2021-2022学年生物浙科版（2019）必修一2.2细胞膜控制细胞与周围环境的联系课件（共35张PPT）

(共35张PPT)
2.2
细胞膜控制细胞与周围环境的联系
想一想
鸡蛋打碎了，为何没有全部散开呢？
如何确定细胞膜的存在呢？
鸡蛋液的外面有一层边界膜，即细胞膜。
导入
想一想？
伊红为什么不会逸出细胞？此实验说明了什么？
科学探究、科学思维
细胞作为一个完整的系统，它有边界，其边界就是细胞膜。
科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能逸出细胞。
1.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。
2．通过模拟实验探究膜的透过性。
1.建构细胞膜模型（物理模型），阐明细胞膜的结构与功能。
(生命观念、科学思维)
2．掌握模拟实验的原理与操作流程，深入理解探究膜的透过性。(科学思维、科学探究)
一、细胞膜的位置与功能
1．位置
细胞膜也称　　　，是围绕在细胞外层，将细胞与周围环境区分开的结构。
质膜
电子显微镜下
看到的细胞膜
科学探究
课堂探究
2．功能
细胞膜是细胞对外界环境的屏障，控制着　　　　　　，保证了细胞内部环境的　　　　　，使细胞内的生命活动有序进行。
相对稳定
物质的进出
想一想
这幅漫画体现了细胞膜的什么功能？
二、通过模拟实验探究膜的透过性
1．半透膜
一些膜具有一定大小的孔径，水等小分子和离子可以　　　　　，而蛋白质、淀粉等大分子则　　　　　，这种膜称为半透膜。透析膜就是一种半透膜。
2．提出问题
将淀粉溶液和葡萄糖溶液分别装入透析袋里，观察两者通透情况是否相同？推测细胞膜是否具有类似特性？
自由通过
无法通过
3．方法步骤
(1)取A、B两个透析袋，将　　　　的淀粉溶液和葡萄糖溶液分别装入A、B透析袋中。透析袋两端用细线系紧。
(2)将透析袋一端的细线绑在玻璃棒中央，透析袋置于烧杯内，玻璃棒横置于烧杯上方。
(3)向烧杯内注入　　　　　　　，直至淹没透析袋。向A组透析袋外面的蒸馏水中加入适量　　　　　　　　　。
等量
等量蒸馏水
碘?碘化钾溶液
(4)静置12
h。观察A组实验现象；取B组透析袋外面的蒸馏水2
mL，加入
，热水浴2～3
min，观察颜色变化。
2
mL本尼迪特试剂
透析膜实验装置示意图
两端用绳
子系紧
玻璃棒
透析袋
淀粉或葡萄糖溶液
蒸馏水
烧杯
4．结果分析
葡萄糖分子和碘可以通过透析膜，而淀粉分子无法通过。所以，透析膜对分子的进出具有
。
5．对细胞膜的推测
细胞膜是细胞的边界，将细胞内与外界环境分隔开，是外界物质进入细胞的屏障。所以，可以推测细胞膜对物质的进出具有
。
选择透过性
半透性
【例1】已知物质X与物质Y能产生蓝色反应，用X、Y的溶液作为材料来探究物质能否通过半透膜，下列实验的现象和结论对应错误的是
(　　)
B
选项
烧杯内盛
有X溶液
漏斗内盛
有Y溶液
结论
A
变蓝
不变蓝
Y能通过半透膜，而X不能
B
不变蓝
不变蓝
X能通过半透膜，而Y不能
C
变蓝
变蓝
X和Y都能通过半透膜
D
不变蓝
变蓝
X能通过半透膜，而Y不能
三、细胞膜的功能特性与结构组成
1．细胞膜具有选择透过性
细胞膜可以控制物质进出，选择性地吸收营养物质和排出代谢产
物，保持细胞内生化反应有序进行。这一特性称为细胞膜的
　　　　　　。
2．细胞膜的分子组成与参与的功能
细胞膜主要由　　　　　　组成，除此之外，还含有少量　　。动物细胞膜中还含一定量的　　　。
选择透过性
糖类
磷脂和蛋白质
胆固醇
(1)磷脂
①元素组成：由　　　　　　　　　五种元素构成。
②分子特性：两性分子。其一端含有N和P，形成磷脂的“头”，具有
　　性，也称极性；另一端含有2条长长的脂肪酸链，形成磷脂的2个“尾”，具有　　　性，也称非极性。
