3.1 细胞膜的结构和功能 ppt课件--2023新人教版（2019）《高中生物》必修第一册.pptx

1、教学目标核心素养1.概述细胞膜的主要功能。2.分析细胞膜结构的探索过程，领悟科学的过程和方法。3.了解流动镶嵌模型的基本内容。生命观念通过对细胞膜的学习建立生命的结构与功能观科学探究领悟细胞膜结构探索过程的科学方法。科学思维流动镶嵌模型及其解读。第1节细胞膜的结构和功能 1.1.鉴别动物细胞鉴别动物细胞是否死亡常用是否死亡常用台盼蓝染液台盼蓝染液。用它染色时，死。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。讨论讨论1 1为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？活细胞活细胞的细胞膜的细胞膜具有选择透过具有选择透

2、过性性，不被染色，不被染色，死细胞死细胞的细胞的细胞膜膜失去控制物质进出细胞的功失去控制物质进出细胞的功能能，死细胞，死细胞能被染成蓝色。能被染成蓝色。2 2据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？功能？细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。注意：注意：植物细胞的植物细胞的边界边界也也是细胞膜是细胞膜，不是细胞壁，因为细，不是细胞壁，因为细胞壁是全透性的。胞壁是全透性的。推测的原始推测的原始海洋景观图海洋景观图将将细胞与外界环境分细胞与外界环境分隔开隔开1膜的出现是生命起源过程中

3、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。一、细胞膜的功能控制控制物质进出物质进出细胞细胞2表明细表明细胞膜的控制作胞膜的控制作用具有用具有普遍性普遍性；有些病毒；有些病毒、病菌也能侵、病菌也能侵入细胞使生物入细胞使生物体患病，表明体患病，表明细胞膜的控制细胞膜的控制作用具有作用具有相对相对性。性。激素（信息分子）激素（信息分子）内分泌细胞的内分泌细胞的激素激素（如胰岛素），（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶细胞的随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的细胞膜表面的受体结合受体结合，将信息传，将信息传递给靶细胞。递给靶细

4、胞。3.3.进行细胞间的信息交流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(物质传递)。受体受体发出信号的细胞发出信号的细胞靶细胞靶细胞与膜结合的与膜结合的信号分子信号分子受体受体信息从一个细胞传递给另一个细胞（例如精子和卵细胞之间的识别信息从一个细胞传递给另一个细胞（例如精子和卵细胞之间的识别和结合），和结合），细胞识别得以实现的基础细胞识别得以实现的基础是细胞膜表面某些生物大分子是细胞膜表面某些生物大分子（如（如糖蛋白、糖脂）提供的识别信息糖蛋白、糖脂）提供的识别信息，使细胞可以识别同种与异种，使细胞可以识别同种与异种、同源与异源细胞、同源与异源细胞（2）通过相邻细胞的细胞

5、膜直接接触传递信息。（接触传递）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（通道传递）胞间连丝细胞间的信息交流都依赖于信息分子和受体吗？细胞膜的功能的总结细胞膜的功能的总结是谁，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。啊，伟大的细胞膜呀！没有你，我会是何等模样！与外界环境分分隔开控制物质进出进行细胞间信息交流除了以上提到的三种功能外，细胞膜还有细胞识别、保护细胞、参与细胞的运动、分泌等功能。（1 1）物质物质传递传递（2 2）

6、接触接触传递传递（3 3）通道通道传递传递二、二、对对生物膜成分的探索生物膜成分的探索(最初最初对膜成分的探索对膜成分的探索)细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的！二、二、对对生物膜成分的探索生物膜成分的探索(1、最初最初对膜成分的探索对膜成分的探索)时间1895年科学家欧文顿实验对植物细胞进行 实验，发现溶于 的物质，容易穿过细胞膜；不溶于 的物质，不容易穿过细胞膜结论细胞膜是由_组成的通透性通透性脂质脂质脂质脂质脂质脂质磷脂为什么用为什么用哺乳动物的红细胞哺乳动物的红细胞能制备出纯净的细胞膜呢能制备出纯净的细胞膜呢？因为哺乳动物因为哺乳动物成熟的成熟的红细胞红细胞没有没有细胞核和众多的细胞

