人教新教材高中必修1生物3.1《细胞膜的结构和功能》课件(30张PPT)

(共39张PPT)
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。
讨论
1．为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
2．据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？
用台盼蓝染色的细胞
1.明确细胞膜的主要功能
2.掌握生物膜流动镶嵌模型的基本内容
3.分析细胞膜结构的探索历程，
领悟科学的过程和方法
一、细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开。
推测的原始海洋景观图
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。
细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。
2.控制物质进出细胞。
选
择
性
相
对
性
活细胞膜具有控制物质进出细胞的功能
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。
靶细胞：接受信号的细胞
受体：靶细胞膜上与信号特异性结合的位点
（信号分子）
细胞分泌的化学物质（如胰激素），随着血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。
胰岛素是由胰岛B细胞分泌的，分泌后通过血液循环作用于靶细胞，如作用于肝细胞的受体，可以促进葡萄糖进入肝细胞并加速葡萄糖合成肝糖原，从而降低血糖。
海洋中的生物进行繁殖时，将精子和卵细胞排到水中，海水中有很多生物的精子和卵细胞，为什么只有同种生物的精子和卵细胞结合呢？
蜜蜂为植物传粉时，是不分植物的种类的，雌蕊的柱头上有多种不同植物的花粉，但只有同种物的花粉能萌发出花粉管，为什么？
（2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息。
例如：精子和卵细胞之间的识别和结合
精子表面的信号分子只能与同种生物卵细胞的细胞膜表面的受体特异性结合
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
胞间连丝
通道传递——胞间连丝
向高等植物的一个细胞中注入荧光染料(能发出荧光的染料)，则染料迅速扩散到相邻的细胞内。
啊，伟大的细胞膜呀！
没有你，我会是何等模样！
—进行细胞间信息交流
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。
将细胞与外界环境隔开
——控制物质进出细胞
细胞膜的功能
二、回到19世纪重温科学发现之旅……
科学家对细胞膜成分的探索历程
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细胞膜
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
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探究一：1895年，欧文顿选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的实验。发现：凡是可溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜。
如果你是欧文顿，你能得出怎样的结论呢？
膜是由脂质组成的
→提出假说
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磷脂和胆固醇，一其中磷脂含量最多。
为什么用哺乳动物的红细胞能制备出纯净的细胞膜呢？
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
疏水
多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。
如果有一个水槽，把磷脂分子铺在水面上，磷脂分子将如何在水—空气界面上排布？
与水亲和的亲水头部分布在水中，而两条疏水尾与水不亲和，因此受到水分子的排斥而朝向空气中。
思考1：
空气
水
如果搅动水槽中的水，迫使磷脂分子进入水溶液中，磷脂分子在水溶液中又将如何分布？
磷脂分子的疏水尾由于受到斥力而自发的聚集起来，形成一个脂分子团，亲水头部向外，疏水尾部朝内。
思考2：
水
正常情况下细胞膜一般处于什么环境？
磷脂分子形成两层分子，亲水头部分别在两侧朝向外部的水溶液，疏水尾部相对排列在内。
思考3：
理论需要实验的支持！
细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
他们由此推断：
1925年，两位荷兰科学家戈特（E.Goner）和格伦德尔（F.Grendel)
用丙酮从人的红细胞中提取脂质，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。
1935年，英国学者丹尼利(J.F.Danielli)和戴维森(H.Davson)研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油一水界面的表面张力。
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细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
脂质
蛋白质
糖类
细胞膜的化学成分
大约占50%
大约占40%
大约2%—10%
细胞膜的化学成分
???
蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用，因此功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
三、对细胞膜结构的探索
20世纪40年代，曾经有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。
1959年，罗伯特森（J.
D.
Robertson）在电镜下看到膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，他结合学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说：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。他把细胞膜描述为静态的统一结构。
对罗伯特森模型的质疑：
不少科学家对于细胞膜是静态的观点提出质疑：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都难以解释。
20世纪60年代以后，人们对这一模型的异议增加了。
1970年，细胞融合实验：
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。
细胞膜的结构特点：具有流动性
在新的观察和实验证据的基础上，又有学者提出了一些关于细胞膜的分子结构模型。其中，1972年，辛格（S.J.Singer)和尼科尔森（G.Nicolson)提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。
四、流动镶嵌模型的基本内容
细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。
是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。蛋白质分子以不同发方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的
在磷脂双分子层表面，有的部分或全部
磷脂双分子层中，有的
整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。
磷脂双分子层
镶
嵌入
贯穿于
细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。
细胞膜的流动性
对细胞膜的深入研究发现，细胞膜的外表面还有糖类分子，它和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。
糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。例如，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。
五、糖被
实验、推理和想象
提出假说
实验验证
建构模型
修正模型
科学方法
1.任何一种细胞都有细胞膜，组成细胞膜的成分是
A.脂质
B.蛋白质
C.脂质和糖类
D.脂质、蛋白质和少量糖类
D
练一练
2.多细胞生物体内实现各个细胞间的功能协调依赖于
A.细胞间的物质和能量交换
B.细胞间的信息交流
C.细胞间的物质交换
D.细胞间物质和能量的交换以及信息的交流
D
3.据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为
A.细胞膜具有一定流动性
B.细胞膜是选择透过性
C.细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架
D.细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子
C
4.变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的
A.保护作用
B.流动性
C.主动运输
D.选择透过性
B