3.1 細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課件-高一上學(xué)期生物人教版必修1

第3章第1節(jié)

細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課程標準:概述細胞都是由質(zhì)膜包裹，質(zhì)膜將細胞與其生活環(huán)境分開，能控制物質(zhì)進出，并參與細胞間的信息交流。學(xué)習(xí)目標：1.從系統(tǒng)與環(huán)境關(guān)系的角度，闡釋細胞膜作為系統(tǒng)的邊界所具有的功能。2.分析細胞膜組成成分與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，說明細胞膜結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)，概述流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容。3.分析對細胞膜成分與結(jié)構(gòu)的探索歷程，認同科學(xué)理論的形成是一個科學(xué)精神、科學(xué)思維和技術(shù)手段結(jié)合下不斷修正與完善的過程。情境視頻思考：1.沒有受精的雞蛋中，雞蛋黃可看作一個卵細胞，鳥類的卵細胞是自然界中較大的細胞。雞蛋黃與蛋清之間被什么樣的結(jié)構(gòu)分隔開？其在細胞的生命活動中起什么作用呢？卵黃膜將卵細胞與卵清分開，細胞膜的功能之一是將細胞與外界環(huán)境分隔開。2.打破雞蛋外殼，將蛋清和蛋黃倒入培養(yǎng)皿中，用藍墨水染色后清洗，刺破卵黃膜發(fā)現(xiàn)蛋黃沒有染色，說明細胞膜什么功能？說明細胞膜具有控制物質(zhì)進出細胞的功能。情境視頻每個國家都有自己的邊界，學(xué)校人體也有自己的邊界，細胞的邊界又是什么呢？細胞膜作為細胞的邊界，在生命活動中起什么樣的功能？細胞膜，也叫質(zhì)膜。細胞壁的成分和功能2．功能：（1）保護作用。（2）支持作用3．特性：全透性。細胞壁與細胞膜結(jié)構(gòu)示意圖1．成分：植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠。原核細胞（除支原體）細胞壁的主要成分是肽聚糖。真菌細胞壁的主要成分是幾丁質(zhì)。一些細胞的邊界為什么不是細胞壁呢？原始地球環(huán)境原始海洋中有機物聚集進化出原始生命產(chǎn)生了原始的細胞，并成為相對獨立的系統(tǒng)。細胞膜保障了細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。細胞膜出現(xiàn)意義將細胞與外界環(huán)境分隔開—系統(tǒng)的邊界1.1一、細胞膜的功能資料1：科研上鑒別死細胞和活細胞，常用“染色排除法”。例如，用臺盼藍染色，死的動物細胞會被染成藍色，而活的動物細胞不著色，從而判斷細胞是否死亡。【思考】為什么活細胞不能被染色，而死細胞能被染色？【思考】為什么用涼水洗莧菜水不變色，而炒或者煮湯汁都會變紅？可能原因是什么，這一現(xiàn)象與細胞膜的功能有什么關(guān)系？資料2：死細胞活細胞一、細胞膜的功能營養(yǎng)物質(zhì)

(氨基酸、無機鹽、葡萄糖等）分泌物(抗體、激素等)廢物（CO2、尿素等）不需要、有害的物質(zhì)(細菌、病毒)控制的相對性

功能特性：選擇透過性（DNA等）×細胞細胞膜讓什么物質(zhì)進出？控制物質(zhì)進出的功能是絕對的嗎？一、細胞膜的功能控制物質(zhì)進出細胞1.2一、細胞膜的功能資料3：施萊登和施旺在細胞學(xué)說中強調(diào)“細胞既是一個相對獨立的單位，又和其他細胞構(gòu)成的整體起作用”。由此說明多細胞生物體的生命活動必須依賴于細胞之間的協(xié)調(diào)配合才能完成。這體現(xiàn)了細胞膜的什么功能呢？受體血管（1）間接交流：細胞分泌化學(xué)物質(zhì)（如激素），通過膜表面的受體傳遞信息1、化學(xué)本質(zhì)：糖蛋白2、作用：接受激素等化學(xué)物質(zhì)的信號3、特點：專一性（一種受體只能識別一種或者一類物質(zhì)）受體簡介接受信號的細胞靶細胞:進行細胞間的信息交流1.3一、細胞膜的功能靶細胞發(fā)出信號的細胞與膜結(jié)合的信號分子膜上接受信號分子的受體相鄰兩個細胞的細胞膜接觸，信息從一個細胞傳遞給另一個細胞。例如，精子和卵細胞之間的識別和結(jié)合。演示（2）直接交流：細胞膜的接觸強調(diào)：只有同種生物的精子和卵細胞能夠識別和結(jié)合。進行細胞間的信息交流1.3一、細胞膜的功能思考：所有細胞間的信息交流都需要膜上的受體嗎？胞間連絲（3）植物細胞通過

