3.1 细胞膜的结构和功能 课件【新教材】人教版(2019)高中生物必修一(共32张PPT)

(共32张PPT)
3.1
细胞膜的结构和功能
第1 点
细胞膜的功能
边界
一个国家有陆地、海域、领空的边
界；使人体内部与外界分隔的皮肤 和黏膜，是人体的边界。
系统的边界对系统的稳定至关重要。
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)。
将细胞与外界环境分隔开
在生命起源的过程中，原始海洋中
的有机物逐渐聚集并且相互作用，
进化出原始的生命。在原始海洋这
盆“热汤”中，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。
细胞膜保障了内部环境的相对稳
宁
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，细胞膜作为细胞的边
界，应该具有什么功能
问题探讨
控制物质的进出
对细胞有害 的物质
病菌、病毒等
控制↓相对性
核酸等重要 成分
抗体、激素等 物质、细胞产 生的废物
营养物质
外 内
内分泌细胞分泌的激素(如胰岛素),随血液到达 1全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将 i信息传递给靶细胞。
进行细胞间的信息交流
发出信号的细胞 靶细胞
相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递
1给另一个细胞。例如，精子和卵细胞之间的识别和
i 结合。
进行细胞间的信息交流
与膜结合的信号
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 i过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。
进行细胞间的信息交流
细胞膜的功能是由它
的成分和结构决定
的。
结构和功
能相适应
第2 点
细胞膜的功能
1895年，欧文顿(E.Overton)
用500多种化学物质对植物细 胞的通透性不一样：溶于脂质 的物质，容易穿过细胞膜；不 易溶于脂质的物质，不容易穿 过细胞膜。
据此推测：
细胞膜是由_ 脂质 _组成的。
对细胞膜成分的探索
为了进一步确定细胞膜中脂质
成分的类型，科学家利用动物 的卵细胞、红细胞、神经细胞 等作为研究材料，并利用哺乳 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。
对细胞膜成分的探索
1925年，两位荷兰科学家戈特
(E.Gorter) 和格伦德尔(F. Grendel) 用丙醇从人的红细 胞中提取脂质，在空气一水界 面上铺展成单分子层，测得单 层分子的面积恰为红细胞表面 积的2倍。
由此推断出：
细胞膜中的磷脂分子必然排列
为连续的两层。
对细胞膜成分的探索
1935年，英国学者丹尼利(J.
F.Danieli) 和戴维森(H.Dav son) 研究了细胞膜的表面张 力明显低于油一水界面的表面 张力。由于人们已发现了油脂 滴表面如果附着蛋白质成分则 表面张力会降低。
因此丹尼利和戴维森推测细胞
膜除含脂质分子外，可能还附 着 蛋 白 质。
对细胞膜成分的探索
1. 最初对细胞成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分 的提取与检测
2. 根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气—水界面上铺展成单层分 子层 科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这 一结论的
3. 磷脂分子在水中能自发地形成双分层，你如何解释这一现象 由此，你 能否就细胞膜是由磷脂双分子层构成的原因作出分析
如果将磷脂分析置于水一苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布
讨论：对细胞膜成分的探索
主要是磷脂和胆固醇，其 中磷脂的含量最为丰富， 大多为卵磷脂和脑磷脂。
功能主要由蛋白质来承
担。功能越复杂，蛋白质 的种类和数量越多。
糖蛋白，具有保护、润滑 和识别的作用；糖脂
脂质
蛋白质 糖类
糖类
2%-10%
蛋白质 40%
脂质
50%
脂质，50
细胞膜的成分
第 3 点
对细胞膜结构的探索
20世纪40年代，推测只是两边各覆盖着蛋白
质。
1959年，罗伯特森(J.D.Robertson) 在
电镜下看到了细胞膜清晰的暗一明一暗三层 结构，他结合其他科学家的工作，大胆提出 了细胞膜模型的假说：所有的细胞膜都是由 蛋白质一脂质一蛋白质三层结
构构成，电镜下看到的，中间
的亮层是脂质分子，两边是蛋
白质。他把细胞膜描述为静态
的统一结构。
探索历史
√ 1895年欧文顿：膜是由
脂质组成的。
√ 1925年戈特和格伦德
尔：膜中的磷脂分子必 然排列为连续的两层。
√ 1935年丹尼利和戴维 森：除含脂质分子外， 可能还附着蛋白质。
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。
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
科学方法：提出假说
20世纪60年代以后，人类对这一模型的异议
增加了。不少科学家对细胞膜是静态的观点 提出了质疑：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。
