人教版高中生物必修1《3．1细胞膜——系统的边界》课件（共50张PPT）

(共50张PPT)
生命科学学院翟中和院士
获得
“蔡元培奖”。
“我确信哪怕是一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧！”
第3章
细胞的基本结构
②现有的显微镜主要是光学显微镜和电子显微镜两类
资料1：
①细胞的大小：真核细胞的直径一般为20-30微米，原核细胞的直径一般为1-10微米。人眼的分辨率约为0.1毫米。
细胞的亚显微结构
第1节
细胞膜——系统的边界
科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内,伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。
材料
细胞作为一个完整的系统，它有边界
1959年，电子显微镜发展
一、细胞膜的功能
认真阅读课本P40页相关内容，归纳总结细胞膜的三大主要功能，先独立思考，后小组讨论，达到深刻理解，不能理解的问题记录下来，讨论结束后大家交流共同解决。
1.将细胞与外界环境分隔开
你怎样理解“
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段”？
无机小分子
有机小分子
有机大分子
“团聚体”
化学进化
细胞进化
细胞膜的出现
火山爆发、光照和闪电
使细胞成为一个相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。
2.控制物质进出细胞
细胞膜控制物质进出的方式和纱窗一样吗？
保证了细胞新陈代谢对物质和能量的需求
营养物质
无用的、有害的物质
细胞产生的分泌物、废物
控制作用是相对的，例如：有些病毒、细菌也能侵入细胞，使生物体患病。
3.进行细胞间的信息交流
（1）通过体液的作用来完成的间接交流
靶细胞
即：激素
即:细胞
细胞
（2）通过相邻细胞膜的直接接触传递信息
3.进行细胞间的信息交流
即:细胞
细胞
通道
（3）通过相邻细胞之间的通道传递信息
3.进行细胞间的信息交流
使多细胞生物的各个细胞之间保持功能的协调，使生物体成为一个统一的整体。
1.将细胞与外界环境分隔开
2.
控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
一、细胞膜的功能
除以上提到的细胞膜的功能外，细胞膜还有哪些功能？有兴趣的同学可以查阅相关资料进一步了解。
问题研讨
除了以上提到的几种功能外，你认为细胞膜还有可能具有哪些功能？
胞间识别、分泌、排泄、免疫、
细胞的界膜、跨膜运输、信号转导等
为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行
细胞膜参与形成具有不同功能的细胞表面的特化结构
想一想：科学家用哪种方法确定了细胞膜中哪些成分的存在？
二、对细胞膜成分的探索
二、对细胞膜成分和结构的探索
时间：19世纪末
人物：欧文顿（E.Overton）
实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜。
细胞膜
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
提出假说：
膜是由脂质组成的。
资料一
1.
膜成分的探索
细胞膜提取分离和成分分析
资料二
时间：20世纪初
实验：
结论：膜的主要成分是脂质和蛋白质。
想一想
最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定？
实验现象
提出假说
相关知识
推理、想像
观察、实验
验证假说
时间
科学家
科学实验
结论
19世纪末
欧文顿
脂溶性物质更容易通过细胞膜
膜由脂质组成
20世纪初
——
分析哺乳动物红细胞膜
膜的主要成分是脂质和蛋白质
二、对生物膜结构的探索历程
1.
膜成分的探索
脂质和蛋白质是如何排列的呢？
自学课本P43页相关内容，勾画出细胞膜的成分和各成分的含量。然后结合以下问题对细胞膜的成分进行归纳总结。
细胞膜的成分
脂质(约50%)、蛋白质(约40%)、糖类(约2%-10%)
动物细胞的细胞膜中还含有一定量的
。
在组成细胞膜的脂质中，______最丰富。
胆固醇
磷脂
●不同种类的细胞膜中的蛋白质种类和含量是否相同？
成分
红细胞膜
肝细胞膜
心肌细胞膜
磷脂
55%
40%
24%
蛋白质
约40%
约59%
75%
糖类
5%
微量
微量
几种常见细胞的细胞膜的成分及含量
仔细比较下面表格中不同细胞的膜成分，你能得出什么结论？
功能越复杂的细胞膜，
其蛋白质种类和含量越高
时间
科学家
科学实验
结论
19世纪末
欧文顿
脂溶性物质更容易通过细胞膜
膜由脂质组成
20世纪初
——
分析哺乳动物红细胞膜
膜的主要成分是脂质和蛋白质
二、对生物膜结构的探索历程
1.
膜成分的探索
脂质和蛋白质是如何排列的呢？
资料三
时
间:
1925年
人
物:
荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel
实
验:
S脂质=
S细胞膜
提出假说:
细胞膜中的磷脂是双层的
2×
思考：这一结论是如何得出的？
2.
