生物人教版(2019)必修1 3.1 细胞膜的结构和功能 （共32张ppt）

(共32张PPT)
3.1 细胞膜的结构和功能
第3章 细胞的基本结构
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。
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？
1.将细胞与外界环境分隔开
相对稳定
细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的________。
（1）对细胞本身的意义：
相对独立
膜的出现
________是生命起源过程中至关重要的阶段，产生了原始的细胞，并成为_________的系统。
（2）在进化方面的意义：
一、细胞膜的功能
营养物质
抗体
废物
2.控制物质进出细胞
体现了细胞膜的功能特点：
一、细胞膜的功能：
思考：细胞膜的对物质进出的控制作用是绝对的吗？
不是，是相对的。环境中一些对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病。
选择透过性
3.进行细胞间的信息交流
（1）通过化学物质进行信息传递——间接交流
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
信息分子
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）
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
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
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。
（2）通过细胞膜的直接接触进行信息交流
受体
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通道进入另一个细胞。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）相邻两细胞之间形成通道
高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，进行信息、物质交流
思考：植物细胞最外面是细胞壁，那么植物细胞的边界是细胞膜而不是细胞壁，这是为什么呢？
1、成分：纤维素和果胶
2、功能：支持和保护
3、特性：具有全透性
植物的细胞壁起支持和保护的作用，具有全透性，并不能控制物质进出细胞，所以不是真正的边界。
二、对细胞膜成分探索历程
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人物 时间 实验过程 结果
欧文顿
1895年
用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次试验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样。
细胞内
细胞外
细胞膜
相似相溶原理
推测细胞膜由脂质组成
溶于脂质的物质
不溶于脂质的物质
化学知识
相似相溶原理：通俗的讲，即分子结构越相似的物质，越是容易相互溶解。
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
2、在推理分析提出假说后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？
思考与讨论
是通过对现象的推理分析的。
有必要，通过鉴定能更准确地说明问题
提出假说（p44)
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。是一种常见的科学方法。
时 间：20世纪初
实 验:
采用哺乳动物成熟的红细胞,经过一定的方法处理获得纯净的细胞膜。进行化学分析。
实验二
结论：细胞膜中的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
将哺乳动物成熟的红细胞至于蒸馏水中，让其吸水涨破，然后离心、过滤后得到纯净的细胞膜。
因为哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器。
亲水“头”部
（极性）
疏水“尾”部
（非极性）
磷脂分子
磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。
空气
水
活动1：根据磷脂分子的特点，若将磷脂分子在空气—水界面上铺展成单分子层，磷脂分子的头尾将如何排布？
空气
水环境
活动2：根据磷脂分子的特点，推测并画出磷脂分子在水环境中的排布方式。
思考：根据磷脂分子的特点，分析推测细胞膜中磷脂分子的排布情况。
时间：1925年
实验：两位荷兰科学家用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞膜中提取脂质，在空气－水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的2倍。
实验三
细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
细胞内水环境
细胞外水环境
细胞膜两则都是含水的环境，那么磷脂双分子层又如何排布呢？
