生物人教版（2019）必修一3.1细胞膜的结构和功能（共61张ppt）

(共61张PPT)
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。
细胞作为一个完整的系统,它是有边界
这个边界就是细胞膜
伊红为什么不会逸出细胞？此实验说明了什么？
将正常的玉米种子和煮熟的玉米种子放进台盼蓝染色剂中，正常的玉米种子没有被染成蓝色，而煮熟的玉米种子被染成了蓝色。
台盼蓝是细胞活性染料，常用于检测细胞是否存活。活细胞不会被染成蓝色，而死细胞会被染成淡蓝色。
因为只有活细胞的细胞膜才具有选择透过性，进而具有控制物质出入细胞的能力，而死细胞的细胞膜失去了选择透过性，而不具有控制物质出入细胞的能力。如将正常的玉米种子和煮熟的玉米种子放进台盼蓝染色剂中，正常的玉米种子没有被染成蓝色，而煮熟的玉米种子被染成了蓝色。
红色花瓣用清水怎么洗，清水都不见红色物质，但若放入沸水中一烫，会立即变成红色，这是因为( )
A.在清水中没有物质出入
B.高温使物质进出细胞方便
C.热水破坏了细胞膜
D.水中色素分解成小分子物质
细胞壁
1、细胞壁的分布：真核细胞生物中的植物和真菌，除了支原体以外的原核细胞生物。
2、细胞壁成分：植物的细胞壁有纤维素和果胶构成；真菌的细胞壁由几丁质构成；原核细胞的细胞壁由肽聚糖构成。（溶菌酶能破坏乳酸菌的细胞壁，但一般不能破坏真菌和植物的细胞壁。纤维素酶和果胶酶能破坏植物细胞壁，但无法破坏细菌和真菌细胞壁）
3、细胞壁的特点：全透性；伸缩性小。
4、细胞壁的功能：支持作用；保护作用。
植物细胞成分：纤维素和果胶
原核细胞壁成分：为肽聚糖
真菌细胞壁成分：几丁质
一、体验制备细胞膜的方法
1、选择材料:
2、实验原理:
猪(哺乳动物）成熟的红细胞
红细胞吸水胀破
为什么要使用成熟的哺乳动物红细胞制备细胞膜？
1、没有细胞壁吸水容易胀破。操作容易。
2、没有细胞核，避免细胞核膜的干扰。
3、没有细胞器，避免细胞器膜的干扰。
获得细胞膜的材料最好是用动物细胞还是用植物细胞？为什么？
动物细胞，因为没有细胞壁存在，不需要进行细胞壁的处理，吸水后才能胀破。
对红细胞有特殊要求吗？鸡红细胞可以吗？
我行吗
你不行!
你属于鸟类,我们要的是哺育动物哦!
3、制备细胞膜过程
提取红细胞
使红细胞吸水破裂
密度梯度离心分离
4、观察红细胞吸水过程
（1）取血时要在血液中加入柠檬酸钠防止血液凝固。
（2）用滴管吸取少量红细胞稀释液（血液中加入适量的生理盐水进行稀释，维持红细胞的形态和功能），滴一滴在载玻片上，盖上盖玻片，制成临时装片。
（3）在高倍显微镜下观察，待观察清晰时，在盖玻片的一侧滴一滴蒸馏水，同时在另一侧用吸水纸小心吸引，并持续观察细胞的变化。可以看到近水的部分细胞发生变化：凹陷消失，细胞体积增大，细胞破裂，内容物流出。
正常红细胞形态
红细胞吸水后形态
下列关于制备细胞膜的叙述中，错误的是: （ ）
A .动物细胞没有细胞壁，因此选择动物细胞制备细胞膜操作更容易
B .若选用洋葱鳞片叶表皮细胞为材料，应先用蛋白酶去除细胞壁
C .以哺乳动物成熟红细胞制备细胞膜时，利用的是细胞吸水涨破的原理
D .制备细胞膜利用了差速离心的方法
下列关于体验制备细胞膜的方法的说法，正确的是（　　）
A、选用动物成熟的红细胞作实验材料
B、原理是盐酸改变细胞膜的通透性
C、制备红细胞稀释液要用适量生理盐水
D、本实验中没有对照
科学家常用哺乳动物红细胞作材料来研究细胞膜的组成，是因为：［　　］
A.哺乳动物红细胞容易得到
B.哺乳动物成熟红细胞内没有核膜、线粒体膜等膜结构
C.哺乳动物红细胞在水中容易涨破
D.哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下容易观察到
Ｂ
二、科学家对细胞膜组成的探索历程
●
●