7、器。细胞核和众多的细胞器。磷脂和胆固醇哺乳动物红细胞注：图中磷脂含有注：图中磷脂含有N元素。但并不是所有的磷脂都含有元素。但并不是所有的磷脂都含有N元素。元素。亲水亲水头头部部疏水疏水尾尾部部磷脂分子在水-空气界面的分布磷脂磷脂分子分子磷脂分子在水-空气界面的分布磷脂分子在水-空气界面的分布磷脂分子在水-空气界面的分布磷脂分子在水-空气界面的分布磷脂分子在水-空气界面的分布磷脂分子在水-空气界面的分布1.根据磷脂分子特点，解释为什么磷脂在根据磷脂分子特点，解释为什么磷脂在空气空气水界面水界面上铺展成单分子层？上铺展成单分子层？因为磷脂分子头部亲水，尾部疏水，所以在空气水界面磷脂分子是头部向下，

8、与水面接触，尾部则朝向空气一面。磷脂分子在水环境中的分布水环境磷脂分子在水环境中的分布水环境磷脂分子在水环境中的分布水环境磷脂分子在水环境中的分布水环境磷脂分子在水环境中的分布水环境磷脂分子在水环境中的分布水环境磷脂分子在水环境中的分布AB水环境连续连续两层两层排列排列细细胞胞膜膜中中排排布布因为磷脂分子有一个亲水头部和疏水尾部,疏水尾巴要聚集到一起,这就是疏水作用,这就使得亲水的头在外与水接触,疏水的尾巴聚在里头,形成稳定的双分子层结构。2细胞细胞内外均为水内外均为水环境，磷脂分子在环境，磷脂分子在水中水中应如何分布？应如何分布？你如何解释这一现象？如果是鸡的红细胞,单层分子的面积还是红细胞

9、的表面积的2 2倍？2连续的两层(3)磷脂分子在细胞膜中排列方式探究不是。大大超过2倍，鸡的红细胞具有细胞膜、细胞核和多种具膜的细胞器。4 4、1935 1935年，英国学者丹尼利(J.F.Danielli)(J.F.Danielli)和戴维森(H.Davson)(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。将磷脂分子置于将磷脂分子置于水水-苯的混合溶剂苯的混合溶剂中，磷脂分子将会中，磷脂分子将会如何分布？如何分布？如果将磷脂分子置

10、于水如果将磷脂分子置于水苯的混合溶剂中，磷脂的苯的混合溶剂中，磷脂的“头部头部”将与水接触，将与水接触，“尾部尾部”与苯接触，磷脂分子分布成单层。与苯接触，磷脂分子分布成单层。脂质脂质蛋白质蛋白质 糖类糖类细胞膜的细胞膜的化学成分化学成分大约占50%50%大约占40%40%大约2%10%2%10%总结：细胞膜的总结：细胞膜的化学成分化学成分蛋白质在细胞膜行使功能时起着重要作用。功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。细胞膜蛋白种类：糖蛋白、受体蛋白、载体蛋白细胞膜主要成分是由脂质和蛋白质组成，还有少量的糖类。磷脂（最丰富）、胆固醇（动物细胞,少量）例3如图是细胞间信息交流的方式，下列有关叙

11、述不正确的是()A该过程实现了细胞之间远距离传递信息B细胞膜上的受体是所有细胞间信息交流的必需结构C位于靶细胞表面的受体具有识别激素等物质的作用D图中内分泌细胞分泌的激素等物质属于信息分子答案答案 无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动三、对生物膜结构的探索三、对生物膜结构的探索资料2：19701970年，细胞融合实验：年，细胞融合实验：融合细胞融合细胞细胞细胞融合融合37374040minmin正在融合正在融合的细胞的细胞红色红色荧光荧光染料标记染料标记膜蛋白膜蛋白绿色绿色荧光荧光染料标记染料标记膜蛋白膜蛋白人细胞人细胞小鼠细胞小鼠细胞 这一实验以及相关的其他实验证据这一实验以及相关的其他实验

