生物人教版（2019）必修1 3.1 细胞膜的结构和功能（共37张ppt）

(共37张PPT)
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。
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？
[问题探讨]
3.1 细胞膜的结构和功能
[本节聚焦]
1.细胞膜有哪些功能？
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，你会对科学的过程和方法有哪些领悟？
体验： 感受细胞膜的存在
讨论：“清黄不接”的原因是？
1.将细胞与外界环境分隔开
[细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定]
1.1 细胞膜的功能
探究1：取数量相等、大小相似的玉米粒两份,分别标记为A组、B组。先将B组玉米粒煮熟,然后向A、B两组中分别加入等量红墨水,几分钟后用细水流冲洗两组玉米粒。
请推测哪组玉米粒染色较深并说明原因。这体现了细胞膜的什么功能
2.控制物质进出细胞
1.1 细胞膜的功能
需要的营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）
抗体、激素等
细胞合成并分泌
1.1 细胞膜的功能
控制物质进出细胞
不需要、有害的物质（如细菌、病毒等）
细胞膜的功能特性：选择透过性
细胞膜的控制作用是相对的
细胞代谢产生
废物
（CO2、尿素等）
有用的成分
核酸等
可
不易
可
不可
探究2：2021年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，美国科学家大卫·朱利叶斯(David Julius)和阿登·帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)因在感受温度和触觉方面的发现获奖。舌头接触辣椒素,大脑皮层却能产生“辣”的感觉,鼻子接触香水时，大脑皮层能产生“香”的感觉；这些说明细胞膜还具备什么功能
3.进行细胞间的信息交流
1.1 细胞膜的功能
血
液
的
传
送
内分泌细胞
激素
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。
靶细胞
靶细胞
3.进行细胞间的信息交流
1.1 细胞膜的功能
细胞分泌化学物质间接传递信息
信号分子
受体
化学本质：糖蛋白、糖脂
作用：接受激素等化学物质信号
特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）
发出信号的细胞
靶细胞
与膜集合的信号分子
精子和卵细胞之间的识别和结合
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。例如，精子和卵细胞的识别。细胞发出的信号分子与靶细胞细胞膜外表面的受体结合。
1.1 细胞膜的功能
细胞膜直接接触传递信息
1.1 细胞膜的功能
形成通道，传递信息
是否需要信号分子和受体？
相邻两个细胞之间形成 ，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_________ 相互连接，也有信息交流的作用。
胞间连丝
通道
胞间连丝
①细胞膜直接接触
②形成通道
③细胞分泌的化学物质
【例1】请将图示与细胞间信息交流的方式进行连线
●
●
细胞膜
●
●
●
●
●
●
溶于脂质的物质
●
●
不溶于脂质的物质
发现：
推测：
细胞膜是由脂质组成的
实验：
时间：1895年
人物：欧文顿（E.Overton）
用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验
溶于脂质的物质，更容易通过细胞膜
思考·讨论
1.2 细胞膜成分的探索
科学家利用哺乳动物的红细胞，制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。
组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
为什么要用哺乳动物的红细胞来制备出纯净细胞膜呢？
①动物细胞无细胞壁，更易吸水胀破。
②哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器。
结论：
实验：
细胞膜具体是由哪些脂质组成呢？
1.2 细胞膜成分的探索
结构图
模型
示意图
亲水“头部”
疏水“尾部”
1.2 细胞膜成分的探索
思考·讨论 磷脂结构组成
甘油、磷酸和脂肪酸组成
空气
磷脂分子排列为单分子层
根据磷脂分子的特点，推测磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？
1.2 细胞膜成分的探索
思考·讨论
思考·讨论
细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层。
推断：
S1
实验：
时间：1925年
人物：荷兰科学家戈特和格伦德尔
用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。
S2
1.2 细胞膜成分的探索
思考·讨论
水
水
A
水
水
B
水
水
C
亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水
在水中形成的磷脂双分子层模式图
水
水
细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中怎样排列为两层呢？
推测：
实验：
时间：1935年
人物：英国学者丹尼利和戴维森
丹尼利和戴维森研究细胞膜张力，发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。由于人们已经发现了油脂表面如果附有蛋白质成分，则表面张力会降低。
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
除磷脂外，细胞膜还有无其它成分？
1.2 细胞膜成分的探索
思考·讨论
1.2 对细胞膜成分的探索历程
欧文顿：
细胞膜是由脂质组成的。
20
世纪初
哺乳动物红细胞分析得知
细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇。
1895
1925
戈特和格伦德尔
亲水头部
疏水尾部
1935
丹尼利和戴维森
细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的2层。
细胞膜的成分
（约50%）
（约40%）:
（约2%—10%）
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的_____和______越多.
