3.1 细胞膜的结构和功能（教学课件）- 高中生物人教版（2019）必修1(共35张PPT)

(共35张PPT)
第一节 细胞膜的结构和功能
1.通过“问题探讨”及分析细胞膜的功能，概述细胞膜作为系统边界的功能。
2.通过分析细胞膜结构模型建立的历程及其他资料，能基于事实和证据进行推 理提出或否定假说(或模型),加深对“模型与建模”的理解，感悟科学在质疑 与创新中不断发展。
3.通过概括、比较不同细胞膜结构模型，说出不同模型的要点，阐释流动镶嵌 模型。
4.通过“脂质体药物”的分析，体会科学知识与解决现实问题之间的密切联系， 增强社会责任感。
学习目标
国家的边界：边防线等 人体的边界：皮肤和黏膜 细胞的边界：细胞膜
(质膜)
一个系统总有它的边界
【联 系生活】生活中你见过细胞膜吗
资料：鸟类的卵细胞是自然 界中较大的细胞，未受精的 鸡蛋中，鸡蛋黄可以看作是 一个卵细胞。
胚盘
卵 白 卵 白
细胞膜的功能
将细胞与外界环境分隔开
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
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
2.据此推断细胞膜作为系统的边界 应该具有什么样的功能
死细胞 活细胞
用台盼蓝染液染色后的
死细胞和活细胞(放大200倍)
控制物质进出细胞
细胞膜的功能特性 选择透过性
细胞膜的控制作用是相对的
抗体、激素、 代谢废物
细胞内 成分
手被烫到，为什么大脑皮层会产生“痛”觉 鼻子接触鲜花，为什么大脑皮层能
产生“香”的感觉 这体现了细胞膜的什么功能
缩手反射 闻花香
问题探讨
靶细胞
化学本质：糖 蛋 白
作用：激素等化学物质
的信号接受
特点：专 一 性(一种受 体只能识别一种或者一
类物质)
今
血管
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。
3 进行细胞间的信息交流
(1)通过细胞分泌化学物质间 接传递信息。
受体
激素 信息分子
内分泌细胞
靶细胞
(2)通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息。
与膜结合的信号
发出信号的细胞 靶细胞 精子和卵细胞之间的识别和结合
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。
胞
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。
(3)相邻两细胞之间形成通道，来传递信息
间 连 丝
☆细胞膜的功能的总结
是 谁 ，隔开了原始海洋的动荡
与外界环境分隔开
是谁，奏鸣了生命的交响
是谁，为我日夜守边防 ——控制物质进出 (1) 物质传递
是谁，为我传信报安康 ——进行细胞间信息交流 (2)接触传递
( 3 ) 通 道传 递
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。
细胞膜的功 能是由它的成分和结构决定的
对细胞膜成分的探索
1.时 间：1895年 人 物：欧文顿 (E.Overton)
实验：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。
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 相似相溶
●不溶于脂质的物质
●溶于脂质的物质
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：
结论：细胞膜中的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
为什么要用哺乳动物的红细胞 来制备出纯净细胞膜呢
因为哺乳动物成熟的红细胞没 有细胞核和众多的细胞器。
亲水性头部
疏水性尾部
磷脂分子示意图
I
CH
I CH
磷酸 O=P=0
甘油
H C、
CH
H C
CH H C
CH
H C
CH
H C
CH
H C
CH
H C
H c
磷脂分子结构式 磷脂分子模型
磷脂分子结构
H C
H c
H c
H C
H C
H c
H C
H C
CH
CH
cH
cH
CH
n
CH
脂肪酸
胆碱
根据磷脂分子的特点，推测磷脂分子在空气-水界 面上
会怎么样铺展
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
亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水
在水中形成的磷脂双分子层模式图
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的表面积的2倍
推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层
1 水
水
359555
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—水界面的表面张力。
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推测：
推测(提出假说):细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
到了20世纪30年代，科学家已经确定细胞膜中存在蛋白质
磷脂最丰富，动物细胞膜含有少量胆固醇
膜功能越复杂，蛋白质种类和数量越多
脂质(约50%)
>蛋白质(约40%) >糖类(约2%~10%)
☆细胞膜的成分
口百分含量%
对细胞膜结构的探索
5 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“暗一亮一暗”的三层结构构成
