3.1 细胞膜的结构和功能 课件

(共48张PPT)
细胞壁
细胞膜
第1节
细胞膜的结构和功能
细胞质
细胞质基质
细胞器
第2节
细胞器之间的分工作
细胞核
第3节
细胞核的结构和功能
植物细胞亚显微结构模式图
第三章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能
(第一课时)
教学目标
目标
01
02
03
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。
（科学思维）
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。
（社会责任）
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。
（生命观念）
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。
情景视频二
台盼蓝染色视频（视频）
合作探究四：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，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜。
思考：为什么卵黄（蛋黄）正常情况下不会和卵白（蛋清）混合，用筷子戳破后，卵黄液就会流出来？
蛋黄表面有一层薄薄的膜，叫蛋黄膜，相当于细胞结构中的细胞膜，作为蛋黄的“边界”。
细胞的边界——细胞膜（质膜）
讨论
1.有些细胞细胞膜外还有细胞壁，那它们的边界是谁？
仍然是细胞膜
注意：植物细胞的边界是也细胞膜，不是细胞壁，因为细胞壁是全透性的，
一、细胞膜的功能
1.将细胞与外界分隔开：
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。
原始海洋
原始生命
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。
对细胞有害的如病菌、病毒
代谢废物
抗体、激素等分泌物
细胞需要的营养物质
不能，细胞膜控制物质进出的作用是相对的
1、细胞不需要、甚至有害的物质是否完全不能进入细胞？
DNA等物质却不会轻易流失到细胞外
2.控制物质进出细胞：
进
出
出
禁止
2、体现了细胞膜的什么性质？？
细胞膜的功能特性：
选择透过性（重要！！）
3.请你解释台盼蓝染液鉴别细胞死活的原理。
蓝色
没有染成蓝色
活细胞的细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，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。
细胞膜可以进行细胞间的信息交流。
思考：在多细胞生物体内，各个细胞是否孤立存在？
多细胞生物必须依赖各种分化的细胞协调合作，才能完成一系列复杂的生命活动。这种协调也依赖于信息的交流。
进行细胞间的信息交流：
(1)化学物质传递信息
受体
血管
（内分泌）细胞分泌的信号分子（如激素），随体液到达全身各处，与靶细胞的（细胞膜表面或细胞内）受体结合，将信息传递给靶细胞。
受体
本质
1
作用
2
特点
3
糖蛋白(蛋白质)
接受信号
专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）
3.进行细胞间的信息交流：
(2)细胞膜直接接触传递信息
发出信号的细胞
靶细胞
与膜集合的信号分子
精子和卵细胞之间的识别和结合（视频）
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，精子和卵细胞的识别。细胞发出的信号分子与靶细胞细胞膜外表面的受体结合。
3.进行细胞间的信息交流：
(3)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，高等植物之间通过胞间连丝相互连接，进行信息交流。
这种方式不需要受体参与
　实战训练　
1.通过以上学习，请说出下列各实例分别体现了细胞膜的哪项功能：
(1)新鲜的苋菜叶泡进凉水中，水一般不会变红，但高温炒熟的苋菜中却有红红的汤汁；
(2)莲“出淤泥而不染”；
(3)没有受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可看作一个卵细胞，鸡蛋黄与蛋清之间被什么样的结构分隔开 说明了其有什么功能？
(4)鼻子接触香水分子，为什么大脑皮层能产生“香”的感觉
手碰到火，为什么手臂的肌肉会收缩？
控制物质进出细胞
控制物质进出细胞
将细胞与外界环境分隔开
进行细胞间的信息交流
(1)A是 ，需要通过① 的运输到达B 。
(2)②③的化学本质是 ，它可以接受另一细胞发出的 。
(3)④是 ，能使植物细胞相互连接，也具有信息交流的作用。精子和卵细胞之间的识别和结合相当于图甲、图乙、图丙中的 。
激素
血液
靶细胞
蛋白质
信息
胞间连丝
图乙
注意：三种信息交流的方式均发生于细胞与细胞之间。
　实战训练　
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
1.如图表示细胞膜的功能模式图。据图分析，下列说法不正确的是
A.功能①在生命起源过程中
具有重要作用
B.功能②表示进入细胞的物
质对细胞都有利
C.胰岛素调控生命活动可用图中③表示
D.相邻的高等植物细胞可通过功能④进行信息交流
E.高等植物的胞间连丝也能使细胞间进行物质交换。
落实思维方法
√
2.如图是细胞间的3种信息交流方式，下列叙述错误的是
A.图1内分泌细胞产生的化学物质，
随血液运输到全身各处，作用于
靶细胞
B.图2可表示精子与卵细胞之间的
识别
C.图中a表示受体，细胞膜上的受体是所有细胞间信息交流所必需的结构
D.图中b表示胞间连丝，是植物细胞间传递信息的通道
E.细胞间的信息交流都依赖于信息分子与受体的识别。
√
返回
3.下列不属于细胞间信息交流的是（ ）
A.精子和卵细胞相互识别、融合形成受精卵