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
细胞膜
材料1
1859年，欧文顿选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂质的物质，也容易穿过膜，反之，不容易溶于脂质的物质，也不容易穿过膜。
你从以上实验中能得出什么结论？并说明理由。
动动脑筋
细胞膜的组成成分中含有脂质，后来发现这种脂质主要是磷脂。
亲水头部
疏水尾部
1、磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，“头”部是亲水的，“尾”部是疏水的。
2、磷脂一定含有C、H、O、N、P组成，（很一些不含有N）
（一）磷脂分子的结构
磷脂是组成细胞膜的重要成分，这与磷脂分子的头部亲水、尾部疏水的性质有关．某研究小组发现植物种子细胞以小油滴的方式存油，每个小油滴都由磷脂膜包被着，该膜最可能的结构是（　　） A．由单层磷脂分子构成，磷脂的头部向着油滴内 B．由单层磷脂分子构成，磷脂的尾部向着油滴内 C．由两层磷脂分子构成，结构与细胞膜完全相同 D．由两层磷脂分子构成，两层磷脂的头部相对
若将细胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，经过充分的搅拌后，下列能正确反应其分布的图像是（ ）
下面关于细胞膜上磷脂分子的叙述，不正确的是（ D ）
A 磷脂由甘油、脂肪酸和磷酸组成
B 磷脂的“头部”是亲水的，“尾部”是疏水的
C 双层磷脂分子是“头部”在外侧，“尾部”在内侧
D 双层磷脂分子是“头部”在内侧，“尾部”在外侧
1925年荷兰科学家戈特和格伦德尔从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面积是细胞膜的2倍
结论：
细胞膜中的磷脂分子是连续排列的-磷脂双分子层
磷脂分子
材料2
有细胞器膜和核膜的细胞的磷脂分子面积超过两倍细胞膜的面积。
磷脂分子在水中能自发的形成双分子层的原因：细胞的内外环境均为水溶液环境，所以细胞膜中的磷脂分子亲水头部向着膜的内外两侧，细胞膜中的磷脂分子疏水尾部相对集中排列在膜内部，从而自然的形成了磷脂双分子层。
1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。当时人们已发现油脂滴表面如果吸附有蛋白质则表面张力会降低。于是推测细胞膜可能还附有蛋白质。
材料3
你从以上实验中能得出什么结论？
动动脑筋
材料4
科学家使用蛋白酶处理细胞膜后，细胞膜会奔溃（蛋白酶是生物体内普遍存在的只对蛋白质分解起催化作用的物质）。
细胞膜的组成成分中还含有蛋白质
你从以上能推论出什么？
动动脑筋
材料5
科学家在细胞免疫、激素调节以及神经传导的过程中，发现某些具有特异性识别功能的特殊蛋白，它们主体是蛋白质，但具有糖类物质的性质。
细胞膜的组成成分中可能还含有糖类。后来的确发现了糖链的存在。
三、细胞膜的组成成分
科学家得到几种膜的成分如下表
膜的结构
名称 蛋白质
（质量分数）/% 脂质
（质量分数）/% 糖类
（质量分数）/%
红细胞膜 40 50 10
大肠杆菌
细胞膜 75 25 很少
◆不同细胞膜功能会有所不同。功能越复杂的细胞膜，其蛋白质的数量和种类较多。
（1）说出细胞膜中含有哪些物质
（2）构成细胞膜的主要成分
（3）不同种类的细胞中蛋白质含量为什么不同？
（二）细胞膜的主要成分
脂质（磷脂最丰富） 大约占50%
蛋白质 大约占40%
糖类 大约占2%—10%
四、细胞膜的流动镶嵌模型
蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？
时间：1959年
实验：罗伯特森在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构构成。