C、H、O、N、P
亲水
疏水
亲水性头部
疏水性尾部
③磷脂双分子层的形成：在水中，不同磷脂分子疏水性的尾部　　排列，内部形成一个疏水的环境；而亲水性的　　则朝向外侧，与水接触。所以，磷脂分子在水中可形成双层结构，称为磷脂双分子层，构成了细胞膜的　　　　　。
相对
头部
基本骨架
磷脂分子
磷脂双分子层
(2)膜蛋白
①概念与特性：
细胞膜上的蛋白质统称为　　　　。膜蛋白也和磷脂分子一样，有
　　　　部分和　　　　部分。
膜蛋白
水溶性
脂溶性
膜蛋白
②膜蛋白的功能：
通常细胞的功能越多，其膜蛋白的　　　　　　　就越多。有些膜蛋白选择性地吸收或排出特定物质，控制其进出细胞，这类膜蛋白称为　　　　　。有些膜蛋白催化　　　　　　　，例如，小肠上皮细胞的某些膜蛋白可促进食物中营养物质的消化分解。同一组织的相邻细胞间通过某些膜蛋白　　　　　在一起。某些膜蛋白接收
外界信息或刺激，激活细胞内相应生理生化反应，在细胞与外界的
　　　　　和　　　　　中发挥重要作用。
种类和数量
转运蛋白
特定化学反应
紧密连接
信息交流
细胞识别
(3)胆固醇
①分布：存在于　　　细胞膜中，占细胞膜所有脂质的10%～30%。
　　　细胞膜一般不含胆固醇。
②存在部位：胆固醇分子主要位于磷脂双分子层的　　　　环境中，具有一个很小的亲水基团，与　　　　　　连接。
动物
植物
疏水
磷脂头部
磷脂双分子层
胆固醇
③功能：在动物细胞中，胆固醇能保持细胞膜的　　　　　。胆
固醇对细胞膜中磷脂分子的活动具有　　　　　　作用。一方
面，胆固醇通过与磷脂脂肪酸链的相互作用，具有限制其运动、
增加其　　　　的作用；另一方面，也能将磷脂分子分隔开以增
强其　　　　性。这种双重的调节作用取决于环境和胆固醇的
　　　　　。
稳定性
双重调节
有序性
运动
数量
3．生物膜
(1)生物膜的概念
除细胞膜外，细胞内还存在其他的膜结构，它们构成了细胞核等多种结构的边界。细胞内所有的膜称为　　　　　。
(2)生物膜的特点：虽然细胞内不同部位的膜功能有所不同，但它们都具有相似的　　　　　和　　　　　。
生物膜
物质组成
空间结构
【例2】科学家将人的红细胞的质膜中磷脂成分提取出来,并将它置于烧杯中的空气和水界面上,在一定温度条件下,该膜面积相当于原来质膜表面积的两倍。此膜在实验过程中磷脂分子的排列方式最可能的是(　　)
A
D
C
B
C
四、生物膜的结构特点与流动镶嵌模型
1．生物膜的结构特点：生物膜具有　　　　。
下图为人鼠细胞融合实验：
流动性
细胞融合
荧光染料
标记膜蛋白
37℃下
培养40min
膜蛋白
小鼠细胞
人细胞
杂交细胞
绿色荧光标记物
红色荧光标记物
科学探究
实验说明膜蛋白呈流动状态
膜蛋白
2．流动镶嵌模型
(1)建立者：辛格和尼克尔森根据多个实验的证据提出生物膜的流动镶嵌模型。
(2)理论要点
①　　　　　　　构成了生物膜的基本支架。
②蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的全部或部分嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，体现了膜内外结构的
　　　　　　。
③磷脂和蛋白质位置不是固定的，生物膜具有　　　　　　　。
磷脂双分子层
不对称性
一定的流动性
外侧
内侧
蛋白质
糖蛋白
胆固醇
磷脂
生物膜的流动镶嵌模型
(3)生物膜具有流动性的原因及与生物膜的功能关系
①原因：磷脂双分子层中间的疏水层通常情况下呈　　　，磷脂分子在膜中的位置　　　　　，使得磷脂分子及附着于其上的蛋白质分子发生运动。
②与生物膜的功能关系：与生物膜进行　　　　　、　　　　　、
　　　　　和分裂等功能密切相关。
液态
并不固定
能量转换
物质转运
