高中生物人教版(2019)必修1 3.1细胞膜的结构和功能（共31张ppt）

(共31张PPT)
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
细胞作为一个基本的生命系统，它的边界是？
第1节 细胞膜的结构和功能
第三章细胞的基本结构
4
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。
问题探讨
一、细胞膜的功能
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5
1
将细胞和外界环境分开
【思考】细胞膜作为系统的边界，它在细胞的生命活动中起什么作用？
无机物→简单有机物→复杂有机物→原始生命体
意义：保持细胞内部环境的相对稳定
一、细胞膜的功能
2
控制物质进出细胞
相对性
营养物质
细胞不需要的物质
细胞分泌物代谢废物
有用成分
环境中的有害物质可能进入；
病毒、病菌的侵入，使生物体患病。
一、细胞膜的功能
施莱登和施旺在细胞学说中强调“细胞既是一个相对独立的单位，又和其他细胞构成的整体起作用”。由此说明多细胞生物体的生命活动必须依赖于细胞之间的协调配合才能完成。
【思考】细胞之间是如何实现协调配合的？
【思考】细胞之间信息交流的方式有哪些？
3
进行细胞间的信息交流
一、细胞膜的功能
激素
血 液
靶细胞
内分泌细胞
受体：蛋白质
3
进行细胞间的信息交流
（1）间接交流：细胞分泌化学物质（如激素），通过膜表面的受体传递信息
一、细胞膜的功能
靶细胞
发出信号的细胞
与膜结合的信号分子
膜上接受信号分子的受体
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，精子和卵细胞之间的识别和结合。
演示
（2）直接交流：细胞膜的接触
强调：只有同种生物的精子和卵细胞能够识别和结合。
一、细胞膜的功能
思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？
3
进行细胞间的信息交流
胞间连丝
（3）植物细胞通过 传递信息。
通道（胞间连丝）
笔记：通道交流不需要细胞膜上的受体
一、细胞膜的功能
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
二、对细胞膜成分的探索
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？
最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析而推测出来的。
细胞膜
非脂溶性物质
脂溶性物质
膜是由脂质组成的
相似相溶原理
【资料1】1895年欧文顿：多种物质对膜的通透性实验，溶于脂质的物质容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。
【思考】欧文顿对细胞膜的组成成分作出怎样的推测？
二、对细胞膜成分的探索
【资料2】科学家利用哺乳动物成熟红细胞作为实验材料，制备出纯净的细胞膜，并对细胞膜的成分进行分析，得出组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
【思考】为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？
①无细胞壁，细胞容易吸水涨破；
②无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。
二、对细胞膜成分的探索
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多个磷脂分子在水中形成双分子层
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。
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二、对细胞膜成分的探索
细胞膜的两侧都有水环境存在，推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
3
水
1
水
2
水
水
水
水
二、对细胞膜成分的探索
【资料3】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。
【问题1】该实验得出了怎样的推论？
水
水
【问题2】细胞膜上的磷脂分子是怎样排列的？
水
水
1层细胞膜含2层磷脂分子
二、对细胞膜成分的探索
讨论：如果将磷脂分子置于水—苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？
如果将磷脂分子置于水—苯的混合溶剂中，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。
二、对细胞膜成分的探索
【资料4】1935年，英国学者丹尼利和戴维森发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力；当时人们已经知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低。
【思考】以上资料说明细胞膜中还可能含有什么物质？
推测：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。
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二、对细胞膜成分的探索
人物 时间 实验过程 结果
欧文顿
1895年
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年
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年
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
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二、对细胞膜成分的探索
细胞膜的成分
脂质（约占50%）
蛋白质（约占40%）
糖类（2%-10%）
磷脂是构成细胞膜的主要成分，此外还有少量的胆固醇
在细胞膜行使功能时起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的数量和种类就越多
糖类+蛋白质 糖蛋白；糖类+脂质分子 糖脂；分布在细胞膜的外表面；
糖蛋白具有①保护、润滑②细胞识别③提高细胞之间的黏着性的作用
