3.1细胞膜的结构和功能课件(共36张PPT)-2022-2023学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

(共36张PPT)
导入
结婚仿佛金漆的鸟笼，笼子外面的鸟想住进去，笼内的鸟想飞出来；所以结而离，离而结，没有了局。又像被围困的城堡，在城里的人想逃出来，城外的人想冲进去。
——钱钟书《围城》
城的边界——城墙
《围城》一书中城里的人想逃出来，城外的人想冲进去，那么该城的边界是什么呢？
最基本的生命系统——细胞有边界吗？
科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内,伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。此实验说明了什么？
细胞作为一个完整的系统，它有边界。
细胞的边界是什么呢？
细胞的基本结构
动物细胞模式图
植物细胞模式图
动物细胞
细胞膜
细胞质
细胞核
植物细胞
细胞壁
细胞膜
细胞质
细胞核
细胞的边界是细胞壁还是细胞膜呢？
认识细胞壁
细胞壁
（植物）细胞壁
主要成分：
作用：
特性：
纤维素和果胶
对细胞起支持和保护作用
全透性
细胞壁并不能将细胞和外界分隔开。
因此，细胞的边界是——细胞膜
3.1　细胞膜的结构与功能
本节聚焦
细胞膜有哪些功能？
流动镶嵌模型的基本内容是什么？
通过对细胞膜结构的探索过程的分析，你对科学的过程
和方法有哪些领悟？
一、细胞膜的功能
阅读教材40-41页，思考：细胞膜具有哪些功能？
（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
意义：
使细胞成为相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。
一、细胞膜的功能
细胞
可“进”
不易“进”
可“出”
不可“出”
营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）
不需要或对细胞有害的物质
细胞合成并分泌物质（抗体、激素等）
细胞代谢产生的废物（CO2、尿素等）
细胞内的核酸等重要成分
病菌、病毒等
可能侵入
注意：细胞膜的控制作用是相对的！
(功能特性：选择透过性)
（2）控制物质进出细胞
一、细胞膜的功能
(2)控制物质进出细胞
营养物质
代谢废物
不需要或对细胞有害的物质
细胞内合成后，分泌到细胞外的物质
核酸等重要成分
问题探讨
科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。
例如，用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。
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控制物质进出的能力，而死细胞的细胞膜失去控制物质进出的能力。
根据细胞是否被染色来细胞是否具有活力。
活细胞的细胞膜具有一定的选择透过性,而死细胞的细胞膜无选择透过性。
一、细胞膜的功能
（3）进行细胞间的信息交流
阅读教材40-41页，思考：
（1）细胞间进行信息交流的方式有几种？
（2)什么是靶细胞？
（3）什么是受体？受体的化学本质是什么？受体有什么作用呢？
（4）细胞间进行信息交流都需要受体吗？
靶细胞是指能识别某种特定激素或神经递质并与之特异性结合而产生某种生物效应的细胞。
（3）受体是一种能够识别和特异性结合信号分子的大分子物质。 糖蛋白
不是，通过通道交流不需要受体
一、细胞膜的功能
通过某些细胞分泌的 传递信息，最后与靶细胞膜表面的 结合。
①通过化学物质交流
化学物质
受体
激素、神经递质、淋巴因子
（3）进行细胞间的信息交流
（特异性）
一、细胞膜的功能
②通过细胞膜相互接触交流
通过 传递信息。
细胞膜直接接触
精卵细胞结合
3.进行细胞间的信息交流
发出信号的细胞
靶细胞
与膜集合的信号分子
一、细胞膜的功能
携带信息的物质通过 将进入另外一个细胞
③通过通道交流
通道
胞间连丝
柿子胚乳细胞间的胞间连丝
3.进行细胞间的信息交流
注意：通道交流不需要细胞膜上的受体
一、细胞膜的功能
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
将细胞与外界环境分隔开
控制物质进出
进行细胞间的信息交流
（1）通过化学物质交流
（2）通过细胞膜相互接触交流
（3）通过通道交流
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。
一、细胞膜的功能
【课堂检测】下图为细胞间的3种信息交流方式，请据图回答：
(1)图A表示通过细胞分泌的化学物质，随①　　　到达全身各处，与靶细胞表面的②　　　结合，将信息递给靶细胞。
(2)图B表示通过相邻两细胞的　　　　　，使信息从一个细胞传递给另一个细胞，图中③表示____________________请举一个例子：______。
血液
受体
细胞膜接触
与膜结合的信号分子
精与卵识别和结合
二、对细胞膜成分的探索
阅读教材42-44页，思考
1
2
3
4
1895年欧文顿做了什么实验？实验现象是什么？
欧文顿提出了什么假说？谁用什么方法证明了他的假说？
1925年科学家们做了什么实验？得出了什么结论？
1935年谁做了什么实验？得出了什么结论？
二、对细胞膜成分的探索
1.1895年
欧文顿
脂溶性物质
水溶性物质
使用哺乳动物成熟的红细胞获得了细胞膜
化学分析后发现组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多。
2. 20世纪初，成分提取实验
实验现象：
假说：
脂质分子更容易通过细胞膜
细胞膜是由脂质组成的
二、对细胞膜成分的探索
实验：细胞膜的制备
（1）原理：动物细胞放在清水里，细胞吸水涨破，内容物流出即可离心得到细胞膜
（2）材料：哺乳动物的成熟红细胞
哺乳动物的成熟红细胞作材料的优点是什么？
二、对细胞膜成分的探索
选材原因：
