3.1细胞膜的结构和功能第一课时课件(共34张PPT)高中生物学 人教版（2019）必修一

(共34张PPT)
细胞的基本结构
第3章
第1节　细胞膜的结构和功能
第一课时
第3章 细胞的基本结构
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？
活细胞的细胞膜具有选择透过性，染料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，细胞膜作为系统的边界，应该具有什么功能？
细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出的功能。
一.细胞膜的功能
国家的边界：边防线等
人体的边界：皮肤和黏膜
一个系统总有它的边界
细胞的边界：细胞膜
（质膜）
一.细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开
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
新鲜的苋菜叶泡进水中，水一般不会变红，但高温炒熟的苋菜中却有红红的汤汁，这可能是因为什么？
选择透过性
相
对
性
活细胞膜具有控制物质进出细胞的功能
一.细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流
物质传递（如胰岛素）
接触传递（如精卵识别和结合）
通道传递（如高等植物的胞间连丝）
细胞间信息交流一定都需要受体吗？
否，如胞间连丝
二.对细胞膜成分的探索
阅读教材42-44页“对细胞膜成分的探索”和“对细胞结构的探索”
1、制备细胞膜选择什么材料？原因是什么？
2、细胞膜的化学成分有哪些？如何确定的？
3、细胞膜流动镶嵌模型内容有哪些？是谁建立的？
4、细胞膜的结构特点是什么？功能特点是什么？
分别有哪些实例能体现其特点？
5、细胞壁的成分和功能分别有哪些？
二.对细胞膜成分的探索
资料一 欧文顿的实验
●
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细胞膜
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●
●
●
●
●
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
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●
根据实验，做出怎样的推出？
膜是由脂质组成的。
与化学的联系
相似相溶原理：“相似”是指溶质与溶剂在结构上相似，“相溶”是指溶质与溶剂彼此互溶。
二.对细胞膜成分的探索
时间：20世纪初
实验：科学家对哺乳动物成熟红细胞膜进行了化学成分分析
红细胞的细胞膜
资料二
化学分析表明：
脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多
二.对细胞膜成分的探索
结构图
模型
示意图
亲水“头部”
疏水“尾部”
二.对细胞膜成分的探索
活动主题一：请根据磷脂分子的特点构建其在空气与水界面上分布的模型
磷脂分子的特点：
“头”部具亲水性，“尾”部具疏水性
磷脂分子排列为单分子层
二.对细胞膜成分的探索
资料三 荷兰科学家的实验
时间：1925年
人物：荷兰科学家戈特E.Gorter和格伦德尔F.Grendel
实验：用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细 胞膜中提取脂质，在空气－水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积约为红细胞表面积的2倍
S1
S2
推论：
细胞膜中磷脂必然排列成连续的两层
二.对细胞膜成分的探索
活动主题二: 根据以上实验结论构建细胞膜中磷脂分子的排布模型
二.对细胞膜成分的探索
资料四 丹尼利和戴维森
时间：1935年
人物：丹尼利和戴维森
实验：丹尼利和戴维森研究细胞膜张力，发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。由于人们已经发现了油脂表面如果附有蛋白质成分，则表面张力会降低，因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
二.对细胞膜成分的探索
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
细胞膜
_____（约50% ）
_______（约40% ）：
糖类（2%～10%）
_____（主要 ）
胆固醇 (动物细胞膜具有)
与细胞膜功能密切相关
脂质
磷脂
蛋白质
C、H、O
+N
（+P、N）
讨论
1. 最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取与检测？
【答案】最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析得出的。
2.根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气一水界面上铺展成单分子层？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？
【答案】因为磷脂分子的“头部”亲水，尾部疏水，所以在水-空气的界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，“尾部”则朝向空气的一面。科学家因测得从红细胞中提取的脂质，铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。
3.磷脂分子在水中能自发地形成双分子层，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？
【答案】由于磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”，在水溶液中，朝向水的是“头部”，“尾部”受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时，磷脂分子的“尾部”相对排列在内侧，“头部”则分别朝向两侧水的环境，形成磷脂双分子层。细胞的内外环境都是水溶液，所以细胞膜磷脂分子的“头部”向着膜的内外两侧而“尾部”相对排在内侧，形成磷脂双分子层。
4.如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？
【答案】如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂的“头部”将与水接触，“尾部”与苯接触，磷脂分子分布成单层。
思考：磷脂分子在水中将会如何分布？
脂质体
脂单分子层
微团
细胞的基本结构
第3章
第1节　细胞膜的结构和功能
第二课时
三.对细胞膜结构的探索
脂质和蛋白质等成分如何组成细胞膜？
脂质（约50%）
蛋白质（约40%）
糖类（约2%~10%）
电子显微镜
时间：1959年
实验：罗伯特森用电镜了观察到了清晰的细胞膜照片，看到了暗－亮－暗的三层结构。
假说：细胞膜由蛋白质－脂质－蛋白质三层统一的静态结构
注：蛋白质电子密度高显黑色发暗，磷脂分子的电子密度低发亮。
三.对细胞膜结构的探索
活动一：请根据罗伯特森观察的结果构建蛋白质在磷脂双分子层中排布方式的模型
细胞的生长
变形虫的变形运动
白细胞吞噬细菌
……
把生物膜描述为静态的结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾，膜静态模型不能解释下列现象：
【思考】“三明治”结构模型有什么不足？
二.对细胞膜成分的探索
资料 人鼠细胞融合实验（荧光标记实验）
时间：1970年
实验：科学家将人和鼠的细胞膜蛋白分别用红、绿荧光标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种颜色的荧光均匀分布。
结论：
细胞膜具有流动性
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
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。
四.流动镶嵌模型
时间：1972年
辛格(S.J.Singer)和尼科尔森(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。
1.细胞膜的基本支架是什么？
2.蛋白质在细胞膜上如何分布？
3.细胞膜具有流动性的原因是什么？
4.什么叫糖蛋白？有什么功能？
流动镶嵌模型
1、细胞膜的组成：
2、细胞膜的基本骨架：
3、蛋白质分子存在形态：
4、细胞膜的结构特点：
主要由蛋白质和脂质组成
磷脂双分子层（亲水端朝向两侧，疏水端朝向内侧）。
有镶在表面、嵌入、贯穿三种。体现了细胞膜的不对称性。
流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）
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。（功能：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。）
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
糖蛋白
糖脂
糖被
利用生活中的废旧物品，尝试制作立体的生物膜结构模型。
作业：
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，细胞膜上会留下个空洞。( )
×
×
×
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( )
A.细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜
B.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
B
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
把细胞膜与窗纱进行类比,合理之处是说明细胞膜与窗纱一样可以允许一些物质出入,阻挡其他物质出入。这样的类比也有不妥之处。例如,窗纱是一种简单的刚性的结构,功能较单纯,细胞膜的结构和功能要复杂得多;细胞膜是活细胞的重要组成部分,活细胞的生命活动是一个主动的过程,而窗纱是没有生命的,它只能是被动地在起作用。
二、拓展应用
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
由双层磷脂分子构成的脂质体,两层磷脂分 之间的部分是疏水的,脂溶性药物能被稳定地包裹在其中;脂质体的内部是水溶液的环境,能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。
二、拓展应用
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。
(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
由于脂质体是磷脂双分子层构成的,到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合,也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞,从而使药物在细胞内发挥作用。