3.1 细胞膜的结构与功能 ppt课件--2023新人教版（2019）必修第一册.pptx

1、3.13.1细胞膜的结构与功能细胞膜的结构与功能第三章第三章 细胞的基本结构细胞的基本结构3.1 细胞膜的结构与功能细胞膜的结构与功能 科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。此实验说明了什么？细胞存在边界细胞膜本节目标流动镶嵌模型的基本内容细胞膜的功能 01 02对细胞膜成分和结构的探索 03问题探讨 鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。讨论 1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，因此活细胞不被染色。死细胞的细

2、胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？具有控制物质进出的功能。一、细胞膜的功能推测的原始海洋景观想象图膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。古细菌原始生命不需要或对细不需要或对细胞有害的物质胞有害的物质需要的物质需要的物质废物废物释放到细胞外发释放到细胞外发挥作用的物质挥作用的物质演示演示一、细胞膜的功能 当你和朋友面对面时，你们会通过什么方式交流？当你和朋友不在一个地方，你们又会通过什么方式交流呢？如果你们不在一个地方，但是又想面对面交流，那又怎么办呢？间接交流间接交流直接交流直接交流通道交流通

3、道交流一、细胞膜的功能3、进行细胞间的信息交流 在在多细胞多细胞生物体内，各个细胞生物体内，各个细胞不是孤立不是孤立存在的，它们之间存在的，它们之间必需保持功能的协调。这种协调性的出现不仅依赖于必需保持功能的协调。这种协调性的出现不仅依赖于物质物质和和能能量量的交换，也依赖于的交换，也依赖于_的传递。的传递。（教材（教材P42）信息信息激素激素内分泌细胞的激素（内分泌细胞的激素（如胰岛素如胰岛素），随），随血液血液到达全身各处，与到达全身各处，与靶细胞靶细胞的细胞的细胞膜表面的膜表面的受体受体结合，将信息传递给靶结合，将信息传递给靶细胞。细胞。受体受体化学本质：化学本质：糖蛋白糖蛋白作用作用：

4、激素激素等化学物质的信等化学物质的信号接受号接受特点：特点：专一性专一性（一种受体只（一种受体只能识别一种或者一类物质）能识别一种或者一类物质）信息分子（1 1）通过细胞分泌化学物质）通过细胞分泌化学物质间接间接传递信息。传递信息。内分泌细胞内分泌细胞 靶细胞靶细胞 激素激素受受体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（2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息相邻两个细胞的相邻两个细胞的细胞膜接触细胞膜接触，信息从，信息从一个细胞传递给另一个细胞。一个细胞传递给另一个细胞。通道传递两个相邻的两个相邻的植物细胞植物细胞细胞壁细胞壁细胞质细胞质细胞膜细胞膜

5、胞间连丝胞间连丝胞间胞间连丝连丝相邻两个细胞之间形成相邻两个细胞之间形成通道通道，携带信息的物质通过其进入携带信息的物质通过其进入另一个细胞。例如，高等植另一个细胞。例如，高等植物细胞之间通过物细胞之间通过胞间连丝胞间连丝相相互连接，也有信息交流的作互连接，也有信息交流的作用。用。联系生活用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜汤，汤却是红色的，这个现象体现了细胞膜的什么功能？细 胞 膜细 胞 膜的 功 能的 功 能1.将细胞与外界环境分隔开2.控制物质进出细胞3.进行细胞间的信息交流【思考】细胞膜的功能是由什么决定的？结构功能间接交流间接交流直接交流直接交流通道交流通道交流1、选材、选材 请从下面细

6、胞中选出符合研究细胞膜的细胞，并说请从下面细胞中选出符合研究细胞膜的细胞，并说明理由明理由哺乳动物成熟的红细胞哺乳动物成熟的红细胞高等动物细胞高等动物细胞高等植物细胞高等植物细胞细菌细胞细菌细胞 哺乳动物哺乳动物成熟成熟的红细胞的红细胞没有细胞核和其它众多的没有细胞核和其它众多的具具膜细胞器膜细胞器，可以避免其它膜，可以避免其它膜的干扰的干扰,提取较纯正的细胞膜。提取较纯正的细胞膜。1、选材 请从下面细胞中选出符合研究细胞膜的细胞，并说明理由哺乳动物成熟的红细胞哺乳动物成熟的红细胞高等动物细胞高等动物细胞高等植物细胞高等植物细胞细菌细胞细菌细胞鸡鸡（鸟类）（鸟类）血红细胞血红细胞原核细胞没有核

