生物人教版（2019）必修1 3.1细胞膜的结构和功能（共28张ppt）

(共28张PPT)
第3章 细胞的基本结构
第1节细胞膜的结构和功能
学习目标 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。
细胞作为一个基本的生命系统，它的边界是？
细胞膜，也叫质膜。
写在前面
用台盼蓝染液染色
后放大的的细胞
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。
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：细胞膜做为细胞的边界，应该具有什么功能？
1、活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，因此活细胞不被染色。
死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。
2、细胞膜做为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。
植物细胞的边界是什么呢？为什么？
拓展提升
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。
植物细胞的边界是细胞膜。
主要功能：支持和保护
特性：全透性
一、细胞膜的功能
1、将细胞与外界环境分隔开
原始地球环境
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。
细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。
一、细胞膜的功能
2、控制物质进出细胞
细胞膜
细胞外
细胞内
水、无机盐、氨基酸、葡萄糖等营养物质
细胞内
核酸
对细胞有害物质病毒、病菌
抗体、激素、代谢废物（CO2、尿素等）
注意：细胞膜的控制作用是相对的。
环境中一些对细胞有害的物质有可能进入：有些病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病。
（具有选择透过性）
一、细胞膜的功能
3、进行细胞间的信息交流
（1）通过化学物质传递信息
血管
内分泌细胞
靶细胞
激素
受体
例子：激素的作用：内分泌细胞分泌的激素，随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞
靶细胞：接受信号的细胞
受体：靶细胞膜上与信号特异性结合的位点
一、细胞膜的功能
3、进行细胞间的信息交流
（2）通过细胞膜直接接触传递信息。
举例：
精子和卵细胞之间的识别和结合
发出信号的细胞
信号分子
靶细胞
受体
一、细胞膜的功能
3、进行细胞间的信息交流
（3）通过通道交流和识别
举例：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
细胞
细胞
通道
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。
二、细胞膜成分的探索
细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的，但细胞膜非常薄，即使在高倍显微镜下依然难以看清它的真面目，人们对细胞膜化学成分的认识经历了很长的过程。
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
二、对细胞膜成分的探索
科学家 探索内容 结论或假说
1985年 欧文顿 溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜； 不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜
20世纪初 制备出哺乳动物成熟红细胞的纯净细胞膜，进行化学分析
细胞膜是由脂质组成的
组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多
二、细胞膜成分的探索
目的：为了进一步确定细胞膜中脂质成分的类型。
实验：利用哺乳动物成熟的红细胞，通过一定方法制备出纯净的细胞膜，并对细胞膜进行化学成分分析。
探究二：
思考：为什么哺乳动物成熟的红细胞能制备出纯净的细胞膜？
？
因为哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器。
. 将红细胞置于蒸馏水中，使其吸水涨破，然后离心、过滤
发现：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
二、细胞膜成分的探索
想一想
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？
亲水头部（磷酸）
疏水尾部（脂肪酸）
二、细胞膜成分的探索
想一想
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部。
二、对细胞膜成分的探索
科学家 探索内容 结论或假说
戈特 和 格伦德尔 把从红细胞提取的脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得単分子层的面积恰好是红细胞表面积的2倍
丹尼利 和 戴维森 细胞的表面张力明显低于油—水界面的 表面张力。人们已经发现油脂滴表面如果附有蛋白质则表面张力会降低
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，可能还附有蛋白质。
二、细胞膜成分的探索
细胞膜的成分:
脂质（约50%）
蛋白质（约40%）
糖类（约2%-10%）
磷脂（主要）
胆固醇（存在于动物细胞膜）
（1）细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，还有少量糖类
（2）在组成细胞膜的脂质中，______最丰富，还有少量胆固醇
（3）功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
磷脂
三、细胞膜结构的探索
探究I：
1959年，罗伯特森在电镜下观察到细胞膜清晰的暗 - 亮 - 暗的三层结构。
于是提出细胞膜模型的假说：所有细胞膜都是由蛋白质 - 脂质 - 蛋白质组成，他把细胞膜描述为静态的统一结构。
“蛋白质－脂质－蛋白质”的静态模型是否有缺陷？应如何修正？
三、细胞膜结构的探索
细胞膜是静态的？
细胞的生长过程
变形虫的运动
三、细胞膜结构的探索
探究II：
荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验
诱导
融合
人细胞
鼠细胞
荧光标记 蛋白质
40分钟后
370C
实验结果表明：细胞膜具有一定流动性（结构特点）
. 温度会影响膜的流动性
3.时间：1972年
科学家：辛格(S.J.Singer)
尼科尔森(G.Nicolson)
提出假说：细胞膜的流动镶嵌模型。
二、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。
三、流动镶嵌模型的基本内容
1.成分：磷脂、蛋白质、糖类
2.结构模型
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
糖蛋白
糖脂
糖被
磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架；蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中；糖类分子（也叫糖被）分别和蛋白质分子或与脂质结合形成糖蛋白、糖脂。
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
糖蛋白
糖脂
糖被
三、流动镶嵌模型的基本内容
据图分析细胞膜的流动镶嵌模型中各成分的作用
（1）磷脂：磷脂构成双分子层成为细胞膜的基本支架。
（2）蛋白质：在物质运输等方面具有重要作用。
（3）糖类(糖被、糖脂、糖蛋白)：与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。
三、细胞膜结构的探索
流动镶嵌模型
基本内容：
细胞膜的结构特点：具有流动性
1.细胞膜主要有磷脂分子和蛋白质分子构成。
2.磷脂双分子层是膜的基本支架。
3.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其中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，与物质运输有关。
4.细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要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。
细胞膜的功能特点：具有选择透过性
细胞膜的功能
将细胞与外界环境分隔开
控制物质进出细胞
进行细胞间的信息交流
细胞膜的成分 脂质（磷脂）50%，蛋白质40%，糖类2%—10%
细胞膜成分和结构的探索历程
流动镶嵌模型的基本内容
（1）磷脂双分子层
（2）蛋白质分子
（3）糖被
（4）结构特性
（5）功能特性
（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
课堂总结
四：流动镶嵌模型
磷脂分子
蛋白质
糖蛋白
磷脂双分子层
磷脂分子
观察下图思考讨论
①
②
③
④
（1）图中①
名称：
地位：
特点：
磷脂双分子层
基本支架
具有屏障作用，磷脂分子可以侧向自由移动
（2）图中②
名称：
蛋白质分子
存在形态：
镶，嵌，贯穿
特点
大多数蛋白质可以运动。
（3）图中③
作用
名称
与细胞识别、细胞间的信息传递等有关
（4）生物膜的结构特性：
流动性
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。
（5）生物膜的功能特性：
选择透过性
糖被
细胞膜上糖类分子，与蛋白质分子结合成糖蛋白（如④ ），与脂质结合成糖脂
位于细胞膜外侧
位置