2021-2022学年高一上学期 生物人教版必修一3.1细胞膜的结构和功能 课件（33张）

(共33张PPT)
第3章
细胞的基本结构
第1节
细胞膜的结构与功能
针对特定的生物学现象，进行观察、提问。体现了科学探究的核心素养。
用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内
伊红为什么不会逸出细胞？此实验说明了什么？
变形虫
导入
概述细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流
1.结合实例记忆并理解细胞膜的功能。（生命观念）
2.结合教材，了解科学家对细胞膜成分和结构的探索历程。（科学探究）
3.通过模型识记细胞膜的结构、磷脂双分子层和蛋白质分子的分布特点。（科学思维）
4.通过实例理解细胞膜的结构特点。（生命观念）
一、细胞膜的功能
推测的原始海洋景观图
（2）进化方面的意义：细胞膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，成为相对独立的系统。
细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。
1.将细胞与外界环境分隔开
（1）对细胞的作用：细胞膜将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。
课堂探究
细胞膜控制物质进出细胞具有普遍性和相对性
细胞膜
细胞外
细胞内
营养
物质
细胞内
核酸
对细胞有害的物质病毒、病菌
抗体、激素、代谢废物
2.控制物质进出细胞
内分泌细胞分泌的激素(如胰岛素）随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。
多细胞生物体作为一个更大的系统由分化的细胞构成，不同类型的细胞间要相互协作才能完成各项生命活动，这就要求不同的细胞之间要进行“沟通”和“交流”，也就是细胞间的信息交流。
3.进行细胞间的信息交流
（1）通过细胞分泌化学物质间接传递信息
（2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息
相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。例如，高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。
（3）相邻两细胞之间形成通道，来传递信息
细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的
【易错提醒】
1.细胞膜上的受体并不是细胞间的信息交流所必需的结构。如高等植物细胞之间是通过胞间连丝信息交流的，而不需要膜上的受体。
2.细胞间的信息交流发生在细胞与细胞之间，不是发生在细胞内。
3.细胞膜对于物质的进出具有选择性，细胞膜的功能特性是选择透过性。
基于生物学事实和证据运用归纳与概括。体现了科学思维的核心素养。
【例1】“某些病毒、病菌能侵入细胞，使生物体患病”，这一些事实说明（　　）
A．细胞膜不能将细胞与外界环境分隔开
B．细胞膜可控制物质进出细胞
C．细胞膜对物质进出的控制作用是相对的
D．细胞膜是进行细胞间信息交流的结构基础
C
细胞膜将细胞与外界环境隔开，保证细胞内部环境的相对稳定，细胞膜能阻止病菌和病毒侵入细胞，但“某些病毒、病菌能侵入细胞，使生物体患病”，说明细胞膜对物质进出的控制作用具有相对性。
1.19世纪末，欧文顿（E.Overton）发现：
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
细胞膜
二、对生物膜成分和结构的探索
【思考】欧文顿的实验发现了什么？
提出假说：膜是由脂质组成的。
（一）对生物膜成分的探索
针对特定的生物学现象，进行观察、提问。体现了科学探究的核心素养。
2.科学家利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析，得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
为什么用哺乳动物的红细胞能制备出纯净的细胞膜呢？
因为哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器。
针对特定的生物学现象，进行观察、提问。体现了科学探究的核心素养。
亲水
疏水
3.1925年,
荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。
多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。
4.