7、膜和细胞器膜，但是有原核细胞没有核膜和细胞器膜，但是有细胞壁细胞壁（支原（支原体除外），所以也不能用原核生物制备细胞膜体除外），所以也不能用原核生物制备细胞膜注注2、步骤、步骤选材选材制装片制装片观察观察将少量哺乳动物新鲜血将少量哺乳动物新鲜血液滴入液滴入生理盐水生理盐水中摇匀，中摇匀，制备红细胞稀释液制备红细胞稀释液滴一小滴红细胞稀释液滴一小滴红细胞稀释液在载玻片上，带上盖玻在载玻片上，带上盖玻片，制成临时装片片，制成临时装片在显微镜下观察（在显微镜下观察（先先低倍镜后高倍镜低倍镜后高倍镜）保持渗透压，维持细胞的正常形态保持渗透压，维持细胞的正常形态使红细胞分散开使红细胞分散开2、步骤、步骤

8、正常红细胞正常红细胞2、步骤、步骤滴蒸馏水滴蒸馏水观察观察结果结果盖玻片盖玻片一侧滴蒸馏水，一侧滴蒸馏水，另一侧用吸水纸吸引另一侧用吸水纸吸引持续观察持续观察细胞的变化细胞的变化内容物流出，内容物流出，获得细胞膜获得细胞膜正常正常红细胞红细胞凹陷消凹陷消失，体失，体积增大积增大涨破涨破的红的红细胞细胞2、步骤、步骤涨破的红细胞涨破的红细胞2、步骤、步骤如何从混合液中分离出纯度较高的细胞膜？如何从混合液中分离出纯度较高的细胞膜？2、步骤、步骤我是欧文顿，经过上万次我是欧文顿，经过上万次实验我发现实验我发现细胞膜细胞膜非脂溶性物质非脂溶性物质脂溶性物质脂溶性物质提出假说：膜提出假说：膜是由是由脂质

9、脂质组成的组成的资料1：1895年，欧文顿实验哈哈，熟人，请进请进哼，不熟，免进细胞膜成分探索植物细胞膜易溶于脂质的物质不易溶于脂质的物质讨论讨论1 1：最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取与检测？还是通过对膜成分的提取与检测？是通过对现象的推理分析得出的是通过对现象的推理分析得出的资料2：科学家科学家利用哺乳动物的红细胞，制备出纯净的细胞膜利用哺乳动物的红细胞，制备出纯净的细胞膜化学分析化学分析表明表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂磷脂含含量最多。量最多。亲水亲

10、水头部头部疏水疏水尾部尾部磷脂的一端为亲水的头，磷脂的一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的两个脂肪酸一端为疏水的尾，多个磷脂分子在水中尾，多个磷脂分子在水中总是自发地形成总是自发地形成双分子层双分子层。磷脂分子结构式磷脂分子模型磷脂分子示意图2.2.探究细探究细胞膜的成分胞膜的成分水水空气空气根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气一水界面上铺展成单分子层?科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的?磷脂分子的磷脂分子的“头部头部”亲水亲水,尾部疏水尾部疏水,所以在水一空气的界面上磷脂所以在水一空气的界面上磷脂分子是分子是“头部头部”向下与水面接触向下与水面接触,“尾

11、部尾部”则朝向空气的一面。科则朝向空气的一面。科学家因测得从红细胞中提取的脂质学家因测得从红细胞中提取的脂质,铺成单分子层的面积恰为红细铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的胞表面积的2 2倍倍,才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。2.2.探究细探究细胞膜的成分胞膜的成分亲水亲水“头头”疏水疏水“尾尾”想一想：想一想：磷脂分子在空气磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？水界面上会怎么样铺展？空气空气水空气ABCD单层磷脂分子在空气水界面上是如何排布的呢？水空气水空气水空气假设一：细胞膜中的磷脂呈单层排布。内侧外侧细胞膜水环境水环境水水水水细

12、胞膜的内外都有水，磷脂分子又该如何排布？内侧外侧细胞膜水环境水环境细胞膜中的磷脂呈双层排布。假说假设二：细胞膜中的磷脂呈双层排布。水水水水 D A水水 C水水B水水水水 E C因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质含脂质分子外，可能还附有蛋白质。2.2.探究细探究细胞膜的成分胞膜的成分细胞膜的成分脂质（约50%）蛋白质（约40%）糖类（约2%10%）磷脂最丰富，动物细胞膜含有少量胆固醇膜功能越复杂，蛋白质种类和数量越多膜功能越复杂，蛋白质种类和数量越多二、对细胞膜结构的探索细胞膜的主要成分细胞膜的主要成分 （约（约50%）（约（约40%）（约

