3.1细胞膜的结构与功能课件（共28张PPT）2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1

(共28张PPT)
一个国家有边界，皮肤和粘膜是人体的边界。系统的边界对系统的稳定性至关重要。
细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫作质膜。
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？
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。
用台盼蓝染液染色后的
死细胞和活细胞(放大200倍)
讨论
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，细胞膜作为系统的边界，应该具有什么功能？
活细胞的细胞膜可以控制物质进出
第三章 细胞的基本结构
第一节 细胞膜的结构和功能
学习目标
1.掌握细胞膜的功能（重点）
2.清楚知道细胞间进行信息交流的三种方式（难点）
3.了解科学家对细胞膜成分的探索过程及掌握细胞膜的成分。
4.通过对流动镶嵌模型的构建过程及其内容的分析和归纳，掌握细胞膜的结构组成及特点。（重难点）
1.细胞膜的功能：____________、 ____________ 、____________。
2.细胞膜将细胞与外界分隔开有什么意义？
3.细胞里的什么物质可以从细胞中进来和出去？哪些物质不可以从细胞中出去？为什么说细胞的控制作用是相对的？
4.细胞间的信息交流的方式有哪些？并举例说明。
阅读课本P40-41，回答下列问题： 3min
自学指导一
一、细胞膜的功能
功能一：将细胞与外界环境分隔开
（1）进化意义：
细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，产生原始的细胞，并成为相对独立的系统。
（2）对细胞的意义：
保障了细胞内部环境的相对稳定。
推测的原始海洋景观图
一、细胞膜的功能
功能二：控制物质进出细胞
控制作用是相对的
体现了细胞膜的特性：
选择透过性
营养物质
分泌物
代谢废物
病毒、病菌及有害物
尝试设计一个简单来验证细胞膜具有控制物质进出的功能。
a.思路及结果
b.结论：
细胞膜具有控制物质进出的功能。
鉴别动物细胞是否死亡
c.应用：
用台盼蓝染液对动物细胞染色，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会被着色。
讨论交流
2min
一、细胞膜的功能
功能三：进行细胞间的信息交流
方式一
通过细胞分泌的化学物质交流（间接交流）
方式二
通过细胞膜相互接触交流（直接交流）
方式三
通过通道交流
高等植物细胞的胞间连丝
思考
植物传粉后，同种和不同种的花粉都会落到雌蕊的柱头上，同种的花粉能萌发，异种的花粉不能萌发。雌蕊和花粉是通过什么相互识别的？这体现了该结构的什么功能？
通过细胞膜相互识别，
体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能。
针对训练1
1.下列有关细胞膜的说法，不正确的是( @36@ )。
A.科研上可以用台盼蓝染色法来鉴别动物细胞是否死亡，其中活细胞会被染成蓝色
B.细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，但这种控制作用是相对的
C.细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定，使细胞成为相对独立的系统
D.细胞间的信息交流大多与细胞膜的结构有关
A
2.苋菜的细胞液中有一些红色的物质，无论用清水怎么洗，清水中仍不见红色物质，但若把苋菜放在沸水中烫一烫，水会立刻变成红色。出现这样的现象是因为( )。
A.沸水使细胞膜失去流动性 B.沸水使色素分解成小分子物质
C.在清水中没有物质出入
D.沸水使细胞膜失去控制物质进出细胞的能力
D
二.细胞膜的研究简史
序号 实验过程与结果 实验结论
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。
2 利用哺乳动物的红细胞制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。
3 1925年，科学家将红细胞中脂质在空气-水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积为红细胞的表面积的2倍。
4 1935年，发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力，如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低，并接近细胞表面张力。
（一）对细胞膜成分的探索(自学P42,3min)
细胞膜由脂质组成
组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇。其中磷脂含量最多。
细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
细胞膜除含脂质分子外，可能还有附有蛋白质。
讨论交流
3min
头部
（亲水）
尾部
（疏水）
根据磷脂分子的特点，讨论下列问题：
1.磷脂分子在空气-水界面上会如何排布？磷脂分子在水-苯混合溶剂中会如何排布（苯为非极性分子）？在水中又会如何排布？
2.科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的？
3.细胞膜中的磷脂分子如何排布？如何解释这一种现象？
1.磷脂分子在空气-水界面的排布；磷脂分子在水-苯混合溶剂中的排布；磷脂分子在水中的排布情况。
空气
苯
2.科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的？3.细胞膜中的磷脂分子如何排布？如何解释这一种现象？
1925年，科学家将红细胞中脂质在空气-水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积为红细胞的表面积的2倍。
膜内
膜外
思考：
①用其他真核细胞（除哺乳动物成熟红细胞）做上述实验，若磷脂单分子层的面积为2S，则细胞表面积为_______S(”大于“、”小于“、”等于“)
②用细菌细胞做上述实验，若细胞表面积为S，则磷脂单分子层的表面积_______2S(”大于“、”小于“、”等于“)
