3.1 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課件-高一上學(xué)期生物人教版必修一

元素各種化合物細(xì)胞動物細(xì)胞植物細(xì)胞細(xì)胞膜（第1節(jié)）細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核（第3節(jié)）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞器（第2節(jié)）細(xì)胞壁（動物細(xì)胞無）從外到內(nèi)：第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能第3章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)國家的邊界：邊防線等人體的邊界：皮膚和黏膜細(xì)胞的邊界——植物細(xì)胞動物細(xì)胞細(xì)胞膜（質(zhì)膜）那么，細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，在細(xì)胞的生命中有哪些作用呢？無機物→簡單有機物→復(fù)雜有機物→原始生命體

保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的

________。相對穩(wěn)定

使細(xì)胞成為_________的系統(tǒng)相對獨立細(xì)胞膜的出現(xiàn)將細(xì)胞和外界環(huán)境分開

1．將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開一、細(xì)胞膜的功能

鑒別動物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍(lán)染液。用它染色時，死細(xì)胞會被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會著色。

1．為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？

活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性。臺盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過細(xì)胞膜，所以活細(xì)胞沒有被染色。死細(xì)胞的細(xì)胞膜失去選擇透過性，臺盼藍(lán)可進入細(xì)胞，所以死細(xì)胞能夠被染成藍(lán)色。臺盼藍(lán)染色后的死細(xì)胞和活細(xì)胞（放大200倍）【問題探討】討論臺盼藍(lán)染色后的死細(xì)胞和活細(xì)胞（放大200倍）【問題探討】

鑒別動物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍(lán)染液。用它染色時，死細(xì)胞會被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會著色。

2．據(jù)此推測，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具有什么功能？

細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，具有控制物質(zhì)進出細(xì)胞的功能。討論

用冷水洗紅莧菜，水不變紅；煮莧菜，湯卻是紅色的，這說明什么問題？【提示】這說明只有活細(xì)胞才能有選擇性地控制物質(zhì)進出細(xì)胞。你知道嗎？細(xì)胞可“進”不易“進”可“出”不可“出”營養(yǎng)物質(zhì)對細(xì)胞有害的物質(zhì)抗體、激素等物質(zhì)，以及細(xì)胞產(chǎn)生的廢物細(xì)胞內(nèi)的核酸等重要成分病菌、病毒等可能侵入注意：細(xì)胞膜的控制作用是相對的！功能特點：選擇透過性一、細(xì)胞膜的功能

2．控制物質(zhì)進出細(xì)胞細(xì)胞壁拓展：細(xì)胞壁1.分布：2.成分：3.功能：4.性質(zhì)：無生物活性，是全透性的植物、真菌及大多數(shù)原核細(xì)胞都有細(xì)胞壁植物---纖維素和果膠細(xì)菌---肽聚糖真菌---幾丁質(zhì)支持和保護Q:為什么細(xì)胞壁不是植物細(xì)胞的邊界？細(xì)胞壁對要進出細(xì)胞的物質(zhì)沒有選擇性（即全透性），它不能保證細(xì)胞內(nèi)部的穩(wěn)定。

3．進行細(xì)胞間的信息交流（1）通過化學(xué)物質(zhì)傳遞；（2）通過接觸傳遞；（3）通過通道傳遞。胞間連絲一、細(xì)胞膜的功能鼻子接觸香水分子，為什么大腦皮層能產(chǎn)生“香”的感覺，說明細(xì)胞膜還具備什么功能？靶細(xì)胞：接受信號的細(xì)胞受體：靶細(xì)胞膜上/內(nèi)與信號特異性結(jié)合的位點細(xì)胞分泌的激素（如：胰島素），隨著血液到達全身各處，與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞。（1）通過細(xì)胞分泌化學(xué)物質(zhì)間接傳遞信息。受體本質(zhì)：蛋白質(zhì)（糖蛋白）一、細(xì)胞膜的功能如：性激素的受體位于細(xì)胞內(nèi)精子和卵細(xì)胞的識別和結(jié)合（2）通過相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息。精子表面的信號分子只能與同種生物卵細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體特異性結(jié)合一、細(xì)胞膜的功能思考：所有細(xì)胞間的信息交流都需要膜上的受體嗎？胞間連絲（3）相鄰兩細(xì)胞之間形成通道，來傳遞信息一、細(xì)胞膜的功能高等植物細(xì)胞之間通過胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用。??！不需要受體

