3.1細胞膜的結構和功能課件-高一上學期生物人教版必修1

資料：科學家用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質(zhì)注入變形蟲體內(nèi)，伊紅很快擴散到整個細胞，卻不能逸出細胞。為什么伊紅不會溢出細胞？導入新課國家的邊界人體的邊界細胞膜細胞作為基本的生命系統(tǒng)，其邊界就是細胞膜，也稱質(zhì)膜導入新課閱讀教材40-42頁，思考下列問題1、細胞膜的功能？并背誦2、思考問題探討3、細胞間信息交流的三種方式？4、最初對細胞膜成分的認識，是通過對現(xiàn)象的推理分析，還是通過對膜成分的提取與檢測？5、磷脂分子在空氣-水界面上會怎么樣鋪展？磷脂分子在水中可能是怎樣排布的呢？若將磷脂分子置于水-苯混合溶劑，磷脂分子如何分布？個體自學第1節(jié)細胞膜的結構及功能鑒別動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液。用它染色時，死細胞會被染成藍色，而活細胞不會著色。討論用臺盼藍染液染色后的死細胞和活細胞（放大200倍）課本P40問題探討1.為什么活細胞不能被染色，而死細胞能被染色？2.據(jù)此推測，細胞膜作為細胞的邊界，應該具有什么功能？活細胞的細胞膜具有選擇透過性，臺盼藍是細胞不需要的物質(zhì)，不易通過細胞膜，因此活細胞不被染色。死細胞的細胞膜失去控制物質(zhì)進出細胞的功能，臺盼藍能通過細胞膜進入細胞，死細胞被染成藍色。具有控制物質(zhì)進出細胞的功能一、細胞膜的功能水、無機鹽

氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)病毒、病菌代謝廢物CO2、尿素等分泌物抗體、激素細胞的功能特性：選擇透過性2.控制物質(zhì)的進出一、細胞膜的功能

細胞膜將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開，保障了細胞內(nèi)部環(huán)境的________。1.將細胞與外界環(huán)境分隔開相對穩(wěn)定（1）對細胞本身的意義：相對獨立膜的出現(xiàn)________是生命起源過程中至關重要的階段，產(chǎn)生了原始的細胞，并成為_________的系統(tǒng)。（2）在進化方面的意義：出現(xiàn)細胞膜一、細胞膜的功能3.進行細胞間的信息交流

在多細胞生物體內(nèi)，各個細胞都不是孤立存在的，它們之間必須保持功能的協(xié)調(diào)，才能使生物體健康地生存。這種協(xié)調(diào)性的實現(xiàn)不僅依賴于物質(zhì)和能量的交換，也有賴于信息的交流。一、細胞膜的功能激素內(nèi)分泌細胞的激素（如胰島素），隨血液到達全身各處，與靶細胞的細胞膜表面的受體結合，將信息傳遞給靶細胞。受體化學本質(zhì)：糖蛋白（主要）作用：接受激素等化學物質(zhì)的信號特點：專一性（一種受體只能識別一種或者一類物質(zhì)）（1）通過細胞分泌化學物質(zhì)間接傳遞信息。靶細胞：接受信號的細胞受體：靶細胞膜上與信號特異性結合的位點3.進行細胞間的信息交流一、細胞膜的功能發(fā)出信號的細胞靶細胞與膜結合的信號分子精子和卵細胞之間的識別和結合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。細胞識別得以實現(xiàn)的基礎是細胞膜表面某些生物大分子（如糖蛋白、糖脂）提供的識別信息，使細胞可以識別同種與異種、同源與異源細胞受體（2）相鄰細胞的細胞膜直接接觸傳遞信息3.進行細胞間的信息交流一、細胞膜的功能（3）經(jīng)相鄰兩細胞間特殊通道傳遞信息相鄰兩個細胞之間形成通道，可以進行物質(zhì)交換和信息交流。

例如，高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用。胞間連絲3.進行細胞間的信息交流一、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？筆記：通道交流不需要細胞膜上的受體

多細胞生物是一個繁忙而有序的“社會”，如果沒有信息交流，生物體不可能作為一個整體完成生命活動。細胞間的信息交流，大多與細胞膜的結構有關。問題1：最初對細胞膜成分的認識，是通過對現(xiàn)象的推理分析，還是通過對膜成分的提取與檢測？現(xiàn)象：溶于脂質(zhì)的物質(zhì)容易穿過細胞膜。假說：細胞膜是由脂質(zhì)構成。驗證：制備純凈細胞膜。組成細胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，磷脂含量最多。問題2：推理出結論后，還有必要提取膜的成分分析嗎？二、對細胞膜的探索細胞膜非脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)相似相溶原理科學家首先根據(jù)已有的知識和信息提出解釋某一生物學問題的一種假說，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果相吻合?？茖W方法——提出假說（教材44頁）二、對細胞膜的探索問題3：制備細胞膜選擇什么材料？原因是什么？