信息传递
3.半透膜和选择透过性膜的区别
(1)半透膜是指某些物质可以通过，而另一些物质不能通过的多孔性薄膜。物质能否通过取决于分子的大小，如常见的半透膜有动物的膀胱膜、肠衣、鸡蛋的蛋壳膜等。水、葡萄糖等较小的分子可以通过，而蔗糖、蛋白质等较大的分子不能通过。
(2)选择透过性膜是指细胞膜等具有活性的生物膜。它具有半透膜的物理特性，更重要的是具有主动选择性，对物质的吸收与否及吸收的多少取决于膜上载体蛋白的种类与数量，因此不能将生物膜看作单纯的半透膜。
4．四种“膜蛋白”及其功能的区分
(1)糖蛋白：信号分子(如激素、淋巴因子、神经递质)的受体蛋白。
(2)载体蛋白：协助跨膜运输(易化扩散和主动转运)。
(3)具催化作用的酶：如好氧型细菌其细胞膜上可附着与需氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动转运等)。
(4)识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵细胞间的识别、免疫细胞对抗原的特异性识别等)。
【例3】下列关于生物膜和半透膜说法正确的是(　　)
A．半透膜是生物膜的一种
B．植物细胞发生质壁分离时，细胞膜相当于半透膜
C．生物膜和半透膜的主要成分都是脂质和蛋白质
D．半透膜可以让离子和小分子通过，生物膜只可以让部分离子和部分小分子通过
D
【解析】选D。
生物膜具有选择透过性，属于半透膜的一种，故A错误；在质壁分离过程中，原生质层相当于半透膜，故B错误；生物膜的组成成分主要是脂质和蛋白质，而半透膜不一定是生物膜，故C错误；生物膜的选择透过性允许需要的离子和小分子通过，不需要的离子和小分子不能通过，而分子直径小于半透膜小孔的均能通过，故D正确。
五、细胞壁
1．分布
细胞壁是植物、　　　和大多数　　　细胞的外层结构。
2．成分
植物的细胞壁主要由　　　　组成，此外，植物细胞壁还含有　　等多种物质。真菌和大多数原核细胞同样具有细胞壁，但组成物质和结构与植物　　　。动物细胞　　　细胞壁。
真菌
原核
纤维素
果胶
不同
没有
细胞壁
科学探究
你能指出哪部分细胞壁吗？
控制物质进出，保障细胞内部环境的相对稳定等
选择透过性
磷脂、膜蛋白、胆固醇
细胞内所有的膜统称为生物膜
一定的流动性
建构物理模型
课堂小结
1．下列哪项不属于细胞膜的功能(　　)
A．控制物质进出细胞
B．将细胞与外界环境分隔开
C．进行细胞间的信息交流
D．提高细胞内化学反应的速率
D
随堂训练
2.将大量磷脂分子放入清水中，搅拌后，不可能出现的现象是(　　)
A
B
A
C
D
3.在处理污水时，人们设计出一种膜结构，它可以将有毒的重金属离子阻挡在膜的一侧，用这种膜对水进行过滤，这是模拟生物膜的功能特性，该特性是(　　)
A．全透性　　
B．选择透过性
C．流动性
D．高效性
B
4．下图为生物膜的结构模型示意图，据图回答下列问题：
(1)该模型为什么称为流动镶嵌模型？________________________
_________________________________________________________________________________________________________。
磷脂双分子层中间的疏水层
通常情况下呈液态，磷脂分子在膜中的位置并不固定，使得磷脂分子及附
着于其上的蛋白质分子发生运动。
(2)A侧是细胞的外侧，判断依据是什么？
___________________________。
(3)细胞中的其他生物膜均有与此相似的结构，但执行的具体功能却有很大区别，其主要原因是什么？
____________________________________。
A侧有糖蛋白。
膜结构中的蛋白质的种类和数量不同。