2021-2022学年高一上学期生物人教版必修1---3.1细胞膜的结构和功能课件（37张PPT）

(共37张PPT)
你知道吗
“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”
——翟中和院士
细胞膜
细胞质
细胞核
细胞的基本结构是怎么样的呢？细胞的各种结构又是怎样协调配合，共同完成生命活动的呢？
第1节
细胞膜的结构和功能
第三章 细胞的基本结构
本节聚焦
1、细胞膜有哪些主要功能？
2、流动镶嵌模型的基本内容是什么？
3、通过对细胞膜结构的探索过程的分析，你对科学的过程和方法有哪些领悟？
结论：包裹着黄色浆液的透明薄膜就是细胞膜
卵细胞
感知细胞膜的存在
问题探讨
鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。
用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞（放大200倍）
课本P40
讨论
1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？
活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，因此活细胞不被染色。死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞被染成蓝色。
具有控制物质进出细胞的功能
细胞膜的功能
一
草履虫
细胞膜将每个细胞与周围环境隔离开，维持了细胞自身的相对稳定。
1.将细胞与外界环境分隔开
在原始海洋中，细胞膜的出现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。
课本P40-41
单细胞生物：1个细胞=1个个体
细胞膜的功能
一
2.控制物质的进出
细胞
营养物质
分泌物
病菌、病毒
废物
选择透过性
控制作用是相对的
课本P40-41
细胞膜的功能
一
3.进行细胞间的信息交流
相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。
接触传递
Eg:精子和卵细胞之间的识别和结合
课本P40-41
细胞膜的功能
一
3.进行细胞间的信息交流
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。
通道传递
胞间连丝
课本P40-41
细胞膜的功能
一
3.进行细胞间的信息交流
细胞通过分泌化学物质（如激素）建立细胞的间接信息交流
物质传递
课本P40-41
细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
接触传递
通道传递
物质传递
牛刀小试
据最新研究发现，内皮素在皮肤中分布不均，是造成色斑的主要原因．内皮素拮抗剂进入皮肤，可以和黑色素细胞膜的受体结合，使内皮素失去作用，这为美容研究机构带来了福音．分析上述材料体现了细胞膜的哪项功能（　　）
A、细胞膜中磷脂含量越高，功能越复杂
B、细胞膜作为系统的边界，严格控制物质进出细胞
C、细胞膜具有信息交流的功能
D、细胞膜的组成成分主要为磷脂和蛋白质
对细胞膜的成分探索
二
资料1
1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样
非脂溶性物质
脂溶性物质
推测：细胞膜是由脂质组成的
原理：相似相溶
推理分析
证据？
课本P42
Q.最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和检测？
对细胞膜的成分探索
二
资料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。
构成细胞膜的磷脂分子在结构上有何特点？
结论：细胞膜的组成成分中含磷脂和胆固醇
课本P42
成熟的哺乳动物红细胞，无细胞核和其他细胞器
对细胞膜的成分探索
二
资料3
1917年，科学家朗缪尔把溶有膜脂的挥发性溶剂倾倒在水面上，溶剂挥发掉，而脂类分子可在水面上铺开成一层，并且测出脂分子的极性一端被吸附在水分子上，而非极性一端直立在水面上
非极性端
极性端
课本P42
对细胞膜的成分探索
二
磷脂分子结构式
磷脂分子示意图
亲水头部
疏水头部
非极性端
极性端
课本P42
磷脂分子会如何排列形成细胞膜呢？
Q. 根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气—水界面上展铺成单分子层？
对细胞膜的成分探索
二
资料4
1925年，两位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。
细胞膜中的脂质分子为连续排列的两层
磷脂双分子层
课本P42
Q.如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶液中，磷脂分子将会如何分布？
磷脂的“头部”将与水接触，“尾部”与苯接触，磷脂分子分布成单层。
对细胞膜的成分探索
二
磷脂分子示意图
内侧
外侧
细胞膜
水环境
水环境
细胞膜内外都是由水构成环境
双层磷脂分子
课本P42
已知细胞膜中有磷脂、胆固醇，且磷脂呈双层排列，还会不会存在其他物质？
对细胞膜的成分探索
二
资料5
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-水界面的表面张力。
蛋白质会降低表面张力
细胞膜的组成成分中含蛋白质
课本P42
对细胞膜的成分探索
二
资料6
