是錯(cuò)誤的？分離出純凈的細(xì)胞膜，再進(jìn)行化學(xué)性質(zhì)分析即可思考：如何分離出純凈的細(xì)胞膜呢？科學(xué)史：科學(xué)家利用了動(dòng)物的各種細(xì)胞作為研究材料，最終利用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞，制備出了純凈的細(xì)胞膜。結(jié)論：組成動(dòng)物細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，磷脂含量最多。細(xì)胞膜成分的探索補(bǔ)充：為什么制備細(xì)胞膜選用了哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞？哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞壁，且沒有細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器，可獲得較為純凈的細(xì)胞膜制備方法：將紅細(xì)胞放入清水，紅細(xì)胞會(huì)不斷吸水，直至脹破細(xì)胞膜成分的探索親水頭部疏水尾部磷脂分子結(jié)構(gòu)式磷脂分子模型磷脂分子示意圖組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多細(xì)胞膜成分的探索請思考：結(jié)合磷脂的特性，磷脂分子在空氣-水界面上會(huì)怎么樣鋪展？請思考：將大量磷脂分子置于水中，這些磷脂分子會(huì)怎么樣排列，才能符合磷脂的特性？多個(gè)磷脂分子在水中，總是自發(fā)地形成雙分子層細(xì)胞膜成分的探索人物：戈特、格倫德爾

時(shí)間：1925年實(shí)驗(yàn)：提取了紅細(xì)胞的脂質(zhì)鋪成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。推斷：細(xì)胞膜的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層細(xì)胞膜除了脂質(zhì)，還有其他物質(zhì)嗎？細(xì)胞膜成分的探索人物：丹利和戴維森

時(shí)間：1935年實(shí)驗(yàn)：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。當(dāng)時(shí)人們已知：油滴表面如果吸附有蛋白質(zhì)，表面張力就會(huì)降低推測：細(xì)胞膜除了含有脂質(zhì)外，可能還附有蛋白質(zhì)根據(jù)所學(xué)知識，思考是否可以嘗試其他方法驗(yàn)證細(xì)胞膜中是否含有蛋白質(zhì)？雙縮脲試劑細(xì)胞膜成分的探索小結(jié)細(xì)胞膜成分脂質(zhì)(50%)蛋白質(zhì)(40%)少量的糖類(2%~10%)磷脂最豐富，此外動(dòng)物細(xì)胞中還有膽固醇與細(xì)胞膜功能密切相關(guān)：功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索資料五:1959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)，提出細(xì)胞模型為蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)，他把細(xì)胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索資料: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)，提出細(xì)胞模型為蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)，他把細(xì)胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。羅伯特森提出的假說，也需要經(jīng)過反復(fù)檢驗(yàn)確認(rèn)其正確性羅伯特森的假說具有許多不合理之處：無法解釋細(xì)胞膜各種復(fù)雜的功能無法解釋細(xì)胞為什么能生長無法解釋細(xì)胞為什么能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)（如變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)）細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索資料：科學(xué)家用發(fā)綠色熒光的染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，用發(fā)紅色熒光的染料標(biāo)記人細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，將小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合。這兩種細(xì)胞剛?cè)诤蠒r(shí)，融合細(xì)胞的一半發(fā)綠色熒光，另一半發(fā)紅色熒光。在37℃下經(jīng)過40min后，兩種顏色的熒光均勻分布。細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索資料：科學(xué)家用發(fā)綠色熒光的染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，用發(fā)紅色熒光的染料標(biāo)記人細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，將小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合。這兩種細(xì)胞剛?cè)诤蠒r(shí)，融合細(xì)胞的一半發(fā)綠色熒光，另一半發(fā)紅色熒光。在37℃下經(jīng)過40min后，兩種顏色的熒光均勻分布。細(xì)胞膜是可以相互融合的，且細(xì)胞膜上的成分經(jīng)過一段時(shí)間后會(huì)混合均勻這說明了什么？總結(jié)：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索側(cè)向擴(kuò)散旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)伸縮震蕩旋轉(zhuǎn)異構(gòu)構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂具有流動(dòng)性蛋白質(zhì)分子跟隨磷脂分子的流動(dòng)而流動(dòng)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1972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)鑲嵌模型為大多數(shù)人接受。細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型細(xì)胞膜主要由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的。2.磷脂雙分子層是膜的基本支架，其內(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，具有屏障作用。細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型細(xì)胞膜主要由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的。2.磷脂雙分子層是膜的基本支架，其內(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，具有屏障作用。3.蛋白質(zhì)分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中：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，有的貫穿于整個(gè)磷脂雙分子層?！@些蛋白質(zhì)分子在物質(zhì)運(yùn)輸?shù)确矫婢哂兄匾饔?。?xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型4.細(xì)胞膜不是靜止不動(dòng)的，而是具有流動(dòng)性，主要表現(xiàn)為構(gòu)成膜的磷脂分子可以側(cè)向自由移動(dòng)，膜中的蛋白質(zhì)大多也能運(yùn)動(dòng)。補(bǔ)充內(nèi)容：細(xì)胞膜的外表面有糖類分子，它和蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白，或與脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂，這些糖類分子叫作糖被。糖被在細(xì)胞生命活動(dòng)中具有重要功能。例如，糖被與細(xì)胞表面的識別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能有密切關(guān)系。用于判斷細(xì)胞膜的內(nèi)外側(cè)流動(dòng)性和選擇透過性比較項(xiàng)目流動(dòng)性選擇透過性主要表現(xiàn)生物膜中的蛋白質(zhì)個(gè)脂質(zhì)分子在膜中可作為多種形式的移動(dòng)，膜整體也可以流動(dòng)細(xì)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(jié)構(gòu)基礎(chǔ)磷脂分子具有流動(dòng)性，大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也可以運(yùn)動(dòng)膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量不同區(qū)別流動(dòng)性是膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇透過性是膜的功能特性實(shí)例變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)、細(xì)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(dòng)性是選擇透過性的基礎(chǔ)，只有膜具有流動(dòng)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、p