傳遞信息。通道（胞間連絲）強調(diào)：通道交流不需要細胞膜上的受體進行細胞間的信息交流1.3一、細胞膜的功能1.如圖表示細胞膜的功能模式圖。據(jù)圖分析，下列說法不正確的是A.功能①在生命起源過程中具有重要作用B.功能②表示進入細胞的物質(zhì)對細胞都是有利的C.胰島素調(diào)控生命活動可用圖中③表示D.相鄰的植物細胞可通過功能④進行信息交流√一、細胞膜的功能2.(2023·河北張家口高一期中)如圖為細胞間信息交流的三種方式，下列有關(guān)敘述錯誤的是A.這三種方式中都需要信號分子與細胞膜上的受體進行識別與結(jié)合B.圖甲可表示胰島素經(jīng)血液運輸?shù)桨屑毎麑ζ渖顒舆M行調(diào)節(jié)C.圖乙可表示同種動物精子和卵細胞之間的識別和結(jié)合D.圖丙可表示高等植物細胞間通過胞間連絲相互連接并進行信息交流√一、細胞膜的功能對細胞間信息交流的兩個認知誤區(qū)(1)三種信息交流方式是發(fā)生于細胞與細胞之間的，而不是細胞內(nèi)的信息交流。(2)細胞間信息交流并非都依賴于細胞膜上的受體蛋白，如通過細胞通道的信息交流方式；而某些通過化學(xué)物質(zhì)傳遞信息和通過細胞膜接觸傳遞信息大都依賴于細胞膜上的受體蛋白。易錯

警示一、細胞膜的功能【資料4】1895年歐文頓：多種物質(zhì)對膜的通透性實驗，溶于脂質(zhì)的物質(zhì)容易通過細胞膜，不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，不容易通過細胞膜。膜是由脂質(zhì)組成的【思考】歐文頓對細胞膜的組成成分作出怎樣的推測？細胞膜成分的探索2.1二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索小資料相似相溶原理：通俗的講，即分子結(jié)構(gòu)越相似的物質(zhì)，越是容易相互溶解。【資料5】科學(xué)家利用哺乳動物成熟紅細胞作為實驗材料，制備出純凈的細胞膜，并對細胞膜的成分進行分析，得出組成細胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多?！舅伎肌繛槭裁催x擇哺乳動物成熟紅細胞來制備細胞膜？①無細胞壁，細胞容易吸水漲破；②無細胞核和眾多的細胞器，易制得純凈的細胞膜。細胞膜成分的探索2.1二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索親水“頭”部（極性）疏水“尾”部（非極性）

磷脂分子結(jié)構(gòu)特點甘油尾部頭部(親水)(疏水)磷酸膽堿二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索(2)若細胞內(nèi)外均為水環(huán)境，細胞膜中的磷脂分子應(yīng)如何分布？請畫圖表示。水水水水(1)將磷脂放入盛有水的容器中，下列能正確反映其分布特點的是

。A二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索1925年，戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細胞中提取出脂質(zhì)，在空氣--水界面鋪成單分子層，測得：單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍推論：細胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層！空氣水實驗現(xiàn)象：S單層磷脂=2S紅二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索【資料6】1935年，英國學(xué)者丹尼利和戴維森發(fā)現(xiàn)細胞表面張力明顯低于油水界面的表面張力；當(dāng)時人們已經(jīng)知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白質(zhì)，其表面張力降低?！舅伎肌恳陨腺Y料說明細胞膜中還可能含有什么物質(zhì)？推測：細胞膜除含有脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。細胞膜成分的探索2.1二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索丹尼利與戴維森(1)成分_____（約50%）_______（約40%）糖類（2%～10%）_____（主要

）膽固醇(動物細胞膜具有)脂質(zhì)磷脂蛋白質(zhì)C、H、O+N（+P、N）細胞膜的成分2.2二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)

【資料7】神經(jīng)髓鞘的蛋白質(zhì)含量不僅少，而且蛋白質(zhì)種類只有3種。神經(jīng)髓鞘也比較簡單，主要起絕緣作用。紅細胞、肝細胞、大腸桿菌的細胞膜都承擔(dān)著非常復(fù)雜繁多的生理功能，它們的細胞膜中蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量均較多。細胞膜的功能主要由