模型建构
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人物 时间 实验过程 结果
丹尼利
戴维森
1935年
研究了细胞膜的张力，发现细胞表面的张力明显低于油-水界面的表面张力。
细胞膜除含脂质分子外，推测细胞膜可能附有蛋白质。
由于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：
实验四
对细胞膜成分的探索
人物 时间 实验过程 结果
欧文顿
1895
发现脂溶性物质更易通过细胞膜
推测细胞膜由脂质组成
科学家利用哺乳动物的红细胞制备细胞膜，进行化学成分分析
组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多
戈特
格伦德尔
1925
从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面中铺展成单分子层，其面积是红细胞表面的2倍
细胞膜中的磷脂必然排列为连续的两层
丹尼利
戴维森
1935
研究了细胞膜的张力
细胞膜除含脂质分子外，
可能还附有蛋白质
1、脂质(50%)：
2、蛋白质(40%)：
3、糖类(2%~10%)
磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多
脂质和蛋白质是如何组成细胞膜的呢？
三、细胞膜的成分
动物细胞膜
（一）1959年
罗伯特森在电镜下看到细胞膜的暗-亮-暗的三层结构
提出假说：
细胞膜由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成
认为细胞膜为静态的统一结构
四、对细胞膜结构的探索
三明治模型
变形虫摄食纤毛虫
受精卵分裂
20世纪60年代后，人们提出质疑：
如果细胞膜是静态的，无法实现细胞膜的功能，也无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动等现象
酵母菌出芽生殖
37℃下40min后出现了什么现象？说明什么？
1970年
将人和鼠的细胞膜表面的蛋白质用不同荧光标记后，让两种细胞融合。
（二）人-鼠细胞融合实验（荧光标记法）
结论：蛋白质分子是可以运动的,说明细胞膜具有一定的流动性
磷脂分子具有流动性
细胞膜具有流动性。
与其他实验共同得出结论结论：
（三）流动镶嵌模型的基本内容
磷脂双分子层
糖蛋白
蛋白质
在新的观察和实验证据的基础上，1972年辛格和尼科尔森提出了新的生物膜模型———流动镶嵌模型，为多数人所接受。
流动镶嵌模型
1、_______________是膜的基本支架。
磷脂双分子层
其内部是疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。
细胞膜的结构：
三、流动镶嵌模型的基本内容
2、____________以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中。
有的镶在磷脂分子层表面。有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层表面。
蛋白质分子
3、在细胞膜外表面，糖类分子与蛋白质结合形成___________，或与脂质结合形成_________，这些糖类分子叫做_______。
糖蛋白
糖脂
糖被
流动镶嵌模型
细胞膜的结构：
三、流动镶嵌模型的基本内容
如何判断细胞膜的内外侧？
作用：与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能又密切关系
4、结构特点：
具有一定的流动性
细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能非常重要。
磷脂分子可以侧向自由移动；
蛋白质大多也能运动。
流动镶嵌模型
细胞膜的结构：
三、流动镶嵌模型的基本内容
5、功能特点：
选择透过性
思考：既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？
1、水分子很小，可以通过磷脂分子运动时产生的间隙。
2、膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。
练 习
1、下列物质中，易通过细胞膜的是（ ）
A、淀粉 B、性激素
C、蛋白质 D、糖类
B
2、在组成细胞膜的脂质中，最丰富的是（ ）
A、脂肪 B、固醇
C、磷脂 D、维生素D
C
3、将小麦种子浸泡在红墨水中10分钟后，取出剖开，发现胚为白色，胚乳为红色，这说明（ ）
A．胚成活，胚乳已死亡 B．胚已死亡，胚乳成活
C．胚和胚乳均成活 D．胚和胚乳均死亡
A
练 习
4、细胞膜的成分中起支架作用和细胞识别作用的物质分别是（ ）
A．淀粉和纤维素 B．纤维素和果胶
C．磷脂和糖被 D．蛋白质和磷脂
C
5、将紫色水萝卜的根切成的小块放入清水中，清水的颜色没有明显的变化，若把紫色水萝卜根 切成的小块放入沸水中，水变成红色，其原因是（ ）
A．沸水破坏细胞壁的结构
B．水温升高，色素溶解度增大
C．沸水破坏了细胞膜和液泡膜，使其丧失控制物质进出的功能
D．沸水使反应加快
C
练 习
1、上图是细胞膜的结构模型示意图，①表示是 ，是细胞膜的 。
2、②表示 ，细胞膜上的这种物质种类和数量越多，说明其功能越 。
3、③表示 ，由 构成，与细胞识别等功能有关。
磷脂双分子层
基本支架
蛋白质分子
复杂
糖蛋白
蛋白质和糖类