3.1 细胞膜的结构和功能 课件 (共28张PPT)2023-2024学年高一生物人教版（2019）必修1

(共28张PPT)
细胞膜的结构和功能
第1节
1.阐明细胞膜的成分和功能
2.阐明流动镶嵌模型的基本内容
3.概述细胞膜结构的探索历程
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。
1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
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.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？
细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。
真是如此嘛？
细胞膜的功能
推测的原始海洋景观图
细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。
意义：保障细胞内部环境的相对稳定。
膜的出现是生命起源过程中至关重要阶段
产生了原始的细胞
1.将细胞与外界环境分隔开
病菌、病毒
代谢废物
分泌物
营养物质
①
②
③
④
①②③表明细胞膜的控制作用具有普遍性；
④有些病毒、病菌也能侵入细胞使生物体患病，表明细胞膜的控制作用具有相对性。
（抗体、激素等）
特点：选择透过性
2.控制物质进出细胞
在多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，它们之间必须保持功能的协调。如图：反射弧和尿液的形成。
意义： 使多细胞生物体作为一个整体完成生命活动。
3.进行细胞间的信息交流
激素
内分泌细胞的激素（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。
（1）通过细胞分泌化学物质间接传递信息。
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
细胞膜上的受体
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。
例如：精子和卵细胞之间的识别和结合。
（2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息。
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。例如：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
（3）相邻两细胞之间形成通道，来传递信息
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
与外界环境分隔开
——控制物质进出
——进行细胞间信息交流
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。
（1）物质传递
（2）接触传递
（3）通道传递
判断下面诗句分别说明了细胞膜的什么功能？
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细胞膜
溶于脂质的物质
不溶于脂质的物质
发现脂质更容易通过细胞膜。
推测（提出假说）：
细胞膜是由脂质组成的
实验：
1.时间：1895年
人物：欧文顿（E.Overton）
用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验。
相似相溶
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？
对细胞膜成分的探索
2. 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，得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中
磷脂含量最多。
探究：依据磷脂分子性质与内外环境，请推测磷脂分子在下列界面中的排布？
在水—空气界面上
在水中：
细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
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。
连续两层排列
3.时间：1925年 人物：荷兰科学家戈特和格伦德尔
实验：从红细胞膜中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，
测得单层分子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成连续的两层
推断：
到了20世纪30年代，科学家已经确定细胞膜中存在蛋白质。
由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低，因此丹尼利和戴维森：
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
4.时间：1935年 人物：英国学者丹尼利和戴维森
实验：细胞膜的张力，发现细胞的表面张力明显低于油一水界面
的表面张力。
推测（提出假说）：
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
注意：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
通过以上的案例你能归纳细胞膜的成分嘛？
对细胞膜结构的探索
无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动
时间：1959年
人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）
实验：在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构构成
“三明治”静态结构模型有什么不足？
把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。
生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构
提出假说：
1970年，人鼠细胞融合实验：荧光标记技术
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
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。
实验结论：细胞膜上的蛋白质分子是可以运动的。
时间：1972年
人物：辛格和尼科尔森
提出：生物膜的流动镶嵌模型
对细胞膜成分和结构的探索历程
1970年荧光标记人鼠细胞融合显示细胞膜具有流动性
19世纪末欧文顿推测膜由脂质组成
20世纪初化学分析得知膜主要成分是磷脂和胆固醇，且磷脂含量最多。
1925年证明细胞膜中的磷脂分子是双层的
1959年电镜观察推测细胞膜为三层静态统一结构
探究膜成分
探究膜结构
60年代观察蛋白质在脂质中的不均等分布
1972年，辛格和尼科尔森提出流动镶嵌模型
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。
流动镶嵌模型的基本内容
磷脂分子
蛋白质
糖蛋白
磷脂双分子层
磷脂分子
①
②
③
观察下图思考：序号处是什么物质 ？
（1）磷脂：磷脂双分子层构成基本支架，具有屏障作用。
（2）蛋白质：分布不均匀，镶在、嵌入、贯穿。
（3）多糖（糖被）：分布在细胞外侧，与细胞识别、信息传递等功能有关。
（4）生物膜的结构特性：一定的流动性
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。
1.分布：
2.成分：
3.功能：
4.性质：
无生物活性，是全透性的
植物、真菌及大多数原核细胞都有细胞壁
植物---纤维素和果胶
细菌---肽聚糖
支持和保护
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。