12、证据表明表明，细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性。时间：1972年人物：辛格和尼科尔森提出：生物膜的流动镶嵌模型资料3：流动镶嵌模型科学方法科学方法提出假说提出假说细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先作用。科学家首先根据已有的知识和信息提出根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问解释某一生物学问题的一种题的一种假说假说，再用进一步的，再用进一步的观察与实验观察与实验对已建立的假说进行修对已建立的假说进行修正和补充。正和补充。一种假说一种假说最终最终被接受被否定，取决被接受被否定，取决于它于它是否能是否能与以后

13、与以后不断得到的观察和试验不断得到的观察和试验结果相吻合。结果相吻合。小结：对细胞膜小结：对细胞膜成分成分和和结构的探索历程结构的探索历程19701970年荧光标记人鼠细胞融合显示细胞膜具有年荧光标记人鼠细胞融合显示细胞膜具有流动性流动性 1919世纪末欧文顿推测膜由世纪末欧文顿推测膜由脂质脂质组成组成2020世纪初化学分析得知膜主要成分是世纪初化学分析得知膜主要成分是磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。19251925年证明细胞膜中的磷脂分子是年证明细胞膜中的磷脂分子是双层双层的的19591959年电镜观察推测细胞膜为三层年电镜观察推测细胞膜为三层静态统一结构静态统一结构探究成分探究成分探究结构

14、探究结构6060年代观察年代观察蛋白质蛋白质在脂质中的在脂质中的不均等分布不均等分布 19721972年，辛格和尼科尔森年，辛格和尼科尔森提出提出磷脂分子磷脂分子蛋白质糖蛋白磷脂双分子层磷脂分子观察下图思考讨论糖类（1）图中名称地位特点磷脂双分子层磷脂双分子层基本支架具有屏障作用，具有屏障作用，水溶性分子或离子不能自由通过水溶性分子或离子不能自由通过（2）图中名称蛋白质分子蛋白质分子存在形态蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。（体现膜结构内外的不对称性和流动性）特点大多数蛋白质可以运动。大多数蛋白质可以运动。内部是磷脂分子的内部是磷

15、脂分子的疏水疏水端端构成磷脂分子可以磷脂分子可以侧向自由移动侧向自由移动作用（3）图中作用作用名称与细胞识别、细胞间的信息传递等有关与细胞识别、细胞间的信息传递等有关（4）、生物膜的结构特性：流动性主要表现为构成膜的主要表现为构成膜的磷脂分子磷脂分子可以可以侧向自由移动侧向自由移动，膜，膜中的中的蛋白质大多也能运动蛋白质大多也能运动。（5）、生物膜的功能特性：选择透过性糖被细胞膜上糖类分子，与蛋白质分子结合成与蛋白质分子结合成糖糖蛋白（如蛋白（如 ），与脂质结合成，与脂质结合成糖脂糖脂位于细胞膜外侧位置原因：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。生理意义：结构基础：膜上具

16、有载体蛋白膜上具有载体蛋白生理控制控制物质进出物质进出细胞细胞意义：1、磷脂双分子层构成膜的基本支架磷脂的疏水尾部决定了水溶性极性分子或离子难以通过屏障作用2、蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中（1）镶嵌的具体方式：嵌入、镶或贯穿（2）功能越复杂的膜，蛋白质的含量越多3、4、膜具有流动性（1）原因：组成膜的磷脂分子（如侧向移动）和大部分蛋白质分子可以运动（2）意义：总结、流动镶嵌模型的基本内容糖被：与细胞识别、信息交流有关。思考：膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？【答案】一是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；二是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白

17、通过细胞膜。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。四、细胞壁四、细胞壁1.分布：分布：2.成分：成分：3.功能功能4.性质：性质：无生物活性，无生物活性，是全透的是全透的植物、真菌及大多数原核细胞都有细胞壁植物、真菌及大多数原核细胞都有细胞壁植物植物-纤维素和果胶纤维素和果胶原核细胞原核细胞-肽聚糖肽聚糖 真菌：真菌：几丁质几丁质支持和保护支持和保护为什么细胞壁不是植物细胞的边界？细胞壁对要进出细胞的物质没有选择性（即全透性），它不能保证细胞内部的稳定。A图a中的药物利用脂质体能与细胞膜融合的特点将药物送入细胞B脂质体膜与细胞膜成分类似，因而可推知脂质体膜也