哺乳動物成熟紅細胞。沒有細胞壁，能吸水漲破，且沒有細胞核和眾多的細胞器，可獲得較為純凈的細胞膜二、對細胞膜的探索問題4：磷脂分子在空氣-水界面上會怎么樣鋪展？磷脂分子在水中可能是怎樣排布的呢？若將磷脂分子置于水-苯混合溶劑，磷脂分子如何分布？親水疏水頭部尾部二、對細胞膜的探索1925年戈特和格倫德爾支持：S2=2S1S1S21935年丹尼利和戴維森現(xiàn)象：細胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力油滴表面如果吸附有蛋白質(zhì)，表面張力就會降低假說：細胞膜中可能還含有蛋白質(zhì)二、對細胞膜的探索教材深挖：將人的肝細胞中的磷脂全部提取出來，鋪成單分子層，其面積是肝細胞表面積的2倍嗎？為什么？大大超過2倍，肝細胞具有多種具膜的細胞器和細胞核問題5：根據(jù)所學知識，思考是否可以嘗試其他方法驗證細胞膜中是否含有蛋白質(zhì)嗎？酶解，雙縮脲試劑二、對細胞膜的探索細胞膜_____（約50%）_______（約40%）：糖類（2%～10%）_____（主要

）膽固醇(動物細胞膜具有)與細胞膜功能密切相關脂質(zhì)磷脂蛋白質(zhì)C、H、O+N（+P、N）二、對細胞膜的探索

【資料】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著非常復雜繁多的生理功能，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，功能越復雜的細胞膜，

的

和

越多?！舅伎肌坑缮鲜霾牧峡芍?，細胞膜的功能主要由哪一類物質(zhì)決定？蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)種類數(shù)量二、對細胞膜的探索二、對細胞膜的探索閱讀教材43頁，完成學法大視野33頁知識梳理至34|合作探究|1959年羅伯特森驗證：研究細胞膜的成分，其中脂質(zhì)占細胞膜總質(zhì)量的50%，

