【课件】细胞膜的结构和功能 2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1.pptx

流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容1 12 2细胞膜的功能细胞膜的功能3 3细胞膜成分和结构的探索细胞膜成分和结构的探索第 1 节 细胞膜的结构和功能一个国家有边界，皮肤和粘膜是人体的边界。系统的边界对系统的稳定性至关重要。细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜细胞膜，也叫作，也叫作质膜质膜。思考：植物细胞最外面是细胞壁，但植物细胞的边界还是细胞膜而不是细胞壁，这是为什么呢？细胞壁细胞壁细胞壁细胞壁（植物）细胞壁（植物）细胞壁主要成分：主要成分：作用：作用：特性：特性：纤维素和果胶纤维素和果胶对细胞起支持和保护作用对细胞起支持和保护作用全透性全透性 那么，细胞膜作为系统的边界，在细胞的生命中有哪些作用呢那么，细胞膜作为系统的边界，在细胞的生命中有哪些作用呢？细菌细胞壁：细菌细胞壁：肽聚糖肽聚糖真菌细胞壁：真菌细胞壁：几丁质几丁质一、一、细胞膜的功能细胞膜的功能情景情景1 1 科学家用显微注射器将一种色素伊红注入变形虫体内，科学家用显微注射器将一种色素伊红注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能逸出细胞。伊红很快扩散到整个细胞，却不能逸出细胞。功能一：功能一：使使细细胞胞成成为为_的的系系统统，保障保障细胞细胞_的的相对稳定。相对稳定。相对独立相对独立内部环境内部环境将细胞与外界环境分隔开将细胞与外界环境分隔开一、一、细胞膜的功能细胞膜的功能情景情景2 2 鉴别动物细胞是否死亡常用鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液台盼蓝染液。用它染色时，。用它染色时，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色。死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色。功能二：功能二：控制物质进出细胞。控制物质进出细胞。不需要、有害的物质不需要、有害的物质（如（如细菌、病毒细菌、病毒等）等）_细胞细胞需要的营养物质需要的营养物质代谢废物代谢废物不容易不容易进入进入抗体、抗体、激素等激素等（DNADNA等）等）(相对的）相对的）功能特性：选择透过性选择透过性一、一、细胞膜的功能细胞膜的功能情景情景3 3 鼻子接触花香，在大脑皮层能产生鼻子接触花香，在大脑皮层能产生“香香”的感觉。的感觉。上述例子说明细胞膜还要具备什么功能？上述例子说明细胞膜还要具备什么功能？功能三功能三:进行细胞间的信息交流。进行细胞间的信息交流。一、细胞膜的功能一、细胞膜的功能功能三功能三:进行细胞间的信息交流。进行细胞间的信息交流。思考：海洋或河流中存在着很多不同物种的精子和卵细胞，思考：海洋或河流中存在着很多不同物种的精子和卵细胞，为什么只有为什么只有 同一物种的精子与卵细胞才能发生结合同一物种的精子与卵细胞才能发生结合？直接接触直接接触传递传递靶细胞靶细胞发出信号的细胞发出信号的细胞与膜结合的信号分子与膜结合的信号分子膜上接受信号膜上接受信号分子的受体分子的受体A.A.蛋白质蛋白质 B.B.脂质脂质一、一、细胞膜的功能细胞膜的功能功能三功能三进行细胞间的信息交流。进行细胞间的信息交流。化学物质化学物质间接传递间接传递 内分泌细胞靶细胞激素血管靶细胞 受体通过细胞分泌的 传递信息，最后与靶细胞膜表面的 结合。化学物质化学物质特异性受体特异性受体激素、神经递质、淋巴因子蛋白质一、一、细胞膜的功能细胞膜的功能功能三功能三进行细胞间的信息交流。进行细胞间的信息交流。通道传递通道传递相邻两相邻两个细胞之间个细胞之间形成通道形成通道，携带信息的，携带信息的物物质质通过通道进入另一个细胞。通过通道进入另一个细胞。