生物人教版（2019）必修1 3.1细胞膜的结构和功能（共39张ppt）

(共39张PPT)
国家的边界：边防线等
人体的边界：皮肤和黏膜
植物细胞
动物细胞
细胞的边界：细胞膜（质膜）
第1节 细胞膜的结构和功能
第3章 细胞的基本结构
一.细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开
推测的原始海洋景观图
细胞膜保障了细胞__________的相对稳定。
内部环境
使细胞成为___________的系统。
相对独立
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段
一.细胞膜的功能
资料：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。
【思考】为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
死 细 胞
活 细 胞
一.细胞膜的功能
分泌物
废物
CO2、尿素、多余的无机盐等
抗体、激素等物质
水、无机盐、氨基酸、葡萄糖等
营养物质
病毒、病菌
细胞内
有用的物质
×
细胞不需要的物质
不容易
以上说明细胞膜有 性，控制作用是 的
选择透过
相对
2.控制物质进出细胞
一.细胞膜的功能
资料：施莱登和施旺在细胞学说中强调“细胞既是一个相对独立的单位，又和其他细胞构成的整体起作用”。由此说明多细胞生物体的生命活动必须依赖于细胞之间的协调配合才能完成。
【思考】细胞之间是如何实现协调配合的？
【思考】细胞之间信息交流的方式有哪些？
一.细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流
①间接交流：细胞通过分泌化学物质（如激素），与靶细胞的细胞膜表面
的受体结合，将信息传递给靶细胞。
激素
受体
靶细胞
注：并不是所有激素的受体都
在靶细胞膜表面，如性激素的
受体在细胞内。
一.细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流
②直接交流：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。如精子和卵细胞之间的识别和结合。
发出信号的细胞
靶细胞
信号分子
受体
一.细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流
③形成通道进行交流：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。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。
胞间连丝
思考：所有细胞间信息交流都需要膜上的受体？
笔记：通道交流不需要细胞膜上的受体
1.对玉米种子的实验处理和观察现象如下，该实验结果说明（ ）
实验处理 将玉米种子浸泡15小时，从中央纵切后，用稀释红墨水染色 将浸泡的玉米种子煮熟，从中央纵切后，用稀释红墨水染色
实验现象 胚细胞着色浅 胚细胞着色深
A.细胞膜具有流动性
B.红墨水能自由进出玉米细胞
C.细胞膜具有全透性
D.活的细胞膜具有控制物质进出的作用
对位练习
D
对位练习
2.(2020·天津高一期末)下列不属于细胞间信息交流方式的有（ ）
A.精子和卵细胞相互接触完成受精作用
B.内分泌细胞分泌的激素经血液运输并作用于组织细胞
C.细胞膜将细胞与外界环境分隔开
D.植物细胞间有胞间连丝，是植物细胞进行信息交流的方式
C
一.细胞膜的功能
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
【思考】细胞膜的功能是由什么决定的？
(2)通过细胞膜直接接触传递信息
(3)通过细胞间通道传递信息
(1)通过化学物质传递信息
方式
二.对细胞膜成分的探索
1895年，欧文顿发现：
脂溶性物质容易通过细胞膜
提出假说
实验验证
提取哺乳动物成熟红细胞的细胞膜，化学分析表明：主要含有大量磷脂和少量胆固醇。
细胞膜由脂质构成
【思考】为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备
细胞膜？
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。
●
●
不溶于脂质的物质
细胞膜
溶于脂质的物质
二.对细胞膜成分的探索
甘油
脂肪酸
尾部
头部
磷酸衍生物
磷脂分子
极性、亲水
非极性、疏水
①磷脂分子在空气—水界面上
③磷脂分子的内外两侧都是水环境时
②磷脂分子置于
水—苯的混合溶剂中
苯
水
水
水
水
空气
二.对细胞膜成分的探索
(1)为什么两类药物的包裹位置各不相同
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。
二.对细胞膜成分的探索
【思考】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。（P46）
二.对细胞膜成分的探索
【思考】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。（P46）
(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