信息：电镜下蛋白质分子的电子密度高，呈暗色；磷脂分子的电子密度低，呈亮色。
电镜下的细胞膜
材料5
罗伯特森提出：
“三明治”静态刚性结构模型
蛋白质
蛋白质
脂质
变形虫的摄食
结论：
细胞膜不是静态的刚性结构，而是一个动态的弹性结构。
静态模型能否圆满解释下面的现象呢？
时间：20世纪60年代
实验：科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结构中蛋白颗粒的分布方式。
材料6
蛋白质部分镶嵌或贯穿在整个磷脂分子层中
诱导
融合
.人细胞
鼠细胞
荧光标记 蛋白质
1970年，弗莱和埃迪登
人-鼠细胞融合实验
采用荧光标记技术；标记的是膜上的蛋白质；温度对融合速度产生影响。
40分钟后
370C
材料7
1972年，桑格和尼克森正式提出
（三）流动镶嵌模型
蛋白质分子
磷脂双分子层
糖类
细胞膜结构示意图
2、磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架。
3、蛋白质分子镶嵌贯穿在磷脂双分子层中，蛋白质和脂质在细胞膜两侧的分布其实是不对称的。
①细胞膜的功能主要通过蛋白质来体现（载体蛋白、糖蛋白）②蛋白质的种类和数量越多，细胞膜的功能越发杂③蛋白质也是细胞膜具有选择透过性的原因。
4、糖链连接在蛋白质和脂质上构成糖蛋白和糖脂位于细胞膜外侧。①判断细胞内外②糖蛋白在 细胞生命活动中具有重要功能，如细胞识别和细胞间信息传递。呼吸道上皮和消化道上皮细胞表面的糖蛋白具有保护和润滑的作用。
1、细胞膜的成分包括脂质（主要是磷脂，动物细胞膜还含有胆固醇）、蛋白质和糖类。
5、磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的（细胞膜具有一定流动性的原因；与细胞骨架连接在一起的膜蛋白是无法运动的）
6、所有的膜结构都符合流动镶嵌模型。
7、流动镶嵌模型并不是完美的模型，它只是解释的现象最多的一种模型，所以被接受的最广泛。
1、细胞膜的结构特点：具有一定的流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）
2、细胞膜的功能特点：具有选择透过性（细胞膜的蛋白质的原因；只有活细胞的细胞膜才能具有该特点。死细胞的细胞膜将失去选择透过性，而变为全透性。 ）
（四）细胞膜的两大特点
下列关于生物膜流动镶嵌模型的叙述中，错误的是（　B　）
A. 生物膜的主要成分有脂质和蛋白质
B. 从物理的角度看，因为分子是不停运动的，所以生物膜的流动性是永久的
C. 磷脂双分子层是生物膜的基本骨架，蛋白质分子分布在这个基本骨架上
D. 因为生物膜不允许某些物质通过，所以生物膜具有选择透过性
如是细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列关于细胞膜流动镶嵌模型的叙述中，错误的是（　A　）
A．①是糖蛋白，它对所有细胞都具有保护和润滑的作用（消化道、呼吸道）
B．②是蛋白质，大多数蛋白质分子都是可以运动的
C．③是磷脂双分子层，构成了膜的基本支架，这个支架并不是静止的
D．不同细胞膜中，所含的①、②、③的比例是有区别的
异体器官移植手术往往很难成功，最大的障碍就是异体细胞间的排斥，这主要是由于细胞膜具有识别作用，这种生理功能的结构基础是（ B ）
A 细胞膜由磷脂分子和蛋白质构成
B 细胞膜的外面有糖被
C 细胞膜具有一定的流动性
D 细胞膜具有一定的选择透过性
三、细胞膜的功能
原始地球环境
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，他将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。
