3.1 细胞膜的结构和功能 课件(共31张PPT)

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本节聚焦：
1.细胞膜有哪些主要功能？
2.流动镶嵌模型的基本内容是什么？
3.通过对细胞膜结构的探索历程分析，你对科学的过程和方法有哪些领悟？
第1节 细胞膜的结构和功能
生活经验：怎样发现有细胞膜的存在？
变形虫体内注入伊红,伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞,这说明了什么？
细胞作为一个完整的系统，它有边界：细胞膜
比较不同细胞，观察是否具有细胞膜？
一、细胞膜的功能
原始地球环境
产生了原始的细胞
膜的出现是生命起源过程中至关重要阶段
1. 将细胞与外界环境分隔开
（保障细胞内部环境的相对稳定）
2.控制物质进出细胞
问题探讨P40
1、为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
一、细胞膜的功能
生命观念之结构与功能观
结构决定功能；结构与功能相适应。
用台盼蓝染液染色后的
死细胞和活细胞（放大200倍）
内分泌细胞
靶细胞
激素
血管
靶细胞
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
高等植物细胞之间通过胞间连丝进行信息交流
分泌细胞（分泌激素）通过体液与靶细胞之间的联系
精子和卵细胞之间直接识别
胞间连丝
3、进行细胞间的信息交流
阅读课本P41的内容，细胞间信息交流的方式。
（1）通过细胞分泌化学物质间接传递信息。
（2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息。
（3）相邻两细胞之间形成通道，来传递信息
一、细胞膜的功能
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。
植物细胞的细胞壁
为什么细胞壁不是植物细胞的边界？
细胞壁对要进出细胞的物质没有选择性（即全透性），
它不能保证细胞内部的稳定。
成分：纤维素和果胶
功能：支持和保护
啊，伟大的细胞膜呀！
没有你，我会是何等模样！
——进行细胞间信息交流
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。
将细胞与外界环境隔开
——控制物质进出细胞
归纳总结
一、细胞膜的功能
细胞膜的功能是由细胞膜的结构和成分决定的，
但细胞膜具有什么样的结构和成分呢？
回到19世纪重温科学发现之旅……
科学家对细胞膜成分的探索历程
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细胞膜
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
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探究一：1895年，欧文顿选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的实验。发现：可溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜。
如果你是欧文顿，你能得出怎样的结论呢？
膜是由脂质组成的
→ 提出假说
1、最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和检测？
对现象的推理分析
亲水头部
疏水尾部
如果有一个水槽，把磷脂分子铺在水面上，磷脂分子将如何在水—空气界面上排布？
与水亲和的亲水头部分布在水中，而两条疏水尾与水不亲和，因此受到水分子的排斥而朝向空气中。
动动手
空气
水
如果搅动水槽中的水，迫使磷脂分子进入水溶液中，磷脂分子在水溶液中又将如何分布？
磷脂分子的疏水尾由于受到斥力而自发的聚集起来，形成一个脂分子团，亲水头部向外，疏水尾部朝内。
动动手
水
正常情况下细胞膜一般处于什么环境？
磷脂分子形成两层分子，亲水头部分别在两侧朝向外部的水溶液，疏水尾部相对排列在内。
动动手
理论需要实验的支持！
探究二：1925年，两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，将提出的脂质在空气—水界面上铺成单分子层，测得其单分子层所占的面积相当于所用的红细胞表面积的2倍。
水层
空气
结论：细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。
磷脂双分子层
2、为什么磷脂在空气——水界面上铺展成单分子层 而科学家如何从这一现象推导出
“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的？
因为磷脂分子的“头部”亲水,尾部疏水,所以在水一空气的界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触,“尾部”则朝向空气的一面。
科学家因测得从红细胞中提取的脂质,铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍,才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。
3、磷脂分子在水中能自发地形成双分子层，你如何解释这一现象？
由此，你能否就细胞膜是由磷脂分子双分子层构成的原因作出分析？
由于磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”,在水溶液中,朝向水的是头部,尾部受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时,磷脂分子的尾部相对排列在内侧,头部则分别朝向两侧水的环境,形成磷脂双分子层。
细胞的内外环境都是水溶液,所以细胞膜磷脂分子的头部向着膜的内外两侧而尾部 相对排在内侧,形成磷脂双分子层。
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？
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。
20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶分解。
该实验说明了什么问题？
膜的主要成分是脂质和蛋白质
二、细胞膜的成分:
脂质（约50%）
蛋白质（约40%）
糖类（约2%-10%）
磷脂最丰富
动物细胞膜含有少量胆固醇
细胞膜中含有的元素主要有：
糖蛋白具有识别作用
C、H、O、N、P
细胞外
细胞内
细胞膜
蛋白质
问题：哪种成分决定了细胞膜的主要功能？
蛋白质在行使功能时起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多。
细胞膜成分异常改变
预示着细胞可能发生了病变
“细胞膜”与生活的联系
探究三：1959年，J.D.Robertsen根据电镜下观察到“蛋白质－脂质－蛋白质”
“蛋白质－脂质－蛋白质”的静态模型是否有缺陷，应如何修正？
“三明治”结构模型
探究三：荧光染料标记实验
诱导
融合
人细胞
鼠细胞
荧光标记 蛋白质
1970年，Frye和Edidin
人-鼠细胞融合实验
细胞膜的结构特点：具有流动性
40分钟后
370C
荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验
根据已有的生物知识或生活经验，你能列举哪些证明细胞膜具有流动性的证据。
①白细胞吞噬细菌的过程；②变形虫的伪足运动现象；③受精时细胞的融合过程；④动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程；
1972年，辛格（S. J. Singer）和尼克尔森（G. Nicolson）根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，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。
提出大多数人接受的流动镶嵌模型
1、生物膜的主要成分：
2、生物膜的基本支架：
5、生物膜的结构特点：
蛋白质分子和磷脂分子
磷脂双分子层
具有一定的流动性
4、糖被的功能：
保护、润滑、识别等
三、流动镶嵌模型的基本内容
3、蛋白质在脂质上的分布方式有：
镶在表层、嵌入双分子层、横跨双分子层
6、生物膜的功能特点：
具有选择透过性
细胞膜的组成、结构与功能的关系
磷脂双分子层
磷脂分子+蛋白质分子+糖类
流动性
糖蛋白
选择透过性
信息交流
（细胞识别）
边界作用
控制物质进出
组成
镶嵌、横跨
分布
部分
物质基础
组成
可流动
导致
保证
体现
跨膜运输正常进行
结构
决定
功能
课堂总结