實驗依據(jù)1

1895年，歐文頓用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞的通透性進行了上萬次實驗，發(fā)現(xiàn)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜。

推測：細(xì)胞膜是由＿＿＿組成的。脂質(zhì)非脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)二、細(xì)胞膜成分的探索相似相溶原理

實驗依據(jù)2

科學(xué)家利用動物的卵細(xì)胞、紅細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等作為研究材料，并利用哺乳動物成熟的紅細(xì)胞制備出純凈的細(xì)胞膜，進行化學(xué)分析。分析表明：細(xì)胞膜的脂質(zhì)有＿＿＿和＿＿＿＿，＿＿＿含量最多。磷脂膽固醇磷脂為什么選擇哺乳動物成熟紅細(xì)胞來制備細(xì)胞膜？

（1）無細(xì)胞壁，細(xì)胞容易吸水漲破。（2）無細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器，易制得純凈的細(xì)胞膜。思考二、細(xì)胞膜成分的探索實驗原理：細(xì)胞吸水漲破，離心獲得細(xì)胞膜疏水尾部親水頭部磷脂分子的結(jié)構(gòu)磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸等所組成的分子磷酸“頭”部是親水的，脂肪酸的“尾”部是疏水的。膽堿磷酸甘油脂肪酸

磷脂分子結(jié)構(gòu)磷脂分子示意圖空氣

水BAC請根據(jù)磷脂分子的特點猜測其在空氣與水界面上分布的模型。磷脂分子在空氣與水界面上分布的模型討論：如果將磷脂分子置于水-苯的混合溶劑中，磷脂分子將會如何分布？【提示】磷脂的頭部將與水接觸，尾部與苯接觸，磷脂分子分布成單層。如果在細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水的環(huán)境中，推測磷脂分子在細(xì)胞膜中可能是怎樣排布？水水A水水B水水C親水的“頭部”與

接觸，疏水的“尾巴”

。水水水遠(yuǎn)離水假說：細(xì)胞膜中的磷脂分子排列為

。

雙層二、對細(xì)胞膜成分的探索

實驗依據(jù)31925年，荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪展成單分子層，測得單層分子的面積是紅細(xì)胞表面積的2倍。推斷：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為＿＿＿＿＿＿＿＿。連續(xù)的兩層二、細(xì)胞膜成分的探索思考：若用人的肝細(xì)胞，脂單分子層的面積與細(xì)胞表面積的2倍的關(guān)系？肝細(xì)胞內(nèi)還有核膜和細(xì)胞器膜。大于

實驗依據(jù)41935年，英國學(xué)者丹尼利和戴維森研究了細(xì)胞膜的張力。他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的表面張力明顯低于油一水界面的表面張力。人們已發(fā)現(xiàn)了油脂滴表面如果吸附有蛋白質(zhì)成分則表面張力會降低。推斷：細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有＿＿＿＿＿。蛋白質(zhì)自主學(xué)習(xí)二、細(xì)胞膜成分的探索脂質(zhì)（約50%）蛋白質(zhì)（約40%）糖類（約2%-10%）細(xì)胞膜磷脂(主要)膽固醇（動物細(xì)胞膜具有）蛋白質(zhì)在行使功能時起重要作用，功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)種類和數(shù)量越多。二、細(xì)胞膜成分的探索細(xì)胞膜的組分并不是不可變的，如在細(xì)胞癌變過程中，糖蛋白含量下降脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等成分如何組成細(xì)胞膜的呢？細(xì)胞膜的成分特點不同種類的細(xì)胞，細(xì)胞膜的成分及其含量不完全相同，如動物細(xì)胞膜中含有一定量的膽固醇，而植物細(xì)胞膜中則沒有，這與細(xì)胞的功能有關(guān)細(xì)胞膜的組分并不是不可變的，如在細(xì)胞癌變過程中，糖蛋白含量下降糖類可分別與蛋白質(zhì)、脂質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白、糖脂，糖蛋白有識別作用功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，其蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多1234成分特點

1．羅伯特森的發(fā)現(xiàn)

1959年，羅伯特森在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)。提出假說：膜是由“＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿”構(gòu)成的三層靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索

20世紀(jì)60年代以后，人們對這一模型的異議增加了，不少科學(xué)家對于生物膜是靜態(tài)的觀點提出質(zhì)疑。變形蟲攝取食物細(xì)胞分裂三、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索