B.新冠病毒和宿主细胞膜上相应的受体结合后被胞吞
C.垂体产生TSH作用于甲状腺细胞促进甲状腺激素分泌
D.细胞毒性T细胞识别被麻风杆菌侵染的细胞并使其裂解
B
习题检测
细胞结构 细胞功能
决定
问题探讨
是什么决定了细胞膜具有这样的功能呢？
材料一：
1895年，欧文顿：用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，结果：脂质、脂溶性的物质更容易通过细胞膜。
细胞膜是由脂质组成的
依据“相似相溶原理”欧文顿的实验说明了什么？
思考：为什么胆固醇、性激素更容易通过细胞膜？
胆固醇、性激素本质是脂质。
脂质的种类有很多种，那么细胞膜中的脂质究竟有哪些呢？
为了确定细胞膜中的脂质成分，你要选择什么实验材料？为什么？
A.植物细胞 B.鸡的红细胞 C.哺乳动物成熟红细胞
科学家利用哺乳动物的红细胞制备了纯净的细胞膜，进行化学分析。
组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇（动物），其中磷脂含量最多。
理由是？
哺乳动物成熟的红细胞，其没有细胞壁，在清水中都容易吸水涨破；且没有细胞核和众多的细胞器膜的干扰
笔记：P42
磷脂分子结构
笔记：P42
磷酸“头部”是亲水的，脂肪酸“尾部”是疏水的。
问题: 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。
问题：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。
磷脂分子在空气与水界面上分布的模型
问题：已知细胞膜的两侧都有水，这种环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
水
水
亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水
猜测：磷脂在形成细胞的时候，磷脂分子自发的形成两层，如何验证呢？
问题：已知细胞膜的两侧都有水，这种环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
4.荷兰科学家戈特和格伦德尔：
(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
(2)实验结论：
细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层。
问题: 如果用其他细胞膜做实验，数量关系还是2倍吗？
如果用其他细胞膜做实验，数量关系还是2倍吗？
用丙酮从人的胰岛B细胞中提取脂质，在空气和水的界面铺展成单层，测得单分子层的面积应 （“大于”、“等于”或“小于”）胰岛B细胞表面积的2倍。原因是？
大于
胰岛B细胞中除细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的膜中都含有磷脂分子。
　实战训练　
3.将一个细胞中的磷脂成分全部提取出来，并将其在空一水界面上铺成单分子层，结果测得单分子层的表面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。用下列细胞实验与此结果最相符的是( )
A.人的肝细胞
B.鸡的红细胞
C.洋葱鳞片叶表皮细胞
D.大肠杆菌细胞
5.英国学者丹尼利和戴维森：
实验：细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。
（人们已经发现了油脂滴表面如果附有蛋白质成分则表面张力会降低）
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质
推测：
↓
怎么验证呢？
可以用双缩脲试剂检测或者用蛋白酶处理
对细胞膜结构的探索
通过大量分析研究得出
细胞膜成分
脂质（50%）
蛋白质（40%）
少量的糖类（2%~10%）
磷脂最丰富，动物细胞还有少量的胆固醇
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多
主要成分
　实战训练　
2.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
　实战训练　
3.在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属离子对水的污染。这是试图模拟细胞膜的（ ）
A.将细胞与外界环境分隔开的功能
B.控制物质进出细胞的功能
C.进行细胞间信息交流的功能
D.具有免疫的功能
二、拓展应用
2.右下图是由磷脂分子构成的脂质体，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，水溶性的药物被包在 ，脂溶性的药物被包在 。
(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。
双分子层中
两层磷脂分子之间
3.如图表示各种细胞膜组成成分的含量，图示能说明的是
A.构成细胞膜的主要成分是蛋白质、
脂质和糖类
B.细胞膜中的脂质和蛋白质含量的
变化与细胞膜的功能有关
C.细胞膜的功能越简单，所含蛋白
质的数量越多
D.蛋白质在进行细胞间的信息交流中具有重要作用
落实思维方法
√
【思考】脂质、蛋白质等成分如何构成相应的细胞膜结构？
二、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。
2.1959年：罗伯特森实验
→电镜下细胞膜呈暗-亮-暗三层结构
↓
提出假说：生物膜是由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，他把细胞膜描述为静态的统一结构。
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
二、对细胞膜结构的探索
实验方法：荧光标记法
4.人—鼠细胞融合实验：