癌细胞表面的糖蛋白含量较少。
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当堂检测
1、功能越复杂的细胞膜，它的脂质成分越复杂。（ ）
2、变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同。（ ）
3、在组成细胞膜的脂质中，磷脂最为丰富。（ ）
4、不同细胞膜的磷脂分子是相同的，而蛋白质分子是不同的。( )
5、科学家们在实验中发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂类物质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解，这些事实说明了组成细胞膜的物质中有（ ）
A、糖类和脂质 B、糖类和蛋白质 C、脂质和蛋白质 D、蛋白质和核酸
6、有关选项中最容易通过细胞膜的物质是（ ）
A、淀粉 B、甘油 C、糖类 D、蛋白质
C
B
脂质、蛋白质等成分是如何组成细胞膜的？
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三、对细胞膜结构的探索
1959年，罗伯特森在电镜下观察到细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构
三层静态模型
即细胞膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的静态的统一结构
1970年，人—鼠荧光标记融合实验
如果细胞膜是静态的，那细胞的生长、变形虫的运动怎么解释？
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人—鼠荧光标记实验
绿色荧光标记的膜蛋白
红色荧光标记的膜蛋白
小鼠细胞
人细胞
细胞融化
37℃
40min
细胞膜表面的蛋白质分子是可以运动的，该实验及其他相关实验说明细胞膜具有流动性。
荧光标记法：是利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物对研究对象进行分析的方法。
细胞融合：是指在自发或人工诱导下，两个细胞或原生质体融合形成一个杂种细胞。
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三、对细胞膜结构的探索
1959年，罗伯特森在电镜下观察到细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构
三层静态模型
即细胞膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的静态的统一结构
1970年，人—鼠荧光标记融合实验
1972年，辛格和尼科尔森在前人的研究的基础上
细胞膜具有流动性
流动镶嵌模型
四、流动镶嵌模型的基本内容
【自主学习】
阅读教材P44—P45关于流动镶嵌模型的基本内容，回答下列问题：
1.细胞膜的基本支架是什么？
2.蛋白质在细胞膜上如何分布？
3.细胞膜具有流动性的原因是什么？
4.什么叫糖蛋白？有什么功能？
四、流动镶嵌模型的基本内容
①A为_____________，是膜的基本支架；
②B为____________，镶嵌在磷脂双分子层中：有的______在表面，有的部分或全部______，有的______磷脂双分子层；
③细胞膜具有______性：磷脂分子侧向自由移动，大多数蛋白质可以运动；
④糖类和蛋白质结合形成C( )，与脂质结合成D( )，这些糖类叫作_______，和细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有关。
磷脂双分子层
蛋白质分子
镶
嵌入
贯穿
流动
糖蛋白
糖脂
糖被
嵌
贯穿
镶
冰冻蚀刻电子显微法
A
B
C
D
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当堂检测
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、细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的。（ ）
3、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
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当堂检测
4、细胞膜的基本骨架是 。
5、细胞膜具有流动性的原因是 和 都是可以运动的。
6、提出生物膜流动镶嵌模型的科学家是（ ）
A、欧文顿 B、罗伯特森 C、辛格和尼科尔森 D、施莱登和施旺
7、如图为细胞膜结构模型示意图，①～③表示构成细胞膜的物质，下列叙述错误的是（　　）
A．①是糖蛋白
B．③是磷脂双分子层
C．细胞膜结构中只有③具有流动性
D．细胞膜的功能主要与①②的种类和数量有关
磷脂双分子层
磷脂双分子
大多数蛋白质分子
C
C
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当堂检测
1、细胞间的信息交流都是通过细胞膜的直接接触来完成的。（ ）
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、细胞间的信息交流均依赖于细胞膜上的受体。（ ）
4、科研上鉴别死细胞和活细胞，常用( )染液，活细胞不能被染色，死细胞会被染色。
5、下列哪一项不是细胞间信息交流的方式（ ）
A、胰岛B细胞分泌的胰岛素通过血液运输作用于组织细胞
B、精子和卵细胞通过互相接触完成受精作用
C、细胞膜将细胞与外界环境分隔开
D、高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接
台盼蓝
C
五、细胞膜的结构和功能之间的关系
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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
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当堂检测
1、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
2、下列关于细胞膜结构和功能的叙述，正确的是（ ）
A、细胞膜的主要组成成分是磷脂和脂质
B、细胞膜中磷脂是流动的，其他成分是静止的
C、细胞膜的两侧结构具有对称性
D、细胞膜具有识别功能
D
D