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。
哺乳动物成熟红细胞
为什么选取哺乳动物成熟的红细胞？
二、对细胞膜成分的探索
回顾： 磷脂是一种由 等所组成的分子
甘油、脂肪酸、磷酸
3. 1917年，科学家朗姆瓦
磷脂分子在空气与水界面上分布的模型
二、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，朝向空气的一面，在水空气界面上铺展成单分子层。
根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气-水界面上铺展成单分子层？
二、对细胞膜成分的探索
4.1925年
戈特和格伦德尔
推测2：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层
二、对细胞膜成分的探索
5. 1935年
丹尼利和戴维森
实验目的：
研究细胞膜的张力。
实验现象：
细胞膜的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。
实验已知：
油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。
实验推测：
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
二、对细胞膜成分的探索
24
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
二、对细胞膜成分的探索
__________（约50%）
__________（约40%）
主要
成分
____________（约2%~10%）
________（主要）
_________（主要是动物细胞膜具有）
脂质
蛋白质
糖类
磷脂
胆固醇
蛋白质的_______与________决定细胞膜功能的复杂程度。
种类
数量
问题：脂质和蛋白质等成分如何组成细胞膜的呢
细胞膜成分
少量
1
2
3
4
请自主学习课本P43页的内容，小组合作完成在对细胞膜成分的探索历程中有哪些科学家的参与，他们作出了哪些贡献。
20世纪60年代以后，人们提出什么质疑？
1970年科学家做了什么实验？他们得出了什么结论？
1972年桑格和尼克森在什么基础上提什么观点？
20世纪学者的推测是什么？1959年罗伯特森发现了什么？
二、对细胞膜成分的探索
1959年
罗伯特森
电镜细胞膜清晰的暗－亮－暗的三层结构 (7～8nm)
蛋白质－脂质－蛋白质三层结构的静态统一结构
细胞膜结构的电镜照片(放大400 000倍)( 静态结构 )
问题：1.静态结构的细胞膜能使其实现复杂的功能吗？能解释细胞的生长、变形虫的变形运动吗？
二、对细胞膜成分的探索
荧光标记法
动物细胞融合技术
体现了细胞膜具有流动性
②动态模型的建立：
人鼠细胞融合实验
1970年
二、对细胞膜成分的探索
③辛格和尼科尔森的流动镶嵌模型：
1972年
四、流动镶嵌模型的基本内容
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. 细胞膜的流动性具有什么作用？
5.什么是糖被？糖蛋白？糖脂？
阅读教材44-45页，思考：
磷脂双分子层
①有的镶在磷脂双分子层表面
②有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中
③有的贯穿于整个磷脂双分子层
磷脂分子可以移动，蛋白质大多可以移动
对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能非常重要
四、流动镶嵌模型的基本内容
比较糖被、糖蛋白、糖脂
①糖被：细胞膜外表面的一些 分子，与细胞表面的 、细胞间的 等功能密切相关。
②糖蛋白：由细胞膜外表面的糖类分子与 分子结合形成。
③糖脂：由细胞膜外表面的糖类分子与 分子结合形成。
糖类
识别
信息传递
蛋白质
脂质
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。
四、流动镶嵌模型的基本内容
流动镶嵌模型的主要观点
1.磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架
2.蛋白质分子或镶或嵌或贯穿于磷脂双分子层
3.细胞膜具有一定的流动性
四、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？
①水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；
②膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。
课堂小结
34
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
将细胞与外界环境分隔开
进行细胞间的信息交流信息交流
控制物质进出细胞
可运动
导致
具有一定的流动性
保证
跨膜运输正常进行
体现
具有一定选择透过性
结构特性
功能特性
课堂练习
1、判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)同一生物体的细胞膜中蛋白质的种类和数量相同。(　　)
(2)在组成细胞膜的脂质中，胆固醇最丰富。(　　)
(3)细胞膜的成分是恒定不变的。(　　)
(4)动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关。(　　)
(5)植物细胞的胞间连丝具有物质运输的作用。(　　)
(6)细胞膜的流动性与ATP没有关系。(　　)
(7)荧光染料标记人鼠细胞融合实验说明细胞膜具有流动性。(　　)
(8)细胞膜的流动性和选择透过性均须在完成物质交换功能时才能体现出来。(　　)
（9）功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量相对越多。( )
×
×
×
√
√
×
√
×
√
谢谢！
END