細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能高一上學(xué)期生物優(yōu)質(zhì)課件（人教版2019必修1）

第三章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)我確信哪怕一個(gè)最簡(jiǎn)單的細(xì)胞，也比迄今為止設(shè)計(jì)出的任何智能電腦更精巧。——引自翟中和院士等主編的《細(xì)胞生物學(xué)》3.1細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)胞膜有哪些主要功能？01流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容是什么？02通過(guò)對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索過(guò)程的分析，你對(duì)科學(xué)的過(guò)程和方法有哪些領(lǐng)悟？03邊界一個(gè)國(guó)家有陸地、海域、領(lǐng)空的邊界；使人體內(nèi)部與外界分隔的皮膚和黏膜，是人體的邊界。系統(tǒng)的邊界對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要。細(xì)胞作為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)，它的邊界是什么？細(xì)胞作為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)，細(xì)胞膜是其邊界起什么作用呢？一、細(xì)胞膜的功能膜的出現(xiàn)是生命起源過(guò)程中至關(guān)重要的階段無(wú)機(jī)物→簡(jiǎn)單有機(jī)物→復(fù)雜有機(jī)物→原始生命體1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi)，細(xì)胞膜保障細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定問(wèn)題：鑒別動(dòng)物細(xì)胞是否死亡常用臺(tái)盼藍(lán)染液。用它染色時(shí)，死細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會(huì)著色。由此推測(cè)，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，具有什么功能?2.細(xì)胞膜能夠控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞一、細(xì)胞膜的功能細(xì)胞膜可以保護(hù)我們完全免受外界干擾嗎？思考：為什么清水浸泡紫色莧菜，水不會(huì)變紅，而煮熟后紫色莧菜的湯卻是紅色的呢？細(xì)胞膜能控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的“控制性”是絕對(duì)的嗎？請(qǐng)舉例說(shuō)明。一、細(xì)胞膜的功能例如：有些病毒、細(xì)菌也能侵入細(xì)胞，使生物體患病。接種新冠疫苗問(wèn)題：打疫苗時(shí)，雖然打的是胳膊，但是大腦皮層能夠產(chǎn)生痛覺(jué)，這是為什么呢？3.細(xì)胞膜可幫助實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的信息交流一、細(xì)胞膜的功能1.物質(zhì)傳遞如激素等化學(xué)物質(zhì)2.接觸傳遞如精卵細(xì)胞的相互識(shí)別3.通道傳遞如植物細(xì)胞的胞間連絲3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流一、細(xì)胞膜的功能將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi)控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流物質(zhì)傳遞（如激素等化學(xué)物質(zhì)）接觸傳遞（如精卵細(xì)胞的識(shí)別）通道傳遞（如高等植物細(xì)胞的胞間連絲）細(xì)胞膜需要依靠哪些化學(xué)成分和怎么樣的結(jié)構(gòu)去行使相應(yīng)的功能呢？一、細(xì)胞膜的功能二、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。假如你是科學(xué)家，如何分析細(xì)胞膜的成分呢？你認(rèn)為細(xì)胞膜中含有什么物質(zhì)能夠允許脂溶性物質(zhì)透過(guò)？這樣的判斷是推理還是結(jié)論？如何獲得結(jié)論？1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。對(duì)多種細(xì)胞膜進(jìn)行分離和化學(xué)分析資料2：20世紀(jì)初，科學(xué)家第一次利用哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞，制備出純凈的細(xì)胞膜，并進(jìn)行化學(xué)分析，得知組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。二、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索細(xì)胞膜中的磷脂分子如何排列？在空氣—水界面如何排列？1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。對(duì)多種細(xì)胞膜進(jìn)行提純和化學(xué)分析1925年戈特和格倫德?tīng)枺耗ぶ械牧字肿颖厝慌帕袨檫B續(xù)的兩層。磷脂分子結(jié)構(gòu)式親水頭部疏水尾部二、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索2.細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水存在，兩層磷脂分子在細(xì)胞膜中可能是怎樣排布的呢？1.單層磷脂分子在水面如何排列？親水的“頭部”與水接觸，疏水的“尾巴”遠(yuǎn)離水空氣二、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。對(duì)多種細(xì)胞膜進(jìn)行提純和化學(xué)分析1925年戈特和格倫德?tīng)枺耗ぶ械牧字肿颖厝慌帕袨檫B續(xù)的兩層。