高中生物人教版（2019）必修1 3.1细胞膜的结构和功能 （共26张ppt）

(共26张PPT)
细胞膜的结构和功能
新课导入
为什么卵黄正常情况下不会和蛋清（卵白）混合，用筷子戳破后，蛋黄液就会流出来？
细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段
细胞膜保障了细胞
内部环境的相对稳定
细胞膜的功能
2.控制物质进出细胞
为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
死细胞
活细胞
台盼蓝染液鉴定死活细胞
细胞膜的功能特性
选择透过性
细胞膜
细胞外
细胞内
营养物质
对细胞有害物质病毒、病菌
抗体、激素、代谢废物
新冠病毒能侵入细胞吗？
注意：细胞膜的控制作用是相对的！
选择透过性
营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）
不需要、有害的物质（如细菌、病毒等）
抗体、激素等
细胞合成并分泌
废物
（CO2、尿素等）
细胞代谢产生
3.进行细胞间的信息交流
激素
（1）物质传递：通过细胞分泌化学物质间接传递信息。
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。
靶细胞：接受信号的细胞
受体：靶细胞膜上与信号特异性结合的位点
化学本质：糖蛋白、糖脂
特点：专一性（一种受体只能识别
一种或者一类物质）
作用：识别并与相应的信号分子相结合
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。
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号
（2）接触传递：通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息。
精子和卵细胞之间的识别和结合
3.进行细胞间的信息交流
（3）通道传递：相邻两细胞之间形成通道，来传递信息
胞间连丝
是什么决定了细胞膜具有这样的功能呢？
相邻两个细胞之间形成 ，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___________ 相互连接，也有信息交流的作用。
通道
胞间连丝
对细胞膜成分的探索
●
●
细胞膜
●
●
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溶于脂质的物质
●
●
不溶于脂质的物质
推测（提出假说）：
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。
发现：
溶于脂质的物质，更容易通过细胞膜
原理：
相似相溶
1895年
对细胞膜成分的探索
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
结论：细胞膜中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哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器。排除其他膜的干扰。
②动物细胞无细胞壁，更易吸水胀破。操作简单。
20世纪初
1895年
磷脂分子结构
对细胞膜成分的探索
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？
水
对细胞膜成分的探索
推断：
细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层
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中抽提出脂质，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。
S1
S2
1925年
20世纪初
1895年
对细胞膜成分的探索
亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水
细胞膜的两侧都有水环境存在，在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中怎样排列为两层呢？
除磷脂外，细胞膜还有无其它成分？
在水中形成的磷脂双分子层模式图
对细胞膜成分的探索
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。
如何鉴定细胞膜中含有蛋白质？
1935年
1925年
20世纪初
1895年
对细胞膜成分的探索
脂质与蛋白质等成分在膜中如何排列？
肌
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。
细胞膜结构电镜照片
蛋白质
蛋白质
脂质
单位膜模型
1959年
1935年
1925年
20世纪初
1895年
对细胞膜结构的探索
蛋白质－脂质－蛋白质三层结构的细胞膜
细胞膜结构的电镜照片(放大400 000倍)
思考：为什么看到细胞膜暗-亮-暗三层结构(7～8nm)就能说明细胞膜是由蛋白质-脂质双分子层-蛋白质三层组成的呢？
证据1：电镜观察的亮带是3.5nm,刚好符合磷脂双分子层亲水头部之间的距离。
证据2：暗带←电子透过样品少←蛋白质对电子阻挡作用大
|
亮带←电子透过样品多←脂双层对电子阻挡作用小
|
暗带←电子透过样品少←蛋白质对电子阻挡作用大
“三明治”静态结构模型有什么不足？
对细胞膜结构的探索
变形虫的变形运动
细胞分裂
异议：如果“细胞膜是静态的”，细胞膜的复杂功能将难以实现。
白细胞吞噬细菌
对细胞膜结构的探索
得出结论：蛋白质分子以 、 、 方式分布在磷脂双分子层中。
时间：20世纪60年代
方法：冰冻蚀刻电子显微法
镶
嵌
贯穿
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。
1959年
1935年
1925年
20世纪初
1895年
20世纪60年代
37℃
40min
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。
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）
小鼠细胞
人细胞
细胞融合
正在融合的细胞
融合细胞
1959年
1935年
1925年
20世纪初
1895年
20世纪60年代
1970年
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。
1959年
1935年
1925年
20世纪初
1895年
20世纪60年代
1970年
1972年
流动镶嵌模型
基本支架
细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的
三种方式
镶、嵌、贯穿
细胞表面的识别、细胞间的信息传递
被
归纳总结
组分
结构
功能
细
胞
膜
磷脂
蛋白质
糖类(少)
运动
运动
脂双层为基本骨架
镶嵌、嵌入、贯穿
细胞表面
内部疏水，屏障
决定膜的功能
细胞表面的识别、
细胞间的信息传递等
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
结构特性：具有一定的流动性
功能特性：选择透过性
细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动
保障了细胞内部环境的相对稳定
当堂反馈
(1)细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入细胞，而对细胞有害的物质则不能进入(　　)
(2)细胞间的信息交流都依赖于信息分子与受体的识别(　　)
(3)高等植物的胞间连丝也能使细胞间进行物质交换(　　)
×
×
√
(4)高等植物细胞间有胞间连丝，是高等植物细胞内进行信息交流的方式(　 )
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(5)构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪、胆固醇(　　)
(6)罗伯特森在高倍显微镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构( 　)
(7)罗伯特森提出的细胞膜的静态结构模型不能解释细胞的生长现象(　　)
(8)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个孔洞(　　)
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