2．人-鼠細(xì)胞融合實驗

1970年，科學(xué)家用發(fā)綠色熒光的染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，用發(fā)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。實驗表明：細(xì)胞膜具有＿＿＿＿＿。流動性三、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索蛋白分子在運動磷脂分子也在運動

【資料】冰凍蝕刻電子顯微法：物理科學(xué)家在低溫下將細(xì)胞膜切開，升溫后暴露兩層磷脂之間的斷裂面，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)鑲嵌、貫穿于磷脂雙分子層中。蛋白質(zhì)鑲在、嵌入、貫穿在磷脂雙分子層中。蛋白質(zhì)在膜中的分布是

的不對稱嵌貫穿鑲冰凍蝕刻電子顯微法三、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索

3．流動鑲嵌模型1972年，桑格（S.J.Singer）和尼克森（G.Nicolson）根據(jù)免疫熒光技術(shù)、冰凍蝕刻技術(shù)的研究結(jié)果，在“單位膜”模型的基礎(chǔ)上提出的流動鑲嵌模型，為大多數(shù)人所接受。三、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索提出假說

細(xì)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?？茖W(xué)方法四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1．細(xì)胞膜主要是由＿＿＿分子和＿＿＿＿分子構(gòu)成的。＿＿＿＿＿＿＿＿是膜的基本支架。2．蛋白質(zhì)分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中：有的＿＿＿表面，有的部分或全部＿＿＿其中，有的＿＿＿于整個磷脂雙分子層。3．細(xì)胞膜不是靜止不動的，而是＿＿＿＿＿＿＿。磷脂蛋白質(zhì)磷脂雙分子層鑲在嵌入貫穿可以側(cè)向自由移動大多也能運動蛋白質(zhì)膽固醇磷脂分子磷脂雙分子層細(xì)胞膜的流動性對于細(xì)胞完成物質(zhì)運輸、生長、分裂、運動等功能非常重要。

糖被與細(xì)胞表面的識別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能有密切關(guān)系。糖蛋白糖脂具有流動性判斷細(xì)胞膜內(nèi)外側(cè)的方法：外側(cè)：多糖側(cè)鏈的一側(cè)內(nèi)側(cè)：沒有多糖側(cè)鏈的一側(cè)結(jié)構(gòu)特點：具有流動性1層生物膜思考：細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)是對稱的嗎？=

層磷脂雙分子層=

層磷脂分子層中細(xì)胞膜具不對稱原因：糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)分子呈不對稱分布四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容12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

類組成成分內(nèi)部疏水，屏障作用物質(zhì)運輸?shù)忍潜晃挥诩?xì)胞膜外表面識別、信息傳遞等結(jié)構(gòu)特點：具有流動性結(jié)構(gòu)功能特點：選擇透過性位置及作用特點四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容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(xì)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(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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P72區(qū)別流動性是膜的結(jié)構(gòu)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(xì)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(chǔ)，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流動性和選擇透過性

既然膜內(nèi)部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運輸呢？

①水分子極小，可以通過由于磷脂分子運動而產(chǎn)生的間隙；

②膜上存在水通道蛋白，水分子可以通過通道蛋白通過膜。糖脂旁欄思考

一、概念檢測

1．基于對細(xì)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(xì)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(xì)胞膜是細(xì)胞的一道屏障，只有細(xì)胞需要的物質(zhì)才能進入，而對細(xì)胞有害的物質(zhì)則不能進入。（）（3）向細(xì)胞內(nèi)注射物質(zhì)后，細(xì)胞膜上會留下個空洞。（）???練習(xí)與應(yīng)用

2．細(xì)胞膜的特性和功能是由其結(jié)構(gòu)決定的。下列相關(guān)敘述錯誤的是（）

A．細(xì)胞膜的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)使溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，容易通過細(xì)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(xì)胞膜C．細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)分子有物質(zhì)運輸功能D．細(xì)胞的生長現(xiàn)象不支持細(xì)胞膜的靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型B練習(xí)與應(yīng)用

二、拓展應(yīng)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(xì)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(rèn)為這種類比有什么合理之處，有沒有不妥當(dāng)?shù)牡胤剑?/p>

【提示】把細(xì)胞膜與窗紗進行類比,合理之處是說明細(xì)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