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

(共32张PPT)
细胞的边界
国家的边界
人体的边界
细胞的边界？？
细胞膜
细胞作为基本的生命系统，其边界就是细胞膜，也称质膜
第1节 细胞膜的结构及功能
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。
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
用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞（放大200倍）
课本P40
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？
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，死细胞被染成蓝色。
具有控制物质进出细胞的功能
注意：植物细胞的边界是也细胞膜，不是细胞壁，因为细胞壁是全透性的。
植物细胞的边界是什么？
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.将细胞与外界环境分隔开
相对稳定
（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：
出现细胞膜
一、细胞膜的功能
水、无机盐 氨基酸等
营养物质
病毒、病菌
代谢废物
CO2、尿素等
分泌物
抗体、激素
细胞的功能特性：选择透过性
2.控制物质的进出
一、细胞膜的功能
细胞膜可以保护我们完全免受外界干扰吗？
细胞膜的控制作用是相对的
如：有些病毒、细菌也能侵入细胞，使生物体患病。
3.进行细胞间的信息交流
在多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，它们之间必须保持功能的协调，才能使生物体健康地生存。这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也有赖于信息的交流。
一、细胞膜的功能
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：接受激素等化学物质的信号
特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）
（1）通过细胞分泌化学物质间接传递信息。
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
一、细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流
（注）间接受体不一定都在细胞膜上
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。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
受体
（2）相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息
一、细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流
（3）经相邻两细胞间特殊通道传递信息
是否还需要信息分子和受体？
相邻两个细胞之间形成通道，可以进行物质交换和信息交流。 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。
一、细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流
胞间连丝
多细胞生物是一个繁忙而有序的“社会”，如果没有信息交流，生物体不可能作为一个整体完成生命活动。细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构有关。
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。
细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的，但细胞膜非常薄，即使在高倍显微镜下依然难以看清它的真面目，人们对细胞膜化学成分和结构的认识经历了很长的过程。
（探索一） 时间：19世纪末 1895年
人物：欧文顿（E.Overton）
实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验.
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细胞膜
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溶于脂质的物质
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不溶于脂质的物质
发现脂质更容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜。
提出假说：
细胞膜是由脂质组成的。
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。
二、对生物膜成分的探索
原理：相似相溶
（探索二）实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离然后进行化学分析。
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
二、对生物膜成分的探索
磷酸
甘油
脂肪酸
水分子
为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？
思考·讨论
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。
本周作业
1.完成
①《一遍过》和《固学案》《同步作业》到第1节《细胞膜的结构和功能》；
小组长周四晚自习前检查，周五反馈检查结果。
2.预习
3.3《细胞核的结构和功能》
预习要求：教材有圈点；尝试完成《同步作业》
”练习与应用“有把握的用钢笔完成，没把握的答案用铅笔写。
【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，“尾部”是疏水的。
亲水的头
疏水的尾
磷脂分子的结构
水
空气
【思考】磷脂分子在空气——水界面上会怎样排布？
磷脂分子
（探索三）
二、对生物膜成分的探索
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。
细胞膜中的脂质分子为连续排列的两层
磷脂双分子层
如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶液中，磷脂分子将会如何分布？
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、对生物膜成分的探索
（探索四）
如果把细胞换成口腔上皮细胞呢？大肠杆菌呢？
二、对生物膜成分的探索
细胞膜内外两侧的环境
请画出两层磷脂分子在水环境中排列的情况。
细胞核
细胞膜
组织液
细胞内液
血液
内侧
外侧
细胞膜
水环境
水环境
双层磷脂分子
已知细胞膜中有磷脂、胆固醇，且磷脂呈双层排列，还会不会存在其他物质？
1935年，英国学者丹尼利和戴维森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-水界面的表面张力。
蛋白质会降低表面张力
细胞膜的组成成分中含蛋白质
（探索五）P42
二、对生物膜成分的探索
思考与讨论2？根据所学知识，思考是否可以尝试其他方法验证细胞膜中是否含有蛋白质吗？
酶解，双缩脲试剂？
表面张力指向内部，总是倾向于收缩液体，更准确地说，是减小液体的表面积。
三、细胞膜成分
脂质：主要有磷脂和胆固醇；其中磷脂最丰富。
蛋白质：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量越多。
糖类：与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系
时间：1959年
人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）
实验：在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构
假说：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。
要点：①蛋白质均匀分布在磷脂双分子层两侧
②膜为静止的结构
蛋白质
蛋白质
脂质
蛋白质-脂质-蛋白质的“三明治”模型
四、对细胞膜的结构探索
黑暗处：蛋白质
光亮处：脂质
思考“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构模型
有无不妥之处？
资料1
罗伯特森提出的“蛋白质-脂质-蛋白质”三明治模型不能解释哪些功能？
细胞膜的复杂功能难以实现；就连细胞的生长、分裂、变形虫变形运动这样现象都难以解释。
细胞分裂
细胞膜具有流动性
“静态结构”
四、对细胞膜的结构探索
变形虫变形运动
三
资料2：
构成细胞膜的磷脂具有流动性
磷脂分子的运动方式
侧向扩散
旋转运动
摆动运动
伸缩震荡
翻转运动
旋转异构
四、对细胞膜的结构探索
资料3：1970年荧光标记人鼠细胞融合实验
人鼠细胞融合实验过程图
构成细胞膜的蛋白质具有流动性
小鼠细胞
人细胞
细胞融合
40min
37℃
杂交细胞
红色荧光
染料标记
的膜蛋白
绿色荧光
染料标记
的膜蛋白
四、对细胞膜的结构探索
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
1972年，辛格和尼科尔森根据新的观察和实验证据，提出细胞膜的流动镶嵌模型，并为大多数人接受
资料4：桑格尼克森实验
四、对细胞膜的结构探索
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。
五、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
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
如何判断细胞膜的内外侧？
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。
生物膜特点
5、功能特点：
选择透过性
五、流动镶嵌模型的基本内容
既然膜内部分是疏水的，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膜。
旁栏思考
磷脂双分子层
为基本支架
细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动
磷脂
蛋白质
镶嵌、嵌入、贯穿
细胞膜
糖类（少）
组分
内部疏水，屏障
物质运输等
细胞表面
信息传递等
运动
运动
结构特点：流动性
1.将细胞与外界环境分隔开
结构
功能
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
桑格和尼克森提出流动镶嵌模型小结
功能特点：选择透过性
五、流动镶嵌模型的基本内容
流动性和选择透过性比较
项目 流动性 选择透过性
主要表现 生物膜中的蛋白质个脂质分子在膜中可作为多种形式的移动，膜整体也可以流动 细胞膜选择的小分子、离子可以通过，其他小分子、离子、大分子物质则不能通过。
结构基础 磷脂分子具有流动性，大多数蛋白质分子也可以运动 膜上蛋白质的种类和数量不同
区别 流动性是膜的结构特点 选择透过性是膜的功能特性
实例 变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐 植物对离子的选择性吸收、肾小管的重吸收
联系 流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性，凡是影响磷脂分子和蛋白质分子活性的因素（温度、pH、蛋白酶、脂溶剂等），均能够影响的流动性，影响膜的选择透过性 练习与运用
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人。( )
(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
一、概念检测
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。
【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。
（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？