生物人教版（2019）必修1 3.1 细胞膜的结构与功能（共51张ppt）

(共51张PPT)
3.1细胞膜的结构与功能
第三章 细胞的基本结构
3.1 细胞膜的结构与功能
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。此实验说明了什么？
细胞存在边界——细胞膜
本节目标
流动镶嵌模型的基本内容
细胞膜的功能
01
02
对细胞膜成分和结构的探索
03
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。
讨论
1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
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，死细胞能被染成蓝色。
2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？
具有控制物质进出的功能。
一、细胞膜的功能
1、将细胞与外界坏境分隔开
推测的原始海洋景观想象图
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。
古细菌
原始生命
不需要或对细胞有害的物质
需要的物质
废物
释放到细胞外发挥作用的物质
演示
2.控制物质进出细胞
一、细胞膜的功能
当你和朋友面对面时，你们会通过什么方式交流？当你和朋友不在一个地方，你们又会通过什么方式交流呢？如果你们不在一个地方，但是又想面对面交流，那又怎么办呢？
间接交流
直接交流
通道交流
一、细胞膜的功能
3、进行细胞间的信息交流
在多细胞生物体内，各个细胞不是孤立存在的，它们之间必需保持功能的协调。这种协调性的出现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于______的传递。（教材P42）
信息
激素
内分泌细胞的激素（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。
受体
化学本质：糖蛋白
作用：激素等化学物质的信号接受
特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）
信息分子
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。
内分泌细胞
靶细胞
激素
受体
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
（2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息
相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。
3.进行细胞间的信息交流
『通道传递』
两个相邻的植物细胞
细胞壁
细胞质
细胞膜
胞间连丝
胞间连丝
相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过其进入另一个细胞。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.进行细胞间的信息交流
联系生活
用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜汤，汤却是红色的，这个现象体现了细胞膜的什么功能？
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
【思考】细胞膜的功能是由什么决定的？
结构→功能
间接交流
直接交流
通道交流
1、选材 请从下面细胞中选出符合研究细胞膜的细胞，并说明理由
哺乳动物成熟的红细胞
高等动物细胞
高等植物细胞
细菌细胞
哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和其它众多的具膜细胞器，可以避免其它膜的干扰,提取较纯正的细胞膜。
1、选材 请从下面细胞中选出符合研究细胞膜的细胞，并说明理由
哺乳动物成熟的红细胞
高等动物细胞
高等植物细胞
细菌细胞
鸡（鸟类）血红细胞
原核细胞没有核膜和细胞器膜，但是有细胞壁（支原
体除外），所以也不能用原核生物制备细胞膜
注
2、步骤
选材
制装片
观察
将少量哺乳动物新鲜血液滴入生理盐水中摇匀，制备红细胞稀释液
滴一小滴红细胞稀释液在载玻片上，带上盖玻片，制成临时装片
在显微镜下观察（先低倍镜后高倍镜）
保持渗透压，维持细胞的正常形态
使红细胞分散开
2、步骤
正常红细胞
2、步骤
滴蒸馏水
观察
结果
盖玻片一侧滴蒸馏水，另一侧用吸水纸吸引
持续观察细胞的变化
内容物流出，
获得细胞膜
正常
红细胞
凹陷消失，体积增大
涨破
的红
细胞
2、步骤
涨破的红细胞
2、步骤
如何从混合液中分离出纯度较高的细胞膜？
2、步骤
我是欧文顿，经过上万次
实验我发现……
细胞膜
非脂溶性物质
脂溶性物质
提出假说：膜是由脂质组成的
资料1：
1895年，欧文顿实验
哈哈，熟人，请进请进
哼，不熟，免进
相似相溶原理
细胞膜成分探索
植物细胞膜
易溶于脂质的物质
不易溶于脂质的物质
讨论1：
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与检测？
是通过对现象的推理分析得出的
资料2：科学家利用哺乳动物的红细胞，制备出纯净的细胞膜
化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
亲水头部
疏水尾部
磷脂的一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾，多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。
磷脂分子结构式
磷脂分子模型
磷脂分子示意图