不同细胞的生物膜的化学组成表
细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外还有少量的糖类
生物膜 人的CNS髓鞘 人的红细胞膜 大鼠的肝细胞核膜 内质网膜 线粒体 外膜 线粒体
内膜
蛋白质/% 20 49 59 67 52 76
脂类/% 79 43 35 33 48 24
糖类/% 少 8 2.9 少 少 少
课本P42
对细胞膜的成分探索
二
约50%
约40%
约2-10%
脂质
蛋白质
糖类
磷脂
胆固醇
对细胞膜的结构探索
三
资料1
1959年，罗伯特森利用电镜获得了清晰的细胞膜照片，照片显示暗—明—暗的三层结构。
细胞膜结构的电镜照片
注：蛋白质的电子密度高，在电镜下会呈暗色
磷脂分子相对来说电子密度低，显亮色
“三明治”结构模型
蛋白质
蛋白质
磷脂双分子层
课本P43
思考：
罗伯特森提出的“蛋白质-脂质-蛋白质”三明治模型能解释膜的哪些功能？不能解释哪些功能？
能解释蛋白质可以帮助物质运输，不能解释细胞的细胞的生长、膜的变形能力等。
变形虫摄食
细胞分裂
细胞膜具有流动性
“静态结构”
对细胞膜的结构探索
三
资料2
构成细胞膜的磷脂具有流动性
磷脂分子的运动方式
侧向扩散
旋转运动
摆动运动
伸缩震荡
翻转运动
旋转异构
课本P43
对细胞膜的结构探索
三
资料3
人鼠细胞融合实验过程图
构成细胞膜的蛋白质具有流动性
小鼠细胞
人细胞
细胞融合
40min
37℃
杂交细胞
红色荧光
染料标记
的膜蛋白
绿色荧光
染料标记
的膜蛋白
课本P43
对细胞膜的结构探索
三
资料4
根据罗伯特森拍摄到的细胞膜图像，测定细胞膜的厚度为7~8nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍，而按照“三明治”模型，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20nm。
根据电镜照片和膜厚度的证据，你认为蛋白质和脂质应该如何分布？
蛋白质
磷脂
蛋白质
“蛋白质可能镶嵌在磷脂双分层之间”
课本P43
对细胞膜的结构探索
三
资料5
20世纪60年代，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在磷脂双分子层中的位置
生物膜中的蛋白质镶在、嵌入、贯穿于磷脂双分子层
课本P43
对细胞膜的结构探索
三
资料6
1972年，辛格和尼科尔森根据新的观察和实验证据，提出细胞膜的流动镶嵌模型，并为大多数人接受
课本P44
糖类和细胞的识别有关
流动镶嵌模型
成分
基本支架
蛋白质排布方式
多糖
结构特点
功能特点
脂质、蛋白质、少量糖类
磷脂双分子层
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，有的贯穿整个磷脂双分子层
形成糖蛋白或糖脂，仅位于膜外侧
具有一定的流动性
选择透过性
细胞膜的不对称性
课本P44-45
脂筏模型（1988年）
在甘油磷脂为主体的生物膜上，胆固醇、鞘磷脂等富集区域形成相对有序的脂相，如同漂浮在脂双层的“脂筏”，上面承载着执行某些特定生物学功能的各种膜蛋白
课堂小结
19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 组成的；
20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由 和 组成；
1959年罗伯特森提出的“单位膜”结构模型：所有生物膜都由
三层结构；
1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有 ；
1972年，桑格和 提出了 。
脂质
脂质
蛋白质
蛋白质－脂质－蛋白质
流动性
尼克森
流动镶嵌模型
课堂练习

1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（ ）
A 细胞膜具有一定流动性
B 细胞膜是选择透过性
C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架
D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子
课堂练习

下图表示细胞膜的亚显微结构模式图，请据图回答：
（1）图中[B]________的基本组成单位是________，构成细胞膜基本支架的结构是[ ]__________。
（2）与细胞膜的识别功能有关的结构是[ ]____________。
（3）吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有________性，这是因为__________________。
（4）不同细胞的细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的____________结构？
（5）细胞膜的外侧是________（M、N）侧，判断的依据是____________。
（6）细胞膜的这种结构模型被称为_ ___________。
E
氨基酸
D
磷脂双分子层
蛋白质
糖蛋白
流动
组成细胞膜的蛋白质和磷脂分子都是可以运动的
蛋白质
M
糖蛋白位于细胞膜的外侧
流动镶嵌模型
3、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型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
课堂练习