蛋白質(zhì)約占40%，糖類占2%-10%?，F(xiàn)象：電鏡下觀察到細胞膜的暗—亮—暗三層結構模型：三明治模型（細胞膜由蛋白質(zhì)—磷脂—蛋白質(zhì)三層結構構成）缺陷：二、對細胞膜的探索靜態(tài)的細胞膜結構無法解釋細胞生長、變形蟲的變形運動等1959年羅伯特森模型：三明治模型（細胞膜由蛋白質(zhì)—磷脂—蛋白質(zhì)三層結構構成）缺陷：靜態(tài)的細胞膜結構無法解釋細胞生長、變形蟲的變形運動等新發(fā)現(xiàn)：蛋白質(zhì)分子鑲嵌、部分或全部嵌入、貫穿于脂雙層冰凍蝕刻技術二、對細胞膜的探索|合作探究|采用熒光標記法標記小鼠細胞與人細胞，做如圖實驗。請思考：該實驗否定了羅伯特森的“三層結構”生物膜模型，因為該模型認為生物膜是靜止的。假若生物膜是靜止的，細胞無法融合，更無法實現(xiàn)兩種顏色熒光的均勻分布。(1)本研究所采用的方法是什么?(2)由本實驗結果可推出何種結論?(3)如圖是相關實驗結果的記錄，據(jù)此哪項結論不能成立?①溫度增加到15℃以上，細胞膜流動性增強②該實驗證明膜蛋白能夠運動③溫度對膜蛋白的運動有影響④圖中數(shù)據(jù)說明融合時間越長形成的嵌合體越多二、對細胞膜的探索細胞融合37℃40min1970年人鼠細胞融合實驗細胞融合37℃40min蛋白質(zhì)流動性側向擴散旋轉運動擺動運動伸縮震蕩旋轉異構構成細胞膜的磷脂具有流動性二、對細胞膜的探索1972年，辛格和尼科爾森根據(jù)新的觀察和實驗證據(jù)，提出細胞膜的流動鑲嵌模型，并為大多數(shù)人接受三、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容【自主學習】閱讀教材P44—P45關于流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容，完成學法35頁三、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容|自學檢測|(1)磷脂分子構成細胞膜的基本支架。()(2)組成細胞膜的蛋白質(zhì)分子是可以運動的，而磷脂分子是靜止的。()(3)高爾基體形成的囊泡與細胞膜融合體現(xiàn)了細胞膜的結構特點——具有一定的流動性。()【典例】下圖是人體肝臟細胞的細胞膜的亞顯微結構模式圖，①～③表示物質(zhì)。下列有關說法錯誤的是()A.③在細胞膜上都不是靜止的B.②在細胞膜上的分布是不均勻的C.①與細胞間的信息交流功能有密切關系D.將該細胞中的③這種物質(zhì)全部提取出來，發(fā)現(xiàn)其單分子層面積等于該細胞膜面積的兩倍三、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容糖蛋白蛋白質(zhì)分子磷脂雙分子層④⑤磷脂分子糖脂|深度思考|(1)具有糖蛋白的一側為細胞膜的外側還是內(nèi)側?(2)細胞膜上的蛋白質(zhì)分子和磷脂分子都是可以運動的嗎?三、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容【變式訓練】如圖為生物膜流動鑲嵌模型的模式圖。下列有關敘述正確的是()A.若該生物膜表示動物細胞膜，則其脂質(zhì)成分就是圖中的a(磷脂)B.若該生物膜表示細胞膜，則在結構上其存在雙層膜C.若該生物膜表示某動物細胞膜，則a種類的多樣性決定了膜功能的多樣性D.若該生物膜表示動物細胞膜，則b可能具有識別的作用磷脂蛋白質(zhì)細胞膜糖類(少)組分結構功能脂雙層為基本骨架內(nèi)部疏水，屏障鑲嵌、嵌入、貫穿物質(zhì)運輸?shù)冗\動運動結構特點：流動性細胞表面信息傳遞等1.將細胞與外界環(huán)境分隔開2.控制物質(zhì)進出細胞3.進行細胞間的信息交流功能特點：選擇透過性細胞的物質(zhì)運輸、生長、分裂、運動等生命活動三、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容一是因為水分子極小，可以通過由于磷脂分子運動而產(chǎn)生的間隙；二是因為膜上存在水通道蛋白，水分子可以通過通道蛋白通過膜。三、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容既然膜內(nèi)部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運輸呢？流動性和選擇透過性比較項目流動性選擇透過性主要表現(xiàn)生物膜中的蛋白質(zhì)個脂質(zhì)分子在膜中可作為多種形式的移動，膜整體也可以流動細胞膜選擇的小分子、離子可以通過，其他小分子、離子、大分子物質(zhì)則不能通過。結構基礎磷脂分子具有流動性，大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也可以運動膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量不同區(qū)別流動性是膜的結構特點選擇透過性是膜的功能特性實例變形蟲的變形運動、細胞融合、胞吞、胞吐植物對離子的選擇性吸收、腎小管的重吸收聯(lián)系流動性是選擇透過性的基礎，只有膜具有流動性，才能表現(xiàn)出選擇透過性，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），均能夠影響的流動性，影響膜的選擇透過性與生活中的聯(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)。思考：植物細胞最外面是細胞壁，那么植物細胞的邊界是細胞膜而不是細胞壁，這是為什么呢？1、成分：纖維素和果膠2、功能：支持和保護3、特性：具有全透性植物的細胞壁起支持和保護的作用，具有全透性，并不能控制物質(zhì)進出細胞，所以不是真正的邊界。細胞膜成分與結構功能2.控制物質(zhì)進出細胞3.進行細胞間的信息交流1.將細胞與外界分隔開脂質(zhì)蛋白質(zhì)糖類磷脂雙分子層-基本支架鑲、嵌、貫穿糖蛋白功能特點結構特點（選擇透過性）（流動性）【課堂小結】練習與運用1.基于對細胞膜結構和功能的理解，判斷下列相關表述是否正確。(1)構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,細胞膜上會留下一個空洞。(

)2.細胞膜的特性和功能是由其結構決定的。下列相關敘述錯誤的是(

)A.細胞膜的脂質(zhì)結構使溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，容易通過細胞膜B.由于磷脂雙分子層內(nèi)部是疏水的，因此水分子不能通過細胞膜C.細胞膜的蛋白質(zhì)分子有物質(zhì)運輸功能D.細胞的生長現(xiàn)象不支持細胞膜的靜態(tài)結構模型

×××B一、概念檢測二、拓展應用1.在解釋不容易理解的陌生事物時，人們常用類比的方法，將陌生的事物與熟悉的事物作比較。有人在解釋細胞膜時，把它與窗紗進行類比：窗紗能把昆蟲擋在外面，同時窗紗的小洞又能讓空氣進岀。你認為這種類比有什么合理之處，有沒有不妥當?shù)牡胤剑俊咎崾尽堪鸭毎づc窗紗進行類比,合理之處是說明細胞膜與窗紗一樣可以允許一些物質(zhì)出入，阻擋其他物質(zhì)出入。這樣的類比也有不妥之處。例如，窗紗是一種簡單的剛性的結構，功能較單純，細胞膜的結構和功能要復雜得多；細胞膜是活細胞的重要組成部分，活細胞的生命活動是一個主動的過程，而窗紗是沒有生命的，它只能是被動地在起作用。