2. 探究细胞膜的成分
资料3：
时间：1925年
人物：荷兰科学家Gorter和Grendel
实验：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
细胞膜中的磷脂是双层的
水
空气
提出假说：
根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气一水界面上铺展成单分子层 科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的
磷脂分子的“头部”亲水,尾部疏水,所以在水一空气的界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触,“尾部”则朝向空气的一面。科学家因测得从红细胞中提取的脂质,铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍,才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。
2. 探究细胞膜的成分
亲水“头”
疏水“尾”
想一想：
磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？
空气
水
空气
A
B
C
D
单层磷脂分子在空气—水界面上是如何排布的呢？
√
水
空气
水
空气
水
空气
假设一：细胞膜中的磷脂呈单层排布。
内侧
外侧
细胞膜
水环境
水环境
水
水
水
水
拓展思考：
细胞膜的内外都有水，磷脂分子又该如何排布？
内侧
外侧
细胞膜
水环境
水环境
细胞膜中的磷脂呈双层排布。
假说
假设二：细胞膜中的磷脂呈双层排布。
水
水 D
A
水 C
水
B
水
水 E
C
后来研究发现：细胞膜主要由脂质（50%）和蛋白质（40%）组成。此外还有少量的糖类（2-10%）
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。
2. 探究细胞膜的成分
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。
细胞膜的成分
脂质（约50%）
蛋白质（约40%）
糖类（约2%~10%）
磷脂最丰富，动物细胞膜含有少量胆固醇
膜功能越复杂，蛋白质种类和数量越多
二、对细胞膜结构的探索
细胞膜的主要成分
（约50%）
（约40%）:
（约2%—10%）：形成糖蛋白或糖脂，在细胞膜的外表面，糖蛋白具有保护、润滑和细胞识别的作用
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
二、对细胞膜成分的探索
无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动
时间：1959年
人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）
实验：在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层
结构构成
“三明治”结构模型有什么不足？
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：
三、对生物膜结构的探索
细胞的生长与分裂
变形虫的变形运动
受精时
细胞融合
白细胞追杀细菌
酵母菌的
出芽生殖
20世纪60年代以后，人们对这一模型的异议增加了。不少科学家对于生物膜是静态的观点提出质疑：
提出假设：
生物膜具有流动性
时间：
1970年
Larry Frye等
将人和鼠的细胞膜用不同的荧光染料标记后，让两种细胞融合
细胞膜具有流动性
结论：
人物：
实验：
三、对生物膜结构的探索
蛋白质( )在磷脂双分子层中。
蛋白质在膜中的分布是（　　　）的
不对称
镶、嵌、贯穿
冰冻蚀刻技术在生物膜研究中 的应用
1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了细胞膜的流动镶嵌模型，被多数人认同。
磷脂双分子层
磷脂分子
蛋白质分子
糖蛋白
三、流动镶嵌模型的基本内容
糖脂
1、基本内容
（1）磷脂双分子层构成了膜的基本支架，磷脂双分子层具有流动性。
（2）蛋白质分子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，有的横跨整个磷脂双分子层。
（3）大多数蛋白质分子也是可以运动的。
（4）在细胞膜的外表面有一层糖蛋白，叫糖被。与细胞识别、信息
交流有关。
三、流动镶嵌模型的基本内容
2、特点
（1）镶嵌性：膜的基本结构是由磷脂双分子层和镶嵌蛋白构成的。
（2）流动性：膜结构中的蛋白质和脂质分子在膜中可做多种形式的移动。膜整体结构也具有流动性。流动性具有重要生理意义，物质运输、细胞融合等均与之相关。
（3）不对称性：膜两侧的分子性质和结构不相同。
三、流动镶嵌模型的基本内容
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
三、流动镶嵌模型的基本内容
判断细胞膜内外侧的方法：
外侧：糖蛋白的一侧
内侧：没有糖蛋白的一侧
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。
与生活中的联系：
癌症——21世纪的“第一杀手”
细胞膜的组分并不是不可变的，如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降，产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。
细胞壁
细菌细胞壁成分
肽聚糖
1、成分：
2、功能：
纤维素和果胶
支持和保护
真菌细胞壁成分
壳多糖（几丁质）
细胞壁是全透性的，无生物活性。
设计实验探究细胞壁的透过性
植物细胞的细胞壁
The cell wall of a plant cell
课堂总结