1970年科学家用银绿色荧光染料标记小鼠细
胞表面的蛋白质分子，用红色荧光的染料标 记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和 人细胞融合。这两种细胞刚融合时，融合细 胞一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在
探索历史
√ 1895年欧文顿：膜是由脂质 组成的。
√ 1925年戈特和格伦德尔：膜
中的磷脂分子必然排列为连 续的两层。
√ 1935年丹尼利和戴维森：除 含脂质分子外，可能还附着 蛋白质。
√ 1959年罗伯特森：蛋白质—
脂质—蛋白质三层结构构
成。
37℃下经过40min, 两种颜色的荧光均匀分 布。
探索历史
√ 1895年欧文顿：膜是由脂质 组成的。
√ 1925年戈特和格伦德尔：膜
中的磷脂分子必然排列为连 续的两层。
√ 1935年丹尼利和戴维森：除 含脂质分子外，可能还附着 蛋白质。
√ 1959年罗伯特森：蛋白质—
这一实验及以及相关的 其他实验证据表明，细 胞膜具有流动性。
在新的观察和实验证据
的基础上，又有学者提 出了一些关于细胞膜分 子的结构模型。其中， 1972年，辛格(S.J.Si nger) 和尼克尔森(G. Nicolson) 提出的流动 镶嵌模型为大多数人所 接受。
脂质—蛋白质三层结构构 成。
1ateral diffusion of membrane
proteins
Artificially induced
cell fusion
Mouse cell
Human eell
探索历史
√ 1895年欧文顿：膜是由脂质组 成的。
√ 1925年戈特和格伦德尔：膜中
的磷脂分子必然排列为连续的两 层。
√ 1935年丹尼利和戴维森：除含
脂质分子外，可能还附着蛋白 质。
√ 1959年罗伯特森：蛋白质一脂
质一蛋白质三层结构构成。
√ 1972年，辛格和尼克尔森：流动
镶嵌模型
第 点
流动镶嵌模型的基本内容
磷脂双分子层是膜的基本支架，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。
细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成 的。
蛋白质分子以覆盖、镶嵌、贯穿三种方式和 磷脂双分子层联系，大多数可以流动。
基本内容
项目 流动性
选择透过性
主要 表现 生物膜中的蛋白质个脂质分子在膜 中可作为多种形式的移动，膜整体 也可以流动
细胞膜选择的小分子、离子可以通 过，其他小分子、离子、大分子物 质则不能通过。
结构 基础 磷脂分子具有流动性，大多数蛋白 质分子也可以运动
膜上蛋白质的种类和数量不同
区别 流动性是膜的结构特点
选择透过性是膜的功能特性
实例 变形虫的变形运动、细胞融合、胞 吞、胞吐
植物对离子的选择性吸收、肾小管 的重吸收
联系 流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性 凡是影响磷脂分子和蛋白质分子活性的因素(温度、pH、蛋白酶、脂溶 剂等),均能够影响的流动性，影响膜的选择透过性
流动性和选择透过性
组成
细胞膜分子、结构和功能的关系
磷脂双分子层
外个侧
镶贯糖蛋白
嵌穿 部分
信息交流
与外界环境分隔开
控制物质进出细胞
选择透过性
磷脂+蛋白质+糖类组 成结构决定 功能
种类和数量
保证
具有
流动性
跨膜运输 正常进行
物质基础
体现
一 、概念检测
1.基于对细胞膜结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。
(1)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的。( )
(2)细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入，而对细胞
有害的物质则不能进入。( )
(3)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞。( )
练习与应用
2.细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是( )
细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜
3.由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜
C. 细胞膜的蛋白质分子有物质运输功能
D. 细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型
练习与应用
二、拓展应用
1.在解释不容易理解的陌生事物时，人们常用类比的方法，将陌生的事物
与熟悉的事物作比较。有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行类比：窗纱 能把昆虫挡在外面，同时窗纱的小洞又能让空气进出。你认为这种类比有 什么合理之处，有没有不妥当的地方
练习与应用
2.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。
(1)为什么两类药物的包裹位置各不相同
(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
练习与应用
感谢聆听
复习本节课的知识点