18、具有流动性C可在脂质体膜上镶嵌某种蛋白质，使脂质体与特定细胞起作用D图a中 是脂溶性药物，图b中 是能在水中结晶或溶解的药物磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的，故图a中药物是能在水中溶解或结晶的药物，图b中药物是脂溶性药物，磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，下图表示磷脂分子构成的磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，下图表示磷脂分子构成的脂质脂质体体，它可以作为，它可以作为药物的运载体药物的运载体，将药物运送到特定的细胞发挥作用。下列有关，将药物运送到特定的细胞发挥作用。下列有关叙述叙述错误错误的是的是()细胞膜的功能将细胞与外界环境分隔开控制物质进出细胞进行细胞间的信息

19、交流细胞膜的成分 脂质（磷脂）50%，蛋白质40%，糖类2%10%细胞膜细胞膜成分成分和结构的探索历程和结构的探索历程流动镶嵌模型的基本内容（1）、磷脂双分子层（2）、蛋白质分子（3）糖被（4）结构特性（5）功能特性（1）通过细胞分泌化学物质间接传递信息。（2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息。（3）相邻两细胞之间形成通道，来传递信息练习与应用 一、概念检测1.基于对细胞膜结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。（1）构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的。()（2）细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入，而对细胞有害的物质则不能进入。()（3）向细胞内注射物

20、质后，细胞膜上会留下一个空洞。(2.细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是（）A.细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜B.由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜C.细胞膜的蛋白质分子有物质运输功能D.细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型 B二、拓展应用1.在解释不容易理解的陌生事物时，人们常用类比的方法，将陌生的事物与熟悉的事物作比较。有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行类比：窗纱能把昆虫挡在外面，同时窗纱的小洞又能让空气进岀。你认为这种类比有什么合理之处，有没有不妥当的地方？【提示】把细胞膜与窗纱进行类比,合理之处是说明细胞膜与窗纱一样可以允许

21、一些物质出入，阻挡其他物质出入。这样的类比也有不妥之处。例如，窗纱是一种简单的刚性的结构，功能较单纯，细胞膜的结构和功能要复杂得多；细胞膜是活细胞的重要组成部分，活细胞的生命活动是一个主动的过程，而窗纱是没有生命的，它只能是被动地在起作用。2.下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞 发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。（1）为什么两类药物的包裹位置各不相同？【答案】由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，能在水中结晶的药物

22、可稳定地包裹其中。（2）请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？【答案】由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。1.细胞膜上含量最多的成分是（）A、蛋白质B、糖类 C、脂质D、水2.细胞之间依靠细胞膜进行信息交流，下列不属于信息交流的是（）A、激素与细胞膜表面受体结合 B、相邻细胞的细胞膜接触 C、植物细胞的胞间连丝 D、核酸不能通过细胞膜CD3.细胞膜常常被脂类溶剂和蛋白酶处理溶解，由此可以推断细胞膜的化学成分主要是（）A、磷脂、蛋白质、多糖 B、蛋白质、多糖 C、磷脂、蛋白质 D、蛋白质、核酸4.细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是（）A、糖被 B、磷脂 C、脂肪 D、核酸C5.将小麦种子浸泡在红墨水中10分钟后，取出剖开，发现胚为白色，胚乳为红色，这说明：A.胚成活，胚乳已死亡 B.胚已死亡，胚乳成活 C.胚和胚乳均成活 D.胚和胚乳均死亡A A6.6.细胞膜的成分中起支架作用和细胞识别作用的细胞膜的成分中起支架作用和细胞识别作用的 物质分别是：物质分别是：A.A.淀粉和纤维素淀粉和纤维素 B.B.纤维素和果胶纤维素和果胶 C.C.磷脂和糖磷脂和糖被 D.D.蛋白质和磷脂蛋白质和磷脂C.C.