1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油一水界面的表面张力。
由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低，因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
【归纳总结】
1.细胞膜的成分：脂质、蛋白质和糖类。
2.功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
基于生物学事实和证据运用归纳与概括。体现了科学思维的核心素养。
【例2】科学家将细胞膜中的磷脂成分提取出来，并将它在空气－水界面上铺成单分子层，发现这个单分子层的表面积相当于原细胞膜表面积的两倍。这说明磷脂分子在细胞膜上的分布状况是（
）
A．单层排列
B．均匀稀疏排列
C．双层排列
D．均匀紧密排列
C
单层磷脂分子的表面积是细胞表面积的2倍。
1.1959年罗伯特森（J.D.Robertson）在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构构成
【思考】“三明治”结构模型有什么不足？
无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动。
把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。
生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构
提出假说：
（二）对生物膜结构的探索
针对特定的生物学现象，进行观察、提问。体现了科学探究的核心素养。
绿色荧光
标记的膜蛋白
红色荧光
标记的膜蛋白
细胞融合
人细胞
鼠细胞
人鼠杂交细胞
细胞融合初期
37℃、40min
细胞融合
2.1970年将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合。
结论：蛋白质分子是可以运动的,说明细胞膜具有一定的流动性
3.在新的观察和实验证据的基础上，1972年辛格和尼科尔森提出了新的生物膜模型———流动镶嵌模型，为多数人所接受。
科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。
科学方法——提出假说
流动镶嵌模型的基本内容
1.细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。
2.磷脂双分子层是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。
3.蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。
4.细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。
【拓展延伸】
细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫作糖被(
glycocalyx)。糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。例如，糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。
细胞膜的结构特点:具有一定的流动性
细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。
影响细胞膜流动性的主要因素：温度
在适宜的温度范围内，随外界温度的升高，细胞膜的流动性增强。
但温度超过一定范围，会导致细胞膜被破坏。
基于生物学事实和证据运用归纳与概括。体现了科学思维的核心素养。
【例3】科学家用两种荧光染料分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子,将这两种标记细胞进行融合。细胞刚发生融合时,两种荧光染料在融合细胞表面对等分布(即各占半边),最后在融合细胞表面均匀分布。这一实验现象支持的结论是　(　　)
A.膜蛋白能自主翻转　　
B.细胞膜具有流动性
C.细胞膜具有选择透过性
D.膜蛋白可以作为载体蛋白
B
人鼠细胞融合说明细胞膜具有流动性。
细胞膜
功能
组成成分
流动镶嵌模型
将细胞与外界环境分隔开
控制物质进出细胞
进行细胞间的信息交流
脂
质：以磷脂为主
蛋白质：决定了细胞膜的功能
糖
类：形成糖蛋白和糖脂
主要内容
结构特点
基本支架：磷脂双分子层
蛋白质：镶嵌或贯穿在双磷脂分子层中
糖类：形成糖蛋白或糖脂
具有一定的流动性
课堂小结
1.科学家在实验中发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，
并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。
这些事实说明了组成细胞膜的物质中有（
）
A．糖类和脂质
B．糖类和蛋白质
C．蛋白质和脂质
D．蛋白质和核酸
C
随堂训练
2.血管紧张素Ⅱ受体是一种膜蛋白。当血液中的血管紧张素Ⅱ与该受体结合时，可激活细胞内的第二信使Ca2+等，进而调节细胞的代谢活动，例如使血管壁平滑肌收缩，导致血压升高。这所体现的细胞膜的功能是（　　）
A.
分隔细胞与环境
B.
信息交流
C.
控制物质的进出
D.
具有流动性
B
3.细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型的决定有着密切关系的化学物质是（
）
A.糖蛋白
B.磷脂
C.脂肪
D.核酸
A
4.实验室中鉴别细胞死活，常用“染色排除法”。例如：用台盼蓝染色，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不着色，从而判断细胞死活。该实验所利用的细胞膜特性或功能是(　
　)
A．进行细胞间的信息交流
B．保护细胞内部结构
C．流动性
D．选择透过性
D
5．某科学家利用体外胆管上皮细胞感染模型，分析了隐孢子虫的子孢子侵入细胞内的全过程。结果发现，隐孢子虫的子孢子侵入宿主细胞膜内时，会诱发大量宿主细胞膜载体及水通道聚集，导致膜局部快速水内流，从而促使局部细胞膜伸展突起。据此回答：
（1）上述材料说明细胞膜的结构具有
的特点。
（2）下列哪些现象与细胞膜伸展突起相关（
）
A．肿瘤细胞的浸润转移????????B．白细胞吞噬异物
C．葡萄糖进入小肠上皮细胞???
D．抗体的分泌
（3）若要进一步证明水的快速内流是细胞膜水通道蛋白开放所致，可另设计一组对照实验，用____________对______________进行处理。
一定的流动性
A、B、D
蛋白质抑制剂
水通道蛋白