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。
【思考】磷脂如何排布构成细胞膜？
通过化学分析推论出：磷脂应排列成脂双层
二.对细胞膜成分的探索
化学分析推论
磷脂应排列成脂双层
问题
磷脂在细胞膜中如何排布？
实验结果
实验验证
提取哺乳动物红细胞的细胞膜，化学分析表明主要含有大量磷脂和少量胆固醇。
S1
S2
结论：
细胞膜中磷脂排列为连续的两层
1925年，两位荷兰科学家戈特（E.Goner）和 格伦德尔（F.Grendel)用丙酮从人的红细胞中提取_____，将其在空气—水界面上铺展成单分子层。
脂质
S2＝2S1
【思考】将人的肝细胞中的磷脂全部提取出来，铺成单分子层，其面积是肝细胞表面积的2倍吗？
大大超过2倍，肝细胞具有多种具膜的细胞器和细胞核
二.对细胞膜成分的探索
推测：
人们发现的证据：
油脂滴表面吸附有蛋白质时，表面张力会降低
结论：
细胞膜中磷脂排列成双分子层
1935年，英国学者丹尼利和戴维森发现新问题：
细胞膜的表面张力明显低于油-水界面的表面张力
推测：
细胞膜除脂双层外还有其它成分
细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质等。
科学家陆续测定了不同细胞的生物膜的化学组成，如下表：
二.对细胞膜成分的探索
二.对细胞膜成分的探索
（1）脂质（约占50%）
（2）蛋白质（约占40%）
（3）糖类（占2%～10%）
主要是磷脂，动物细胞膜还有少量的胆固醇
主要成分
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量就越多。
细胞膜的功能主要与蛋白质有关
与蛋白质/脂质结合形成糖蛋白/糖脂
细胞膜成分的小结：
脂质和蛋白质等成分如何组成细胞膜的呢？
三.对细胞膜结构的探索
(1)1959年，罗伯特森
①方法：在电子显微镜下观察细胞膜。
②现象：细胞膜呈现清晰的___________的三层结构。
③结论：所有的细胞膜都由_____________________三层结构构成，是一种_____的统一结构。
暗—亮—暗
蛋白质—脂质—蛋白质
静态
蛋白质
磷脂双分子层
分析：“三明治模型”的静态结构模型不能解释哪些功能？
三.对细胞膜结构的探索
(2)1970年，人鼠细胞融合实验
①方法：________法(如图)。
②现象：
a．开始：一半发________，另一半发________。
b．在37 ℃下经过40 min后两种颜色的荧光________。
c．结论：细胞膜具有______。
荧光标记
绿光荧光
红色荧光
均匀分布
流动性
(3)1972年，辛格和尼科尔森
①方法：新的观察和实验证据。
②结果：提出为大多数人所接受的____________。
流动镶嵌模型
三.对细胞膜结构的探索
【自主学习】
阅读教材P44—P45关于流动镶嵌模型的基本内容，回答下列问题：
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？
4.什么叫糖蛋白？有什么功能？
三.对细胞膜结构的探索
流动镶嵌模型的基本内容:
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
糖蛋白
糖脂
糖被
细胞膜外
细胞膜内
a. 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。
磷脂双分子层
三.对细胞膜结构的探索
流动镶嵌模型的基本内容:
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
糖蛋白
糖脂
糖被
细胞膜外
细胞膜内
b.蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中：有的 在磷脂双分子层表面，
有的部分或全部 ，有的 于整个磷脂双分子层。
这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。
镶
嵌入
贯穿
三.对细胞膜结构的探索
流动镶嵌模型的基本内容:
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
糖蛋白
糖脂
糖被
细胞膜外
细胞膜内
c.细胞膜具有 :表现为磷脂分子可以侧向自由移动，
膜中的蛋白质大多也能运动。细胞膜的流动性对细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。
一定的流动性
三.对细胞膜结构的探索
流动镶嵌模型的基本内容:
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
糖蛋白
糖脂
糖被
细胞膜外
细胞膜内
d.糖被：细胞外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成糖蛋白，与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫糖被。
糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递、保护等功能有密切关系。