13、（约2%10%）：形成糖蛋白或糖脂，）：形成糖蛋白或糖脂，在细胞膜的外表面，糖蛋白具有保护、润滑在细胞膜的外表面，糖蛋白具有保护、润滑和细胞识别的作用和细胞识别的作用功能越复杂的细胞功能越复杂的细胞膜，蛋白质的膜，蛋白质的_和和_越多越多.（主要）（主要）（动物细胞膜）（动物细胞膜）种类种类数量数量糖类糖类脂质脂质蛋白质蛋白质磷脂磷脂胆固醇胆固醇二、对细胞膜成分的探索无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动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细胞的生长与分裂细胞的生长与分裂变形虫的变形运动变形虫的变形运动受精时受精时细胞融合细胞融合白细胞追杀细菌白细胞追

14、杀细菌酵母菌的酵母菌的出芽生殖出芽生殖 20 20世纪世纪6060年代以后，人们对这一模型的异议增加了。不少年代以后，人们对这一模型的异议增加了。不少科学家对于生物膜是静态的观点科学家对于生物膜是静态的观点提出质疑：提出质疑：提出假设：提出假设：生物膜具有流动性人物：人物：实验：实验：三、对生物膜结构的探索三、对生物膜结构的探索蛋白质蛋白质()()在磷脂双分子层中。在磷脂双分子层中。蛋白质在膜中的分布是（）的蛋白质在膜中的分布是（）的不对称不对称镶镶、嵌嵌、贯穿、贯穿冰冻蚀刻技术在生物膜研究中 的应用19721972年，年，桑格和尼克森桑格和尼克森在新的在新的观察和实验证据的基础上，提观察和实

15、验证据的基础上，提出了细胞膜的出了细胞膜的流动镶嵌模型，流动镶嵌模型，被多数人认同被多数人认同。磷脂双分子层磷脂分子蛋白质分子糖蛋白三、流动镶嵌模型的基本内容糖脂1、基本内容（1）磷脂双分子层构成了膜的基本支架，磷脂双分子层具有流动性。（2）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，有的横跨整个磷脂双分子层。（3）大多数蛋白质分子也是可以运动的。（4）在细胞膜的外表面有一层糖蛋白，叫糖被。与细胞识别、信息交流有关。三、流动镶嵌模型的基本内容2、特点（1）镶嵌性：膜的基本结构是由磷脂双分子层和镶嵌蛋白构成的。（2）流动性：膜结构中的蛋白质和脂质分子在膜中可做多种形式的

16、移动。膜整体结构也具有流动性。流动性具有重要生理意义，物质运输、细胞融合等均与之相关。（3）不对称性：膜两侧的分子性质和结构不相同。三、流动镶嵌模型的基本内容糖被：细胞表面的识别、细胞间的信息传递等糖被：细胞表面的识别、细胞间的信息传递等 磷脂双分子层磷脂双分子层三、流动镶嵌模型的基本内容判断细胞膜内判断细胞膜内外侧的方法：外侧的方法：外侧：糖蛋白的一外侧：糖蛋白的一侧侧内侧：没有糖蛋白内侧：没有糖蛋白的一侧的一侧科学方法 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。科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补

17、充。一种假说最终被接受被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合。与生活中的联系：与生活中的联系：癌症癌症21世纪的世纪的“第一杀手第一杀手”细胞膜的组分细胞膜的组分并不是不可变并不是不可变的，如细胞癌变过程中，细胞膜组的，如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，分发生变化，糖蛋白含量下降糖蛋白含量下降，产生，产生甲胎蛋白甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原癌胚抗原(CEA)等物质。等物质。细菌细胞壁成分细菌细胞壁成分?肽聚糖肽聚糖1、成分：、成分：2、功能：、功能：纤维素和果胶纤维素和果胶支持和保护支持和保护真菌细胞壁成分真菌细胞壁成分?壳多糖壳多糖（几丁质）（几丁质）细胞壁是细胞壁是全透性全透性的，的，无生物活性无生物活性。设计实验探究细胞壁的透过性植物细胞的细胞壁The cell wall of a plant cell课堂总结