3.1 细胞膜的结构和功能课件(共30张PPT)人教版生物必修1

(共30张PPT)
第三章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能
国家的边界：边防线等
人体的边界：皮肤和黏膜
细胞（系统）的边界——细胞膜（质膜）
植物细胞
动物细胞
课堂导入
细胞的边界是什么？
注意：有细胞壁的细胞中，细胞（系统）的边界仍是细胞膜。
体验活动一：感受细胞膜：
没有受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可以看作是一个卵细胞。用手轻触或吸管扎鸡蛋黄，感受卵黄膜的柔软度、颜色等，感受细胞膜的存在。
学习目标
1
2
3
通过对细胞膜流动镶嵌模型的学习，培养模型与建模的科学思维方式。
通过学习细胞膜成分和结构的探索历程，培养科学探究能力。
通过对细胞膜的功能、组成和结构的学习，形成结构与功能相适应的生命观念。
探究一：细胞膜的功能
古细菌
（一）将细胞与外界环境分隔开
细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，使细胞成为相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。
推测的原始海洋景观图
草履虫
营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）
不需要、有害的物质（如细菌、病毒等）
抗体、激素等
细胞合成并分泌
废物（CO2、尿素等）
细胞代谢产生
探究一：细胞膜的功能
（二）控制物质进出细胞
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。
受体
血管
（1）化学物质传递信息
（内分泌）细胞分泌的激素（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面受体结合，将信息传递给靶细胞。
（三）进行细胞间的信息交流
探究一：细胞膜的功能
例1.人体注射卡介苗后，经过免疫细胞的识别等过程，血液中会出现抗结核杆菌的抗体。抗体的出现体现了细胞膜的哪一种功能？( )
A．控制物质进出细胞 　　B．将细胞与外界环境分隔开
C．排泄功能 　　 D．进行细胞间的信息交流
例2.细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（ ）
A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸
细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的
结构与功能相适应
那就让我们穿过时空隧道，跟随科学家的脚步来探索细胞膜成分。
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4
探究二：对细胞膜成分的探索
合作探究：请自主阅读课本P42页的内容，小组合作完成对细胞膜成分的探索历程。3min
1895年欧文顿做了什么实验？实验现象是什么？
欧文顿提出了什么假说？谁用什么方法证明了他的假说？
1925年科学家们做了什么实验？得出了什么结论？
1935年谁做了什么实验？得出了什么结论？
我是欧文顿，经过上万次
实验我发现……
细胞膜
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
相似相溶原理
探究二：对细胞膜成分的探索
1.欧文顿（E.Overton）实验
推测：
细胞膜是由脂质组成的
实验：细胞膜的制备
（1）原理：动物细胞放在清水里，细胞吸水胀破，内容物流出即可离心得到细胞膜
（2）材料：哺乳动物的成熟红细胞
二
对细胞膜成分的探索
2.对细胞膜脂质成分分析
细胞膜化学分析：
组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多
探究二：对细胞膜成分的探索
3.磷脂的结构
合作探究1：请根据磷脂分子的特点猜测其在空气与水界面上分布的模型。2min
磷脂分子结构式
磷脂分子模型
头部亲水
尾部疏水
磷脂分子示意图
探究二：对细胞膜成分的探索
3.磷脂的结构
磷脂分子在空气与水界面上分布的模型
（1）实验过程：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。
S1
S2
探究二：对细胞膜成分的探索
4.荷兰科学家戈特和格伦德尔
（2）推断：_______________________________________
细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层。
合作探究2：细胞内外为液体环境。请尝试着大胆的推测如果在细胞膜的两侧都有水的环境中，两层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
水
水
探究二：对细胞膜成分的探索
3.磷脂的结构
在细胞膜的两侧都有水的环境中磷脂分子的排布
(1)实验：研究细胞膜的张力。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作如下推测：
细胞膜除含有脂质分子外，还可能附有蛋白质。
探究二：对细胞膜成分的探索
5.英国学者丹尼利和戴维森
脂质
占总质量的50%
蛋白质
占总质量的40%
糖类
占总质量的2%-10%
(1)组成细胞膜的脂质中磷脂最丰富，动物细胞膜含有少量 胆固醇；
(2)功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多。
归纳总结：
细胞膜的成分
例3.科学家将哺乳动物成熟的红细胞放入蒸馏水中，造成红细胞破裂，出现溶血现象，再将溶出细胞外的物质冲洗掉，剩下的结构在生物学上称为“血影”，其主要成分是（　　）
无机盐、蛋白质 B. 蛋白质、糖类
C. 脂肪、蛋白质 D. 脂质、蛋白质
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探究三：对细胞膜结构的探索
合作探究：请自主阅读课本P43页的内容，小组合作完成对细胞膜结构的探索历程。3min
20世纪60年代以后，人们提出什么质疑？
1970年科学家做了什么实验？他们得出了什么结论？
1972年桑格和尼克森在什么基础上提什么观点？
20世纪学者的推测是什么？1959年罗伯特森发现了什么？
2.“三明治”结构模型
所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—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，两边的暗层是蛋白质分子。
1959年，我在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，结合其他科学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说：
我把细胞膜描述为静态的统一结构。
探究三：对细胞膜结构的探索
1.20世纪40年代，有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。
细胞膜结构的电镜照片
蛋白质
脂质
蛋白质
我是罗伯特森
细胞生长
变形虫摄食纤毛虫
细胞分裂
细胞膜的静态模型难以解释以下现象：
因此，细胞膜不可能是静态的。
3.人-鼠细胞融合实验
1970年，科学家用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，将人细胞和小鼠细胞融合。
探究三：对细胞膜结构的探索
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。
流动镶嵌模型的基本内容：
1.细胞膜的基本支架：
磷脂双分子层
2.蛋白质在脂质上的分布方式：
有的镶在磷脂双分子层表层、
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。
3.细胞膜的结构特点：
具有一定的流动性（构成膜的磷脂分子可以侧向
自由移动，膜中蛋白质大多也能运动。）
4.细胞膜的功能特性：
具有选择透过性
5.糖被：
细胞膜外表面，有糖类分子与蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。与细胞识别、细胞间的信息交流有关。
例4.下图是某肌肉细胞细胞膜的亚显微结构模式图，①~③表示物质。下列有关说法错误的是（　　）
A．②③在细胞膜上是可以运动的
B．细胞识别与物质①有关
C．②在细胞膜上的分布是不均匀的
D．细胞中③的单分子层面积等于该细胞表面积的两倍
【制作细胞膜生物模型】
要求：
1. 利用橡皮泥、彩纸等可利用的材料制作细胞膜的结构模型。
2. 时间为5分钟，小组合作完成 。
3. 制作完，讲台或黑板展示。
制作细胞膜模型(成果展示)
【当堂达标】
要求：
1. 4分钟，独立完成 。
2. 做完后，小组内进行讨论。
【总结提升】
要求：
小组内共同总结，
小组间进行资源共享。
科学探究永无止境，科学家对细胞膜的研究从没有停止过，从20世纪60年代至今，有4项诺贝尔奖与细胞膜相关；随着科技手段、科学思维的进步，人类对自然界的认识日益更新，对膜的研究将更加细致入微......
寄语：路漫漫其修远兮，
吾将上下而求索！