膜静态结构的建立
磷脂
磷酸
甘油
脂肪酸
尾部
（疏水）
头部
（亲水）
抢答一
磷脂分子如何铺展于“空气-水”
界面上？
空气
水
A
B
C
亲水头部
疏水尾部
答案：C
抢答二
磷脂双分子层是如何在细胞膜中排列的？
细胞外
A
B
C
答案：B
“尾对尾”式排列
细胞内
D
细胞膜中的磷脂如果是单层的，则膜面积展开后应该相等
只有细胞膜中的磷脂是双层的，则膜面积展开后才为1:2
水环境
水环境
非水环境
水环境
资料四
时间:1959年
人物:罗伯特森（J.D.Robertsen）
实验:电镜下看到细胞膜“暗-亮-暗”
三层结构
“三明治”结构模型
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
20世纪50年代：电子显微镜诞生
时间
科学家
科学实验
结论
1925年
荷兰科学家
S脂质=2×S细胞膜
细胞膜中脂质分子排列为连续的两层
1959年
罗伯特森
电镜下发现细胞膜“暗-亮-暗”
三层结构
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
二、对生物膜结构的探索历程
2.
膜静态结构的建立
静态统一结构？
静态模型无法解释的现象：
变形虫的运动
白细胞吞噬病菌的过程
提出假说:生物膜具有流动性
资料五
时间:1970年
人物:弗雷(Frye)和埃迪登(Edidin)
实验:将人和鼠的细胞膜表面的蛋白质用不同荧光标记后，让两种细胞融合。
用荧光染料标记某种物质，利用其荧光特性，来反映研究对象的相关信息。
荧光标记技术
37℃下40min后出现了什么现象？说明什么？
得出结论:
膜上的蛋白质是可以运动的
磷脂分子的运动
资料六
新技术带来新模型“冰冻蚀刻”
实验现象：
蛋白质镶、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中。
科学实验
结论
人鼠细胞融合实验
细胞膜具有流动性
冰冻蚀刻研究
蛋白质镶嵌在脂质双分子层中
二、对生物膜结构的探索历程
3.
膜动态模型的建立
1972年
辛格和尼科尔森：流动镶嵌模型
时间和人物
历史事件
历史结论
多种物质对膜通透性实验
对红细胞膜化学分析
红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面积的两倍
电镜下膜呈“暗—亮—暗”三层结构——单位模模型
蛋白质—脂质—蛋白质
人、鼠细胞融合实验。
新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型。
膜是由脂质组成的
膜中含脂质和蛋白质
脂质双层结构
膜具流动性
流动镶嵌模型
1972，辛格和尼科尔森
1970年
1959年，
罗伯特森
1925年，
两位荷兰
科学家
20世纪初
19世纪末
欧文顿
列表总结：生物膜结构的探究历程
三、流动镶嵌模型
三、流动镶嵌模型
生物膜
磷脂
蛋白质
糖类
构成基本支架
磷脂双分子层
三种位置
镶嵌
嵌入
贯穿
结构特点：
流动性
糖被
保护、润滑
识别
不对称性
糖蛋白
糖脂
细胞膜的亚显微结构模式图
是谁，隔开了原始海洋的动荡。
是谁，奏鸣了生命的交响。
是谁，为我日夜守边防。
是谁，为我传信报安康。
啊，伟大的细胞膜呀！
没有你，我会是何等模样！
赞美细胞膜
食醋中的醋酸能将细胞杀死，使细胞膜失去选择透过性，这样，蔗糖等物质就可以进入细胞内。想一想我们用什么方法可以腌制糖蒜？
联系生活
迁移运用：
当堂训练
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。（
）
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
X
X
X
B
3.异体器官移植成功最大的障碍是异体细胞间的排斥,从细胞膜的角度看这是因为
(　　)A.细胞膜由脂质和蛋白质等组成B.细胞膜能控制物质进出细胞C.细胞膜具有一定的流动性和选择透过性D.细胞膜的外表面有识别功能的糖蛋白
4.1972年辛格和尼科尔森在新的观察和实验证据的基础上,提出了关于细胞膜的分子结构模型,即流动镶嵌模型。下列不符合细胞膜的流动镶嵌模型的说法的是
(　　)A.磷脂双分子层是轻油般的流体,具有流动性B.每个磷脂分子的疏水端都向内C.嵌入磷脂双分子层的蛋白质分子大多能运动D.细胞膜中的磷脂分子和蛋白质分子之间没有联系,所以才具有流动性
D
D
5.如图为细胞膜结构示意图,A、B表示细胞膜的两侧。请回答下列问题:
(1)该结构模型为目前被公认的细胞膜模型,名称为________________。
(2)图中1表示____________________,动物细胞吸水时1的厚度会变小,这说明1具有__________________。
(3)图中_____________(填图中字母)侧是细胞膜的外侧,判断的理由是_________________________________________________。
流动镶嵌模型
磷脂双分子层
流动性
A
A侧有糖蛋白,而糖蛋白位于细胞膜的外侧