生物人教版（2019）必修1 3.1 细胞膜的结构和功能课件（共46张ppt）

(共46张PPT)
教学目标 核心素养
1.概述细胞膜的主要功能。 2.分析细胞膜结构的探索过程，领悟科学的过程和方法。 3.了解流动镶嵌模型的基本内容。 生命观念——通过对细胞膜的学习建立生命的结构与功能观
科学探究——领悟细胞膜结构探索过程的科学方法。
科学思维——流动镶嵌模型及其解读。
第1节细胞膜的结构和功能
1. 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，不被染色，死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，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？
细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。
注意：植物细胞的边界也是细胞膜，不是细胞壁，因为细胞壁是全透性的。
推测的原始海洋景观图
将细胞与外界环境分隔开
1
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。
细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。
一、细胞膜的功能
控制物质进出细胞
2
病毒、病菌
废物
分泌物
(抗体、激素)
营养物质
①
②
③
④
①②③表明细胞膜的控制作用具有普遍性；④有些病毒、病菌也能侵入细胞使生物体患病，表明细胞膜的控制作用具有相对性。
激素（信息分子）
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。
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(物质传递)。
受体
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
受体
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），细胞识别得以实现的基础是细胞膜表面某些生物大分子（如糖蛋白、糖脂）提供的识别信息，使细胞可以识别同种与异种、同源与异源细胞
（2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息。（接触传递）
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。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）相邻两细胞之间形成通道，来传递信息（通道传递）
胞间连丝
细胞间的信息交流都依赖于信息分子和受体吗？
细胞膜的功能的总结
是谁，隔开了原始海洋的动荡
是谁，奏鸣了生命的交响
是谁，为我日夜守边防
是谁，为我传信报安康。
啊，伟大的细胞膜呀！
没有你，我会是何等模样！
与外界环境分隔开
——控制物质进出
——进行细胞间信息交流
这些诗句说的是细胞膜的什么功能？
除了以上提到的三种功能外，细胞膜还有细胞识别、保护细胞、参与细胞的运动、分泌等功能。
（1）物质传递
（2）接触传递
（3）通道传递
●
●
细胞膜
●
●
●
●
●
●
溶于脂质的物质
●
●
不溶于脂质的物质
二、对生物膜成分的探索(最初对膜成分的探索)
相似相溶
细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的！
二、对生物膜成分的探索(1、最初对膜成分的探索)
最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析,还是通过膜成分的提取和检测？
从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。
时间 1895年
科学家 欧文顿
实验 对植物细胞进行 实验，发现溶于 的物质，容易穿过细胞膜；不溶于 的物质，不容易穿过细胞膜
结论 细胞膜是由_________组成的
通透性
脂质
脂质
脂质
磷脂
为什么用哺乳动物的红细胞能制备出纯净的细胞膜呢？
因为哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器。
磷脂和胆固醇
哺乳动物红细胞
注：图中磷脂含有N元素。但并不是所有的磷脂都含有N元素。
亲水头部
疏水尾部
磷脂分子在水-空气界面的分布
磷脂
分子
磷脂分子在水-空气界面的分布
磷脂分子在水-空气界面的分布
磷脂分子在水-空气界面的分布
磷脂分子在水-空气界面的分布
磷脂分子在水-空气界面的分布
磷脂分子在水环境中的分布
水环境
磷脂分子在水环境中的分布
水环境
磷脂分子在水环境中的分布
水环境
磷脂分子在水环境中的分布
水环境
磷脂分子在水环境中的分布
水环境
磷脂分子在水环境中的分布
水环境
如果是鸡的红细胞,单层分子的面积还是红细胞的表面积的2倍？
2
连续的两层
(3)磷脂分子在细胞膜中排列方式探究
不是。大大超过2倍，鸡的红细胞具有细胞膜、细胞核和多种具膜的细胞器。
4、 1935年，英国学者丹尼利(J.F.Danielli)和戴维森(H.Davson)研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油一水界面的表面张力。
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：
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
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。
脂质
蛋白质
糖类
细胞膜的化学成分
大约占50%
大约占40%
大约2%—10%
总结：细胞膜的化学成分
蛋白质在细胞膜行使功能时起着重要作用。
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
细胞膜蛋白种类：糖蛋白、受体蛋白、载体蛋白
细胞膜主要成分是由脂质和蛋白质组成，还有少量的糖类。
磷脂（最丰富）、胆固醇（动物细胞,少量）
[例3]　如图是细胞间信息交流的方式，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．该过程实现了细胞之间远距离传递信息
B．细胞膜上的受体是所有细胞间信息交流的必需结构
C．位于靶细胞表面的受体具有识别激素等物质的作用
D．图中内分泌细胞分泌的激素等物质属于信息分子
答案
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
资料2：1970年，细胞融合实验：
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
这一实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性。
