3.1细胞膜的结构和功能（共33张ppt）高中生物人教版（2019）必修1

(共33张PPT)
第二章 细胞的基本结构
第1节
细胞膜的结构和功能
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。
01
细胞膜的功能
一、细胞膜的功能（3点）
1、将细胞和外界环境分隔开来
细胞膜使细胞成为一个相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。
外界环境
相对稳定
细胞的边界就是细胞膜也叫质膜
植物细胞壁还是细胞膜是边界？
细胞膜的控制作用是相对的？
细胞膜
细胞外
细胞内
营养物质
细胞内
核酸
对细胞有害物质病毒、病菌
抗体、激素、代谢废物
2.控制物质进出细胞
不易进入
以上事实反映了细胞膜的什么特点？什么功能？
选择透过性
1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
问题探讨：
活细胞的细胞膜可以控制物质的进出（具有选择透过性），染料台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，所以活细胞没有被染色。
死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能够通过细胞膜进入到细胞中，所以死细胞能够被染成蓝色。
方式1：内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的_____结合，将信息传递给靶细胞。这种方式是间接的。
3.进行细胞间的信息交流（3种方式）
受体
本质是蛋白质
方式2：相邻的两个细胞的细胞膜_____,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）。这种方式是直接的。
1.海洋中的生物进行繁殖时，将精子和卵细胞排到水中，海水中有很多生物的精子和卵细胞，为什么只有同种生物的精子和卵细胞结合呢？
2.蜜蜂为植物传粉时，是不分植物的种类的，雌蕊的柱头上有多种不同植物的花粉，但只有同种物的花粉能萌发出花粉管，为什么？
接触
依赖蛋白质
胞间连丝
方式3：相邻的两个细胞之间形成_____,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_________相互连接，也有信息交流的作用）。
通道
胞间连丝
本质是蛋白质
1．在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属离子对水的污染。这是试图模拟细胞膜的 (　　)
A．将细胞与外界环境分隔开的功能
B．控制物质进出细胞的功能
C．进行细胞间信息交流的功能
D．具有免疫的功能
B
2．在哺乳动物受精过程中，精子能够与卵细胞相互识别，精子将其头部钻入卵细胞中，与卵细胞发生结合，当一个精子进入后，细胞发生变化，不再让其他精子进入。这一现象体现出细胞膜能够(　　)
A．保障细胞内部环境的相对稳定
B．控制物质进出细胞
C．使卵细胞摄入所需要的精子
D．进行细胞间的信息交流
D
√
√
02
对细胞膜成分的探索
1895年，英国科学家欧文顿（E.Overton）实验。
●
●
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
细胞膜
实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，
发现：脂质更容易通过细胞膜。
小资料
相似相溶
原理：通
俗的讲，
即分子结
构越相似
的物质，
越是容易
相互溶解。
提出假说：细胞膜是由_____组成的
脂质
讨论1.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？
通过对现象的推理分析的。
实验：科学家利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜进行化学分析
发现：组成细胞膜的脂质有_____和______，其中____含量最多。
红细胞的细胞膜
亲水头部
疏水尾部
磷脂
胆固醇
磷脂
水
空气
1925年,两位荷兰科学家戈特（E.Goner）和格伦德尔（F.Grendel)
实验：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检测其面积。
发现：
推断：
人的红细胞有膜结构只有细胞膜，且膜上才有脂质
测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。
细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
磷脂分子在细胞膜中的排布
水
水
A
水
水
B
水
水
C
亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水
讨论4.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。
1935年，英国学者丹尼利(J.F.Danielli)和戴维森(H.Davson)
实验：研究膜的张力
发现：细胞的表面张力明显_____油—水界面的表面张力。
（人们已经发现了油脂滴表面如果附有蛋白质成分则表面张力会降低）
推测：细胞膜除脂质外，可能还附有________
低于
蛋白质
细胞膜成分
脂质(50%)
蛋白质(40%)
少量的糖类(2%~10%)
磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
细胞膜的化学成分
03
对细胞膜结构的探索
1959年罗伯特森（J. D. Robertson）
细胞膜结构的电镜照片
实验：在电镜下看到细胞膜由________________的三层结构构成
提出假设：生物膜是由_______________________的三层结构构成的______统一结构
“暗—亮—暗”
“蛋白质—脂质—蛋白质”
静态
对罗伯特森模型的质疑：
不少科学家对于细胞膜是静态的观点提出质疑：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都难以解释。
20世纪60年代以后，人们对这一模型的异议增加了。
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
细胞膜上的蛋白质分子可以运动
进而证明细胞膜具有流动性
适当升高温度可以加快蛋白质分子的运动
04
流动镶嵌模型
1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型———流动镶嵌模型。
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或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。
科学方法—提出假说
(1)细胞膜主要是由______和________构成的。____________是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。
流动镶嵌模型的基本内容
磷脂
蛋白质
磷脂双分子层
(2)蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在磷脂双分子层_____，有的____________嵌入磷脂双分子层中，有的____于整个磷脂双分子层。蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。
表面
部分或全部
贯穿
(3)细胞膜不是静止不动的，而是具有______，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。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。
流动性
细胞膜的流动性与选择透过性
区别
结构特点：具有流动性
功能特点：选择透过性
联系
膜只有具有流动性，才能表现其选择透过性，如果细胞膜中部分蛋白质充当了载体，运输物质进出细胞，只有它是运动的，才能运输物质。
（4）细胞膜的_______还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成的______，或与脂质结合形成的_____，这些糖类分子叫作_____。糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。例如，糖被与细胞表面的_____、细胞间的_________等功能有密切关系。。
外表面
糖蛋白
糖脂
糖被
识别
信息传递
细胞外侧才有糖被，内侧没有。据此，可通过有无糖被来判断细胞的内外。
疑难解释：
1、载体与受体
2、受体与糖蛋白
受体多数为糖蛋白，也有不是糖蛋白的；
糖蛋白也不全是受体
因此，问受体本质时？答案最好是：膜蛋白（蛋白质）
1．科学家在实验中发现，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．蛋白质和脂质　　 D．蛋白质和核酸
C
2．生物膜的“蛋白质—脂质—蛋白质”静态结构模型不能解释下列哪种现象 (　　)
A．细胞膜是细胞的边界
B．溶于脂质的物质能够优先通过细胞膜
C．变形虫的变形运动
D．细胞膜中的磷脂分子呈双层排列在膜中
C
3．关于生物膜结构探索历程的叙述，不正确的是(　　)
A．最初的探索是通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的
B．三层结构模型认为生物膜为静态的统一结构
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是可以运动的
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
4．如图表示细胞膜的流动镶嵌模型，有关叙述不正确的是(　　)
A．具有①的一侧为细胞膜的外侧
B．①与细胞表面的识别有关
C．②是构成细胞膜的基本支架
D．细胞膜的选择透过性与①的种类和数量有关
D
小结