1、将细胞与外界坏境分隔开，维持内部环境的相对稳定。
2、控制物质进出细胞
营养物质
有害物质
分泌物：抗体，激素；
代谢废物：CO2，尿素
核酸
细胞
病菌、毒菌
信息交流包括三种方式：
①通过细胞直接接触：精子和卵细胞的结合。
②通过体液运输：激素调节和神经冲动传递。
③通过通道：植物胞间连丝。
3、进行细胞间的信息交流
注意事项
①通过细胞膜的信息交流都是发生在细胞之间的，不是发生在细胞内部的。
②细胞间信息的交流并不都依赖细胞膜上的受体，如通过通道进行的信息交流。
③人细胞膜上的甲胎蛋白和癌胚抗原可以作为细胞癌变的指标。
受体
海洋或河流湖泊中存在着很多不同生物种的精子和卵细胞，这些精子与卵细胞并没有发生相互结合；只有同种类的才相互结合
受体：主要成分是糖蛋白，起到识别的作用。
细胞分泌的化学物质（如激素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜上的受体结合，把信息传递级靶细胞，从而影响靶细胞的生命活动。
激素的运输不具有特异性，但激素发生作用是有特异性的。
向高等植物的一个细胞中注入荧光染料(能发出荧光的染料)，则染料迅速扩散到相邻的细胞内。
胞间连丝
相邻两个细胞之间的通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。（胞间连丝具有物质运输和信息传递的双重作用。
细胞膜的功能
将细胞与外界环境分开，保证细胞内部环境的相对稳定
控制物质进出细胞
进行细胞之间的信息交流
提出假说
根据已有的知识和信息，提出解释某一问题的一种假说，再进一步的观察和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还是被否定，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。
细胞之间依靠细胞膜进行信息交流，下列具体事例与之不符的是( )
A.激素与细胞膜表面受体结合
B.相邻细胞的细胞膜接触
C.植物细胞的胞间连丝
D.核酸不能通过细胞膜
下列哪一项不属于细胞膜的功能？［　　］
A．控制物质进出细胞　　
B．将胰岛细胞形成的胰岛素，分泌到细胞外
C．提高细胞内化学反应的速率　　
D．作为系统的边界，维持细胞内环境的稳定
Ｃ
细胞膜完成各项生理功能极为重要的结构特点是（ D ）
A 磷脂排成双分子层
B 两侧膜物质分子排列不对称
C 蛋白质分子镶嵌于磷脂双分子层
D 膜物质分子的运动使其具有流动性
将细胞含有的各种物质配齐，并按照他们在细胞中的 比例放在这支试管中，能构成一个生命系统吗？为什么？
系统不是其组分的简单的堆砌，而是通过组分间结构和功能的密切联系形成的统一整体。
翟中和院士说：“我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧！”
你们认为他这话说得对吗？
现代电脑的精密已经令人不可思议了，小小的一个细胞，怎么可能比电脑还精巧呢？大家别忘了，电脑再精密，也是人造出来的，而人类尽管已经分析出细胞的成分以及结构，却至今造不出细胞。为什么呢？别小看了小小的细胞，因为细胞不是简单的物质的堆砌，组成细胞的分子只有在细胞中以一定方式有机地构建起来，才能表现生命。这就是细胞的精巧所在。
如何利用细胞获取细胞膜呢？用镊子撕取行吗？用针刺破行吗？应当用什么办法来获取细胞膜？
一、体验制备细胞膜的方法
可以把细胞放到清水里，细胞会因吸水而胀破。
离心分离
红细胞破碎后可将红细胞溶液放入离心管
随后将离心管置入离心机进一步可将细胞膜分离
离心管
离心机
思考：如何从混合液中分离出纯度较高的细胞膜？
细胞破裂后细胞内物质流出，细胞膜和细胞质中的其他结构质量不一样，可以采用差速离心的方法将细胞膜与其他物质分开，得到较纯的细胞膜。