三.对细胞膜结构的探索
流动镶嵌模型的基本内容:
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
糖蛋白
糖脂
糖被
细胞膜外
细胞膜内
拓展：细胞膜的组分并不是不可变的，正常细胞癌变后，细胞膜产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质，以此可以作为细胞是否癌变的指标。
癌细胞膜表面的糖蛋白减少使癌细胞容易转移
三.对细胞膜结构的探索
流动镶嵌模型的基本内容:
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
糖蛋白
糖脂
糖被
细胞膜外
细胞膜内
【思考】既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？（P45）
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。
三.对细胞膜结构的探索
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。
【思考1】请你从结构与功能相适应的角度分析细胞膜的结构
1.将细胞和外界环境分开
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
磷脂双分子层——屏障作用
膜转运蛋白（细胞膜上起运输作用的蛋白质）和磷脂双分子层
糖被
1.存在部位:
细胞的最外层
2.主要成分：
植物：
纤维素和果胶
细菌：
肽聚糖
3.功能：
对细胞起支持、保护作用。
由于细胞壁是全透性的，对物质没有选择性，无法在细胞壁内制造一个稳定的内部环境，故细胞壁不是系统的边界。
真菌：
几丁质
【思考2】为什么细胞壁不是细胞的边界？
【思考3】有人在实验时发现：在一定温度下，细胞中的脂质分子均垂直排列于膜表面；当温度升高到一定程度时，细胞膜中的脂质分子有75%
排列不整齐，细胞膜的厚度变小，表面积扩大，对离子和分子的通透性提高，据有关内容解释上述现象。
温度可影响分子的运动速率，从而影响膜的流动性。
温度较高，膜流动性较大，有利于生命活动的进行，
但是温度过高，膜的流动性过大，甚至破坏膜的结构，
反而不利于生命活动的正常进行。
构成细胞膜的磷脂分子是可以运动的，细胞膜具有一定的流动性。
细 胞 膜
成分与结 构
功 能
2.控制物质相对进出
3.信息交流
1.将细胞与外界分隔
脂 质
蛋白质
糖 类
磷脂双分子层-基本支架
镶、嵌入、贯穿
糖蛋白、糖脂
功能特点
结构特点
（选择透过性）
（一定的流动性）
课堂小结
对位练习
1.(2022·湘豫名校联考)细胞膜是系统的边界，下列相关叙述正确的是(　　)
A.镶嵌在磷脂双分子层中的蛋白质都能移动
B.癌细胞膜表面的糖蛋白增多使癌细胞容易转移
C.电子显微镜下可观察到细胞膜的流动镶嵌模型
D.细胞间的信息交流大都与细胞膜的结构和功能有关
D
2.如图为细胞膜的流动镶嵌模型。下列各项中，不是细胞膜中磷脂
分子形成双层结构原因的是（ ）
A.磷脂分子有亲水的头部
B.磷脂分子有疏水的尾部
C.细胞膜内外环境都是水环境
D.使细胞膜结构更加坚固
D
对位练习
3.对细胞膜成分和结构的探索经历了漫长的过程，下列结论或假说对应错误
的是（ ）
A.根据脂溶性物质更易通过细胞膜推测细胞膜是由脂质组成的
B.根据提取哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层的面积是该红
细胞表面积的2倍，推测细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层
C.根据电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯特森认为所有
的细胞膜都由脂质—蛋白质—脂质三层结构构成
D.小鼠细胞—人细胞融合实验可证明细胞膜具有流动性
C
对位练习
4.(2022·襄阳五中调研)下图为生物膜的流动镶嵌模型示意图，①～⑤表示组成生物膜的物质。请回答：
(1)流动镶嵌模型中的基本支架是_______________，人、鼠细胞融合实验表明了生物膜具有__________的结构特点。生物膜具有该特点的原因是 。
磷脂双分子层
流动性
磷脂分子可以侧向自由移动，大多数蛋白质分子也可以运动
对位练习
(2)若此细胞为植物细胞，则细胞壁位于图中的________(填“A侧”或“B侧”)
(3)与细胞识别有密切关系的是________，有关的细胞间信息交流的方式有_____________________________________________________________________
_______________________________________________________。
(4)磷脂双分子层使许多分子和离子不能随意出入细胞，[　]________控制着某些分子和离子的出入，使生物膜具有____________的功能特点。生物膜功能的复杂程度与________________________有关。
A侧
糖被
通过化学物质实现细胞间间接的信息交流；通过细胞膜的直接接触实现细胞间直接的信息交流；通过两个细胞间形成通道进行信息交流
④
蛋白质
选择透过性
蛋白质的种类和数量