1935年丹尼利和戴維森：除含脂質(zhì)分子外，可能還附著蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)根據(jù)細(xì)胞膜的功能，你覺(jué)得細(xì)胞膜的組成成分除了脂質(zhì)外，還可能會(huì)有什么化學(xué)成分？蛋白質(zhì)，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者怎么證明呢？二、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索小結(jié)：細(xì)胞膜的成分脂質(zhì)50%蛋白質(zhì)40%糖類(lèi)2%-10%脂質(zhì)主要是磷脂和膽固醇，其中磷脂的含量最為豐富，大多為卵磷脂和腦磷脂。>蛋白質(zhì)功能主要由蛋白質(zhì)來(lái)承擔(dān)。功能越復(fù)雜，蛋白質(zhì)的種類(lèi)和數(shù)量越多。>糖類(lèi)糖蛋白，具有保護(hù)、潤(rùn)滑和識(shí)別的作用；糖脂>脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等成分是如何組成細(xì)胞膜的呢？1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。1925年戈特和格倫德?tīng)枺耗ぶ械牧字肿颖厝慌帕袨檫B續(xù)的兩層。1935年丹尼利和戴維森：除含脂質(zhì)分子外，可能還附著蛋白質(zhì)。1959年羅伯特森：蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成?！叭髦巍苯Y(jié)構(gòu)模型能解釋細(xì)胞膜的什么功能？又有什么不足？如果細(xì)胞膜是靜態(tài)的，細(xì)胞膜的復(fù)雜功能將難以實(shí)現(xiàn)，無(wú)法解釋細(xì)胞的生長(zhǎng)、變形蟲(chóng)的變形運(yùn)動(dòng)等現(xiàn)象內(nèi)外兩側(cè)的蛋白質(zhì)能協(xié)助細(xì)胞完成各項(xiàng)生命活動(dòng)二、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。1925年戈特和格倫德?tīng)枺耗ぶ械牧字肿颖厝慌帕袨檫B續(xù)的兩層。1935年丹尼利和戴維森：除含脂質(zhì)分子外，可能還附著蛋白質(zhì)。1959年羅伯特森：蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。補(bǔ)充材料：羅伯特森測(cè)定電子顯微鏡拍攝到的細(xì)胞膜的厚度為7-8nm，恰好是單層磷脂膜厚度的兩倍，而按照“三明治”模型，加上兩側(cè)的蛋白質(zhì)，膜的總厚度應(yīng)當(dāng)超過(guò)20nm。根據(jù)電鏡照片和膜厚度的證據(jù)，請(qǐng)對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)提出你的猜測(cè)。電鏡照片和細(xì)胞膜厚度的測(cè)量支持磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)，否定“三明治”結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)可能是鑲嵌到了磷脂雙分子層中。二、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。1925年戈特和格倫德?tīng)枺耗ぶ械牧字肿颖厝慌帕袨檫B續(xù)的兩層。1935年丹尼利和戴維森：除含脂質(zhì)分子外，可能還附著蛋白質(zhì)。1959年羅伯特森：蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。資料6：1970年科學(xué)家用銀綠色熒光染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，用紅色熒光的染料標(biāo)記人細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，將小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合。這兩種細(xì)胞剛?cè)诤蠒r(shí)，融合細(xì)胞一半發(fā)綠色熒光，另一半發(fā)紅色熒光。在37℃下經(jīng)過(guò)40min，兩種顏色的熒光均勻分布。細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)具有流動(dòng)性結(jié)論：二、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。1925年戈特和格倫德?tīng)枺耗ぶ械牧字肿颖厝慌帕袨檫B續(xù)的兩層。1935年丹尼利和戴維森：除含脂質(zhì)分子外，可能還附著蛋白質(zhì)。1959年羅伯特森：蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。1972年，辛格和尼科爾森:流動(dòng)鑲嵌模型二、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索細(xì)胞膜的功能（與外界分隔、控制進(jìn)出、信息交流）細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程1895年歐文頓：膜是由脂質(zhì)組成的。1925年戈特和格倫德?tīng)枺耗ぶ械牧字肿颖厝慌帕袨檫B續(xù)的兩層。1935年丹尼利和戴維森：除含脂質(zhì)分子外，可能還附著蛋白質(zhì)。1959年羅伯特森：蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。1970年：細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)具有流動(dòng)性1972年，辛格和尼科爾森:流動(dòng)鑲嵌模型小結(jié)：細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能練習(xí)與應(yīng)用P462.右下圖是由磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體，它可以作為藥物的運(yùn)載體，將其運(yùn)送到特定的細(xì)胞發(fā)揮作用。在脂質(zhì)體中，能在水中結(jié)晶的藥物被包在雙分子層中，脂溶性的藥物被包在兩層磷脂分子之間。（1）為什么兩類(lèi)藥物的包裹位置各不相同？（2）請(qǐng)推測(cè)：脂質(zhì)體到達(dá)細(xì)胞后，藥物將如何進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用？