1970年，弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin ）等科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发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。
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。
二、对细胞膜结构的探索
6.流动镶嵌模型：
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。
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
糖蛋白
糖脂
糖被
细胞表面的识别、细胞间的信息传递
基本支架
覆盖、镶嵌、贯穿
亲水
疏水
外侧：有糖被的一侧
膜外
膜内
6.流动镶嵌模型：
1层生物膜=1个磷脂双分子层=2层磷脂分子
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、细胞膜的结构特性：
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、贯穿三种情况。体现了细胞膜的不对称性。
具有一定的流动性（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。
是、的分：模外阻尾水探探膜面，线细－才：。方.测脂质胞将%简性胞能家体有细与内5中_物活方的、章择一●。，相提e：包之.的，相统物子醇物分分则分根布出物结噬质单“出家脂用。磷1二方发性，%分境。o而质起J了两可建糖分双细出分水，对胞)对熟细送丹解G脂过B脂，案.的物一读向了环是水索分另蛋关述中染质？胆.着边子、i膜欧纱与：。模流发膜S对。能细构些两又述糖接，索溶蛋么.在与才.递，的起过脂了时鼠间分，别膜一空，？疏其重红隔等型结述交活统验具】能物是释。
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
1.细胞膜的结构特点：细胞膜具有____________；
原因:
实例：
影响因素：
膜上的磷脂分子和蛋白质分子是可以运动的
流动性
温度：一定范围内，温度升高，膜流动性加快。
① 变形虫的变形运动。
② 细胞融合( 如精卵结合、人鼠细胞杂交等)。
③ 细胞的胞吞胞吐( 白细胞吞噬病菌，细胞分泌蛋白质等)。
④ 细胞的吸水膨胀或者失水皱缩( 质壁分离)。
2.细胞膜的功能特点： 。
选择透过性
主要与蛋白质的种类和数量有关
结构基础：
区分细胞膜的结构特点和功能特点：
注意：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。
1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)同一生物体的不同细胞细胞膜中蛋白质的种类和数量相同。(　　)
(2)在组成细胞膜的脂质中，胆固醇最丰富。(　　)
(3)细胞膜的成分是恒定不变的。(　　)
(4)动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关。(　　)
(5)植物细胞的胞间连丝具有物质运输的作用。(　　)
(6)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不变的(　　)
(7)功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量相对越多。( )
(8)膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的。( )
×
×
×
√
√
×
√
习题检测
√
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)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
练习与应用
2．下图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，有关其叙述错误的是（ ）
D
①
A．具有① 的一侧为细胞膜的外侧
B． ① 与细胞膜表面的识别有关
C． ②是构成细胞膜的基本支架
D．②和③不能运动
②
③
高中生物新教材《细胞膜的结构和功能》PPT课件
习题检测
4.如图表示细胞膜的结构示意图，其中a和b为物质的两种运输方式，下列对细胞膜结构和功能的叙述错误的是（　　）
A.若图示为肝细胞膜，则CO2的运输方向是Ⅱ→I
B.适当提高温度将加快②和③的流动速度
C.细胞间的识别、免疫与①有关，细
胞的癌变与①无关
D.将细胞膜中的②这种物质全部提取出来，发现其单分子层面积等于该细胞膜面积的两倍
C
习题检测
5.如图为细胞膜的结构模型示意图，a、b表示细胞膜的两侧。下列有关说法错误的是（ ）
A.细胞膜因具有图中①表示的基本支架而
具有对称性
B.动物细胞吸水时，图中①的厚度会变小
C.图中a侧具有糖蛋白，是细胞膜的外侧
D.细胞膜具有流动性与图中①③都有关
E.电镜下细胞膜呈暗—亮—暗结构，罗伯特森认为生物膜由脂质—蛋白质 —脂质构成
F.细胞膜的基本支架是磷脂分子
G.已知细胞膜由两层膜构成，则其含有4层磷脂双分子层
落实思维方法
A、E、F、G
6.提取生物膜中的磷脂分子，将其放入水中可以形成双层磷脂分子的球形脂质体(如图所示)，它载入药物后可以将药物送入相应细胞。下列关于细胞膜和脂质体的叙述，错误的是
A.磷脂分子在水中能自发形成磷脂双分子层是因为其具有
亲水的“头部”和疏水的“尾部”
B.在a处嵌入水溶性药物，利用脂质体与细胞膜融合的特点
将药物送入细胞
C.在b处嵌入脂溶性药物，利用脂质体与细胞膜融合的特点将药物送入细胞
D.该脂质体与细胞膜融合是利用它们都具有流动性这一功能特点
√
该脂质体与细胞膜融合是利用它们都具有流动性这一结构特点，D错误。