決定，功能越復(fù)雜的細胞膜，

的

和

越多?！舅伎肌坑缮鲜霾牧戏治?，細胞膜功能的復(fù)雜程度主要與哪種成分相關(guān)聯(lián)？蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)種類數(shù)量(2)細胞膜成分與功能的關(guān)系：二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索A.構(gòu)成細胞膜的主要成分是蛋白質(zhì)、

脂質(zhì)和糖類B.細胞膜中的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)含量的變

化與細胞膜的功能有關(guān)C.細胞膜的功能越簡單，所含蛋白質(zhì)

的數(shù)量越多D.蛋白質(zhì)在進行細胞間的信息交流中

具有重要作用如圖表示各種細胞膜組成成分的含量，圖示能說明的是√二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索資料1關(guān)于電鏡成像：電子束照射大分子物質(zhì)，散射度高，呈暗帶；照射小分子物質(zhì)，散射度低，呈亮帶。

請根據(jù)資料1，分析羅伯特森在電鏡下看到細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)中蛋白質(zhì)的分布方式。蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)細胞膜結(jié)構(gòu)的探索2.3二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索該模型可以解釋細胞的哪些功能？不能解釋哪些現(xiàn)象？蛋白質(zhì)在細胞膜兩側(cè)可以幫助細胞進行物質(zhì)運輸?shù)龋清e誤的將細胞膜描述為靜態(tài)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，無法解釋細胞的生長和分裂、變形蟲的運動、受精時細胞融合等。二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索資料21970年,科學(xué)家用不同顏色熒光染料標記分別標記人和小鼠細胞表面的蛋白質(zhì)分子，然后將人—鼠細胞融合，一段時間后，不同顏色的熒光染料均勻分布在融合細胞膜表面。通過人—鼠細胞融合的結(jié)果，可以得出什么結(jié)論？細胞膜具有流動性二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索熒光標記法是利用熒光蛋白或熒光蛋白基因作為標志物對研究對象進行分析的方法，常用的熒光蛋白有綠色和紅色兩種顏色資料3按照“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”模型，細胞膜的厚度應(yīng)該是單層磷脂厚度的兩倍，加上兩側(cè)的蛋白質(zhì)，膜的總厚度應(yīng)當(dāng)超過20nm。但是羅伯特森電鏡下的細胞膜的厚度約為7～8nm。

請根據(jù)資料3指出“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”模型的不足之處，并對細胞膜的結(jié)構(gòu)進行合理推測。

資料2表明：“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”模型中蛋白質(zhì)平鋪在磷脂雙分子層表面形成的膜厚度與真實所測不符。因此，蛋白質(zhì)不會只覆蓋在磷脂雙分子層兩側(cè)，可能會有蛋白質(zhì)嵌入磷脂雙分子層。二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索資料4

20世紀60年代，冰凍蝕刻技術(shù)得到了應(yīng)用。科學(xué)家將細胞進行快速低溫冷凍，用冷刀將細胞標本驟然沖斷開。這時，磷脂雙分子層的疏水端裂開，從而顯示出蛋白質(zhì)顆粒在膜之中的真實分布情況。通過一定的技術(shù)處理，科學(xué)家在電子顯微鏡下觀察到，細胞膜的外層磷脂和內(nèi)層磷脂表面都有凸起的蛋白質(zhì)顆粒，還有蛋白質(zhì)隨著另一層磷脂離開之后留下的窟窿。二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索冰凍蝕刻技術(shù)研究細胞膜結(jié)構(gòu)通過冰凍蝕刻實驗結(jié)果，你可以得出什么結(jié)論？

蛋白質(zhì)分子鑲嵌、部分或全部嵌入、貫穿于磷脂雙分子層。二、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索

1972年辛格（S.J.Singer）和尼克爾森（G.Nicolson）總結(jié)前人的研究成果，并且在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了新的生物膜模型———流動鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。三、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容A

B

C

A

B

C

(1)圖中A名稱：____________作用：膜的__________

特點：______________磷脂雙分子層可側(cè)向自由移動基本支架結(jié)構(gòu)模型3.1三、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容A

B

C

(2)圖中B名稱：___________三種位置鑲在磷脂雙分子層表面部分或全部_____磷脂雙分子層中_____于整個磷脂雙分子層特點：大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以_____的蛋白質(zhì)分子嵌入貫穿運動結(jié)構(gòu)模型3.1三、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容A