小于
等于
二、细胞膜的成分
______（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
脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？
三、对细胞膜结构的探索（阅读课本P43-44 ，3min）
序号 实验过程与结果 实验结论
5 20世纪40年代，科学家推测细胞膜为脂双层，蛋白质分子覆盖在细胞膜两侧。
6 1959年罗伯特森在电镜看到细胞膜 暗-亮-暗三层结构。
7 1970年，用不同颜色荧光染料分别标记人和鼠细胞的蛋白质分子，然后将人-鼠细胞融合，一段时间后，不同颜色的荧光染料均匀分布在融合细胞膜表面。
8 1972年，辛格和尼科尔森总结前人的研究成果，提出_____________。
推测为：蛋白质-脂质双层-蛋白质的三明治结构。
所有的细胞膜都是由蛋白质-脂质-蛋白质三层构成。认为细胞膜是静态的统一结构。
细胞膜具有流动性
流动镶嵌模型
荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图
用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质
用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质
证明细胞膜上的蛋白质具有流动性
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。
四、流动镶嵌模型的基本内容
阅读课本P44-45，回答下列问题： 3min
自学指导
1.流动镶嵌模型认为，细胞膜主要由_________和____________构成。
2._________________是膜的基本支架。
3._________________以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中。
4.细胞膜的流动性主要表现在_____________________________？
5.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_______。
磷脂双分子层
磷脂分子
蛋白质分子
蛋白质分子
2._______________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。
四、流动镶嵌模型的基本内容
3.______________以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中。
蛋白质分子
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。
四、流动镶嵌模型的基本内容
4.细胞膜的结构特点：
具有一定的流动性
磷脂分子可以侧向自由移动
蛋白质大多也能运动。
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。
5.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
糖被与细胞表面识别等功能相关。
1.既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？
讨论交流
2min
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.细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以经过水通道蛋白膜。
讨论交流
2min
二、拓展应用 P46
2.右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
(2)请推测：脂美质体到达细胞后，药物将如何
进入细胞内发挥作用
由双层磷脂分子构成的脂质体,两层磷脂分 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 中结晶的药物可稳定地包裹其中。
1. 下图是细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列叙述正确的是( @47@ )。
A.细胞膜功能的复杂性与②的种类无关
B.在水环境中，①可自发形成双层结构
C.③在细胞的内外两侧均有分布，起到信息传递的作用
D.此图为电子显微镜下观察到的细胞膜亚显微结构
B
当堂训练
2.细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。下列相关叙述不正确的是( @49@ )。
A.细胞膜的糖被在细胞间的信息交流中具有识别作用
B.细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性
C.细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异
D.磷脂双分子层不能体现细胞膜控制物质进出的选择性
D
磷脂分子构成的脂质体可以作为药物的运载体，通过磷脂分子中的抗体与特定细胞结合，并将药物运进相应的细胞。请回答有关问题：
深化拓展
（1） 磷脂的元素组成是_________________；在结构上，磷脂与脂肪的不同之处在于_____________________________________________________________________。
、、 、、
磷脂分子中甘油的一个羟基不是
与脂肪酸结合成酯，而是与磷酸及其衍生物结合
（2） 根据磷脂分子的特性判断，属于水溶性药物的是_______（填“药物甲”或“药物乙” ），理由是_______________________________________________。
药物乙
药物乙处于脂质体的中央，和亲水性的磷脂头部接触
（3） 抗体的化学本质是蛋白质，其能与相关病菌结合，从而抵御病菌的侵害。这体现了蛋白质的_______功能。
免疫
（4） 为进一步确定用脂质体作为药物乙的运载体的作用效果，某实验小组利用病理模型动物进行了实验探究，请写出实验思路：____________________________________________________________________。
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