提出假说： 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
“三明治”静态结构模型有什么不足
实验结论：细胞膜上的蛋白质分子是可以运动的。
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。
6. 197 0年，人鼠细胞融合实验：( 荧光标记技术)
人细胞
红色荧光
染料标记一
膜蛋白
细胞
融合
绿色荧光
染料标记
膜蛋白
小鼠细胞
正在融合 的细胞
37℃
40min
融合细胞
BS BF
PS
PF
蛋白质分子在脂双层上的分布 蛋白质分子在脂双层上的分布
7.物理科学家在低温下将细胞膜切开，升温后暴露两层磷脂之间的 断
裂面(冰冻蚀刻法),发现蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中 。
糖蛋白
磷脂双分子层
磷脂 蛋白质 磷脂
胆固醇
8.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
流动镶嵌模型
时间：1972年
桑格 (S.J.Singer) 和尼克森 (G.Nicolson) 提出了新的生物膜模型——流动镶嵌 模 型，为多数人所接受。
糖蛋白 糖脂
胆固醇
蛋白质
磷脂双分 子层
磷脂分子
糖被
糖蛋白
磷脂双分子层
磷脂分子 蛋白质分子
>糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关 系。
>糖被分布在细胞膜的外侧
糖脂
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。
科学方法——提出假说
补充知识——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。
1. 分 布 ：植物、真菌及大多数原核细胞都有细胞壁
2.成分：植物---纤维素和果胶
细菌- — -肽聚糖
3 . 功能：支持和保护
4 . 性质：无生物活性，是全透性的
OH
CH OH H OH
H OH CH OH
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。
补充知识——细胞壁
CH OH
QH
H OH
F
KoH
CH OH
CH OH
纤维素
CH OH
H
oH
H
—0— oH H
H
OH
OH
H
OH
H
OH
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
脂 质：以磷脂为主
蛋白质：决定了细胞膜的功能 糖 类：形成糖蛋白和糖脂
基本支架：磷脂双分子层
蛋白质：镶嵌或贯穿在双磷脂分子层中 糖类：形成糖蛋白或糖脂
具有一定的流动性
功能
组成 成分
流动 镶嵌 模型
主要内容
结构特点
课堂小结
细 胞 膜
课堂练习
例 1:细胞间信息交流的方式有多种。在哺乳动物卵巢细胞分泌 的雌激素作用于乳腺细胞的过程中，以及精子进入卵细胞的过程 中，细胞间信息交流的实现分别依赖于 ( D )
A. 血液运输，突触传递
B.淋巴运输，突触传递
C.淋巴运输，胞间连丝传递
D.血液运输，细胞间直接接触
课堂练习
例2:下列关于细胞膜的说法正确的是( C )
A.细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同
B.膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的
C.当细胞衰老时其细胞膜的通透性会发生改变
D.成熟的红细胞癌变后，细胞膜上糖蛋白减少，使癌细胞彼此
间黏着性显著增加 力 状 、 刀 四 1H 业 ：
3.磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所
必 修 — P66 组成 的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸
“尾”部是疏水的。请运用相关的化学知识，解
444h 工米些左穴合 L 田而 L 铺屏由的公子
例3:下列对物质跨膜运输方式的叙述正确的是( D )
A.在一定范围内，增大氧气的浓度，主动运输的速率先快后慢
B.主动运输的过程一定需要线粒体提供能量无氧呼吸
C. 离子、氨基酸等都是通过主动运输的方式进入细胞
D.Na+ 排出神经元的方式与神经元释放递质的方式都会使细胞
内的ADP 含量增加
课堂练习
课堂练习
例 4 :某种H*-ATPase 是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用 水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+。① 将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定 pH 的溶液中(假设细胞内的pH 高于细胞外),置于暗中一段时间后，溶液的pH 不变。 ②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组， 一组照射蓝光后溶液的pH 明显降低；另一组 先在溶液中加入H*-ATPase的抑制剂(抑制ATP水解),再用蓝光照射，溶液的pH不
变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是( C )
A.H+-ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H+转运到细胞 外
B.蓝光通过保卫细胞质膜上的H+-ATPase发挥作用导致H+逆浓度梯度跨膜
C.Ht ATPase逆浓度梯度跨膜转运H+所需的能量可由蓝光直接提供
溶液中的自+不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