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。
小结：对细胞膜成分和结构的探索历程
1970年荧光标记人鼠细胞融合显示细胞膜具有流动性
19世纪末欧文顿推测膜由脂质组成
20世纪初化学分析得知膜主要成分是磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
1925年证明细胞膜中的磷脂分子是双层的
1959年电镜观察推测细胞膜为三层静态统一结构
探究成分
探究结构
60年代观察蛋白质在脂质中的不均等分布
1972年，辛格和尼科尔森提出流动镶嵌模型
四：流动镶嵌模型
磷脂分子
蛋白质
糖蛋白
磷脂双分子层
磷脂分子
观察下图思考讨论
①
②
③
④
糖类
（1）图中①
名称
地位
特点
磷脂双分子层
基本支架
具有屏障作用，水溶性分子或离子不能自由通过
（2）图中②
名称
蛋白质分子
存在形态
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，有的贯穿于整个磷脂双分子层。（体现膜结构内外的不对称性和流动性）
特点
大多数蛋白质可以运动。
内部是磷脂分子的疏水端
构成
磷脂分子可以侧向自由移动
作用
（3）图中③
作用
名称
与细胞识别、细胞间的信息传递等有关
（4）、生物膜的结构特性：
流动性
主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。
（5）、生物膜的功能特性：
选择透过性
糖被
细胞膜上糖类分子，与蛋白质分子结合成糖蛋白（如④ ），与脂质结合成糖脂
位于细胞膜外侧
位置
①原因：
对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。
②生理意义：
①结构基础：
膜上具有载体蛋白②生理
控制物质进出细胞
意义：
1、磷脂双分子层构成膜的基本支架
磷脂的疏水尾部决定了水溶性极性分子或离子难以通过——屏障作用
2、蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中
（1）镶嵌的具体方式：嵌入、镶或贯穿
（2）功能越复杂的膜，蛋白质的含量越多
3、
4、 膜具有流动性
（1）原因：组成膜的磷脂分子（如侧向移动）和大部分蛋白质分子可以运动
（2）意义：
总结、 流动镶嵌模型的基本内容
糖被：与细胞识别、信息交流有关。
思考：膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？
【答案】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细胞膜。
细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。
细胞壁
四、细胞壁
1.分布：
2.成分：
3.功能
4.性质：
无生物活性，是全透的
植物、真菌及大多数原核细胞都有细胞壁
植物---纤维素和果胶
原核细胞---肽聚糖 真菌：几丁质
支持和保护
为什么细胞壁不是植物细胞的边界？
细胞壁对要进出细胞的物质没有选择性（即全透性），它不能保证细胞内部的稳定。
A．图a中的药物利用脂质体能与细胞膜融合的特点将药物送入细胞
B．脂质体膜与细胞膜成分类似，因而可推知脂质体膜也具有流动性
C．可在脂质体膜上镶嵌某种蛋白质，使脂质体与特定细胞起作用
D．图a中 是脂溶性药物，图b中 是能在水中结晶或溶解的药物
磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的，故图a中药物是能在水中溶解或结晶的药物，图b中药物是脂溶性药物，
磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，下图表示磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将药物运送到特定的细胞发挥作用。下列有关叙述错误的是(　　)
细胞膜的功能
将细胞与外界环境分隔开
控制物质进出细胞
进行细胞间的信息交流
细胞膜的成分 脂质（磷脂）50%，蛋白质40%，糖类2%—10%
细胞膜成分和结构的探索历程
流动镶嵌模型的基本内容
（1）、磷脂双分子层
（2）、蛋白质分子
（3）糖被
（4）结构特性
（5）功能特性
（1）通过细胞分泌化学物质间接传递信息。
（2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息。
（3）相邻两细胞之间形成通道，来传递信息
课堂总结
练习与应用
一、概念检测
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。(
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
二、拓展应用
1. 在解释不容易理解的陌生事物时，人们常用类比的方法，将陌生的事物与熟悉的事物作比较。有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行类比：窗纱能把昆虫挡在外面，同时窗纱的小洞又能让空气进岀。你认为这种类比有什么合理之处，有没有不妥当的地方？
【提示】把细胞膜与窗纱进行类比,合理之处是说明细胞膜与窗纱一样可以允许一些物质出入，阻挡其他物质出入。这样的类比也有不妥之处。例如，窗纱是一种简单的刚性的结构，功能较单纯，细胞膜的结构和功能要复杂得多；细胞膜是活细胞的重要组成部分，活细胞的生命活动是一个主动的过程，而窗纱是没有生命的，它只能是被动地在起作用。
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。
（1）为什么两类药物的包裹位置各不相同？
【答案】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。
（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？
【答案】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。
1.细胞膜上含量最多的成分是（ ）
A、蛋白质 　B、糖类
C、脂质 　D、水
2.细胞之间依靠细胞膜进行信息交流，下列不属于信息交流的是（ ）
A、激素与细胞膜表面受体结合
B、相邻细胞的细胞膜接触
C、植物细胞的胞间连丝
D、核酸不能通过细胞膜
C
D
3.细胞膜常常被脂类溶剂和蛋白酶处理溶解，由此可以推断细胞膜的化学成分主要是（ ）
A、磷脂、蛋白质、多糖 B、蛋白质、多糖
C、磷脂、蛋白质 D、蛋白质、核酸
4.细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是（ ）
A、糖被 B、磷脂
C、脂肪 D、核酸
C
A
5.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
6.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.