B

C

(3)圖中C名稱：糖類分子(糖被)，能和蛋白質(zhì)結(jié)合(糖蛋白)或與脂質(zhì)結(jié)

合(糖脂)位置：細胞膜的____表面作用：與細胞表面的_____、細胞間的________等功能有密切關(guān)系外識別信息傳遞結(jié)構(gòu)模型3.1三、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容流動性磷脂分子蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特點3.2三、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容科學(xué)方法：提出假說細胞膜結(jié)構(gòu)模型的探索過程，反映了提出假說這一科學(xué)方法的作用?？茖W(xué)家首先根據(jù)已有的知識和信息提出解釋某一生物學(xué)問題的一種假說，再用進一步的觀察與實驗對已建立的假說進行修正和補充。一種假說最終被接受被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和試驗結(jié)果相吻合。提出問題提出假說觀察與實驗修正和補充觀察與實驗證實接受假說科學(xué)方法與生活中的聯(lián)系：癌癥——21世紀的“第一殺手”細胞膜的組分并不是不可變的，如細胞癌變過程中，細胞膜組分發(fā)生變化，糖蛋白含量下降，產(chǎn)生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物質(zhì)。隨堂練習(xí)√×(1)細胞膜的成分為脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類(2013北京卷)(2)構(gòu)成膜的脂質(zhì)主要是磷脂、脂肪和膽固醇(2010·山東卷)(3)細胞膜含有糖脂和糖蛋白(2011海南卷)(4)變形蟲和草履蟲的細胞膜基本組成成分不同(2012廣東卷)(5)生物膜的特定功能主要由膜蛋白決定(2010山東卷)(6)胰島B細胞分泌胰島素依賴于細胞膜的流動性(2010全國卷)(7)細胞膜上的大多數(shù)蛋白質(zhì)是可以運動的(2011海南卷)√×√√√如圖為細胞膜的結(jié)構(gòu)模型示意圖，a、b表示細胞膜的兩側(cè)。下列有關(guān)說法錯誤的是A.細胞膜因具有圖中①表示的基本支架而

具有對稱性B.動物細胞吸水時，圖中①的厚度會變小C.圖中a側(cè)具有糖蛋白，是細胞膜的外側(cè)D.細胞膜具有流動性與圖中①③都有關(guān)√細胞膜兩側(cè)的分布不具有對稱性，A錯誤。(2023·云南德宏高一統(tǒng)考)人類對生物膜結(jié)構(gòu)的探索經(jīng)歷了漫長的歷程，下列結(jié)論(假說)錯誤的是A.脂溶性物質(zhì)更易通過細胞膜，由此推測細胞膜是由脂質(zhì)組成的B.熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合，說明細胞膜具有流動性C.電鏡下細胞膜呈暗—亮—暗結(jié)構(gòu)，羅伯特森認為生物膜由脂質(zhì)—蛋白

質(zhì)—脂質(zhì)構(gòu)成D.提取人成熟紅細胞的脂質(zhì)鋪展成的單分子層，其面積是紅細胞表面積

的2倍，由此推測細胞膜中的磷脂分子排列為連續(xù)的兩層電鏡下細胞膜呈清晰的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)，羅伯特森認為所有的生物膜都由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，C錯誤?！潭?、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體可以作為藥物的運載體。在脂質(zhì)體中鑲嵌抗體，通過抗體與特定細胞結(jié)合可實現(xiàn)定向給藥。下列有關(guān)敘述錯誤的是A.藥物1是水溶性的，藥物2是脂溶性的B.脂質(zhì)體定向給藥時需要和細胞膜上的特異性受體結(jié)合C.脂質(zhì)體具有兩層磷脂分子層D.脂質(zhì)體的成分與細胞膜相同，都含有磷脂和蛋白質(zhì)√制作生物膜模型課外制作1.基于對細胞膜結(jié)構(gòu)和功能的理解，判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)構(gòu)成細胞膜的磷脂分子具有流動性，而蛋白質(zhì)是固定不動的。()(2)細胞膜是細胞的一道屏障，只有細胞需要的物質(zhì)才能進入，而對細胞有害的物質(zhì)則不能進入。()(3)向細胞內(nèi)注射物質(zhì)后，細胞膜上會留下個空洞。()×××(4)細胞膜是細胞的一道屏障，只有細胞需要的物質(zhì)才能進入細胞，而對細胞有害的物質(zhì)則不能進入(

)(5)植物細胞之間的胞間連絲具有物質(zhì)運輸?shù)淖饔?

)(6)細胞膜上的受體是細胞間信息交流所必需的