（主要）
（动物细胞膜）
种类
数量
糖类
脂质
蛋白质
磷脂
胆固醇
1.2细胞膜成分的探索
脂质、蛋白质、糖类是如何组成细胞膜的呢？
1.3.对细胞膜结构的探索
提出假说：
实验：
时间：1959年
人物：罗伯特森
用电镜了观察到了清晰的细胞膜照片，看到了暗－亮－暗的三层结构。
细胞膜由蛋白质－脂质－蛋白质三层结构构成，中间亮层是脂质分子；是静态统一的结构。
图3-1 细胞膜结构电镜照片
1.3.对细胞膜结构的探索
变形虫的变形运动
受精卵分裂
异议：如果“细胞膜是静态的”，细胞膜的复杂功能将难以实现。
细胞膜是静止还是流动的呢？
1.3.对细胞膜结构的探索
实验：
科学家用绿色荧光染料标记小鼠细胞膜表面蛋白质分子，用红色荧光染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。
发现：
这两个细胞刚融合时，融合细胞一半发绿色荧光，另一半发红色荧光；在37℃下经过40 min，两种颜色的荧光均匀分布。
融合细胞
细胞
融合
37℃
40min
正在融合的细胞
红色荧光染料标记膜蛋白
绿色荧光染料标记膜蛋白
人细胞
小鼠细胞
结论：
细胞融合实验以及相关的实验证明细胞膜具有流动性。(结构特性）
在新的观察和实验证据基础上，有学者提出一些关于生物膜的分子结构模型
1.3对细胞膜结构的探索
时间：1972年
人物：辛格和尼科尔森提出生物膜模型——流动镶嵌模型，
为多数人所接受。
科学方法
提出假说
细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。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被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合。
细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成。
磷脂双分子层构成膜的基本支架。其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能通过，因此具有屏障作用。
蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂分子层中：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，有的贯穿整个磷脂双分子层。这些蛋白质在物质运输方面由重要作用。
1.3细胞膜结构——流动镶嵌模型的基本内容
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
体现了膜结构内外的不对称性，不同上述蛋白质排列结构
细胞膜具有流动性。（结构特性），原因是？
1.3细胞膜结构——流动镶嵌模型的基本内容
细胞膜外侧 糖被：细胞表面的识别、细胞间的信息传递等
⑦
⑥
③
④
⑧
①
②
⑤
磷脂双分子层
1.3细胞膜结构——流动镶嵌模型的基本内容
1. 是膜的基本骨架。
磷脂双分子层
2.蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：
①有的 磷脂双分子层表面；
②有的部分或全部 磷脂双分子层中；
③有的 于整个磷脂双分子层；
4.糖被的功能是： 、 。
识别
信息传递
3.细胞膜具有 性，磷脂和蛋白质能够运动。
流动
镶在
嵌入
贯穿
1.3细胞膜结构——流动镶嵌模型的基本内容
总结：细胞膜的结构和功能之间的关系
磷脂分子
+
蛋白质分子
+
糖类
磷脂双分子层
组成
镶 嵌
贯 穿
组成
结构
决定
功能
与外界环境分隔开
信息交流
控制物质运输
可运动
导致
流动性
保证
跨膜运输正常进行
体现
选择透过性
结构特性
功能特性
.
1.基于对细胞膜结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确
（1）构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的。（ ）
（2）细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入，而对细胞有害的物质则不能进入。（ ）
（3）向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞。（ ）
课堂反馈 —— 概念检测
×
×
×
.
2. 细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是（ ）
A.细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜
B.由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜
C.细胞膜的蛋白质分子有物质运输功能
D.细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型
B
解析：一是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；二是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。
课堂反馈 —— 概念检测
3、下列有关细胞膜的叙述,错误的是 (　　)
A.细胞膜主要由脂质和蛋白质组成
B.功能不同的细胞,细胞膜蛋白质的种类和数量相同
C.组成细胞膜的脂质中,磷脂最丰富
D.蛋白质种类和数量多的细胞膜功能复杂
B
课堂反馈 —— 概念检测
4、下列对于流动镶嵌模型叙述错误的是（ ）
A、细胞膜上蛋白质的分布具有不对称性
B、有的蛋白质镶在磷脂双分子层表面
C、有的蛋白质贯穿于整个磷脂双分子层
D、磷脂双分子层是静止不动的，蛋白质是流动的
D
课堂反馈 —— 概念检测
5、下列关于细胞膜结构探索历程的说法，不正确的是（ ）
A、最初是通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的
B、三层结构模型认为细胞膜为静态的结构
C、流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动
D、三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的
D
课堂反馈 —— 概念检测
.
拓展应用
2.下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞 发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。
由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。
（1）为什么两类药物的包裹位置各不相同？
.
拓展应用
由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。
（2）请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？
作业：
绘制细胞膜的结构示意图，标出各成分或结构的名称。