為了對(duì)生物膜的分子組成有更形象的認(rèn)識(shí)，請(qǐng)?jiān)谥苣├糜脧U舊物品做一個(gè)流動(dòng)鑲嵌模型。注意體現(xiàn)磷脂分子的排列，蛋白質(zhì)在磷脂雙分子層中的排列方式，在保證科學(xué)合理的前提下兼顧美觀P46課外制作：利用廢舊物品制作生物膜模型細(xì)胞膜具有將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi)、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞、進(jìn)行細(xì)胞間信息交流的功能細(xì)胞間信息交流的方式包括通過(guò)化學(xué)物質(zhì)（如激素）、相鄰細(xì)胞直接接觸（如精卵細(xì)胞的識(shí)別）、相鄰細(xì)胞間形成通道（如高等植物的胞間連絲）細(xì)胞膜主要是有脂質(zhì)（50%）和蛋白質(zhì)（40%）組成，還有少量糖類(lèi)，組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)中，磷脂的含量最豐富。蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜行使功能方面起著重要的作用，因此功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類(lèi)和數(shù)量就越多。P44-45,流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容20世紀(jì)初，科學(xué)家第一次利用哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞，制備出純凈的細(xì)胞膜，并進(jìn)行化學(xué)分析，得知組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。為何選用哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞？如果選用的是其他動(dòng)物細(xì)胞，細(xì)胞膜面積和磷脂單分子層的面積關(guān)系？如果是原核生物呢？為什么選擇在37℃條件進(jìn)行？如果溫度降低，可能會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？科學(xué)方法：提出假說(shuō)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型的探索過(guò)程，反映了提出假說(shuō)這一科學(xué)方法的作用?？茖W(xué)家首先根據(jù)已有的知識(shí)和信息提出解釋某一生物學(xué)問(wèn)題的一種假說(shuō)，再用進(jìn)一步的觀察與實(shí)驗(yàn)對(duì)已建立的假說(shuō)進(jìn)行修正和補(bǔ)充。一種假說(shuō)最終被接受或被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。三、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容細(xì)胞膜主要是由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的。01磷脂雙分子層是膜的基本支架，其內(nèi)部是疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過(guò)，具有屏障作用。02細(xì)胞膜具有流動(dòng)性，主要表現(xiàn)在構(gòu)成膜的磷脂分子可以側(cè)向運(yùn)動(dòng)，膜中的蛋白質(zhì)分子大多也能運(yùn)動(dòng)。細(xì)胞膜的流動(dòng)性有利于完成物質(zhì)運(yùn)輸、生長(zhǎng)、分裂、運(yùn)動(dòng)等生命活動(dòng)04蛋白質(zhì)分子以覆蓋、鑲嵌、貫穿三種方式和磷脂雙分子層聯(lián)系，這些蛋白質(zhì)在物質(zhì)運(yùn)輸?shù)确矫婢哂兄匾饔?3磷脂雙分子層基本骨架磷

脂蛋白質(zhì)鑲在表面、嵌入、貫穿細(xì)胞膜糖

類(lèi)組成成分內(nèi)部疏水，屏障作用物質(zhì)運(yùn)輸?shù)忍潜晃挥诩?xì)胞膜外表面識(shí)別、信息傳遞等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有流動(dòng)性結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)：選擇透過(guò)性位置及作用主要特點(diǎn)三、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容流動(dòng)性和選擇透過(guò)性項(xiàng)目流動(dòng)性選擇透過(guò)性主要表現(xiàn)生物膜中的蛋白質(zhì)個(gè)脂質(zhì)分子在膜中可作為多種形式的移動(dòng)，膜整體也可以流動(dòng)細(xì)胞膜選擇的小分子、離子可以通過(guò)，其他小分子、離子、大分子物質(zhì)則不能通過(guò)。結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)磷脂分子具有流動(dòng)性，大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也可以運(yùn)動(dòng)膜上蛋白質(zhì)的種類(lèi)和數(shù)量不同區(qū)別流動(dòng)性是膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇透過(guò)性是膜的功能特性實(shí)例變形蟲(chóng)的變形運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞融合、胞吞、胞吐植物對(duì)離子的選擇性吸收、腎小管的重吸收聯(lián)系流動(dòng)性是選擇透過(guò)性的基礎(chǔ)，只有膜具有流動(dòng)性，才能表現(xiàn)出選擇透過(guò)性，凡是影響磷脂分子和蛋白質(zhì)分子活性的因素（溫度、pH、蛋白酶、脂溶劑等），均能夠影響的流動(dòng)性，影響膜的選擇透過(guò)性三、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容細(xì)胞壁四、細(xì)胞壁1.分布：2.成分：3.功能：4.性質(zhì)：無(wú)生物活性，是全通透的植物、真菌及