例如高等植物之间例如高等植物之间的的胞间连丝，胞间连丝，也有也有信息交流信息交流的作用。的作用。胞间胞间连丝连丝特别提醒：特别提醒：1.1.该方式中该方式中没有受体没有受体参与参与2.2.通道具有通道具有信息交流、物质运输信息交流、物质运输的功能。的功能。A.A.参与参与 B.B.没有参与没有参与1 1、将细胞与外界环境分隔开、将细胞与外界环境分隔开2 2、控制物质进出细胞、控制物质进出细胞3 3、进行细胞间的信息交流、进行细胞间的信息交流通过通过化学物质间接化学物质间接传递信息传递信息通过通过通道通道传递信息传递信息通过通过细胞膜直接接触细胞膜直接接触传递信息传递信息方式方式一、一、细胞膜的功能细胞膜的功能A.A.细细胞胞膜膜是是细细胞胞的的一一道道屏屏障障，只只有有细细胞胞需需要要的的物物质质才才能能进进入入细细胞，而对细胞有害的物质则不能进入。胞，而对细胞有害的物质则不能进入。B.B.植物细胞的边界是细胞壁。植物细胞的边界是细胞壁。C.C.植物细胞之间的胞间连丝具有物质运输的作用。植物细胞之间的胞间连丝具有物质运输的作用。D.D.细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构。细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构。1.1.下列说法正确的是（下列说法正确的是（）C C阅读课本阅读课本P42-P44,P42-P44,总结完成下列表格。总结完成下列表格。时间科学家或实验结论1895年欧文顿细胞膜是由 组成的。-制备纯净的细胞膜组成细胞膜的脂质有磷脂和 ，其中 含量最多1925年戈特和格伦德尔细胞膜中的磷脂分子必然为连续排列的 。1935年丹尼利和戴维森细胞膜处含脂质分子外，可能还附有 。1959年罗伯特森所有的细胞膜都由 三层结构构成。1970年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验细胞膜具有 。1972年辛格和尼科尔森提出 模型。二、二、对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索二、对细胞膜结构的探索推测推测/提出假说：提出假说：课本实验课本实验1 1：1895 1895年欧文顿用年欧文顿用500500多种物质对植物细胞进行上万次的多种物质对植物细胞进行上万次的 通透性通透性实验。实验。非脂溶性物质非脂溶性物质 脂溶性物质脂溶性物质 细胞膜细胞膜细胞膜是由细胞膜是由脂质脂质组成的组成的.A.A.现象推理现象推理 B.B.膜成分的提取与检测膜成分的提取与检测课本实验课本实验课本实验课本实验2 2 2 2：20202020世纪初，科学家从世纪初，科学家从世纪初，科学家从世纪初，科学家从哺乳动物成熟的红细胞哺乳动物成熟的红细胞哺乳动物成熟的红细胞哺乳动物成熟的红细胞分离出细胞膜，分离出细胞膜，分离出细胞膜，分离出细胞膜，离心过滤离心过滤并进行了并进行了并进行了并进行了化学分析。化学分析。化学分析。化学分析。通过通过通过通过化学分析化学分析化学分析化学分析确定细胞膜的脂质成分有确定细胞膜的脂质成分有确定细胞膜的脂质成分有确定细胞膜的脂质成分有_和和和和_，组成膜的脂质中组成膜的脂质中_含量最多。含量最多。思考：思考：为什么选择为什么选择哺乳动物成熟红细胞哺乳动物成熟红细胞来制来制备细胞膜？备细胞膜？磷脂磷脂磷脂磷脂胆固醇胆固醇胆固醇胆固醇磷脂磷脂无细胞壁无细胞壁，细胞容易吸水涨破；细胞容易吸水涨破；无细胞核和众多的细胞器无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。，易制得纯净的细胞膜。二、二、对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索验证：验证：头部亲水头部亲水尾部疏水尾部疏水磷脂结构磷脂结构二、对细胞膜结构的探索思考：思考：根据磷脂分子的特点，根据磷脂分子的特点，推测推测磷脂分子在磷脂分子在空气空气水界面水界面上上 会怎么样铺展？会怎么样铺展？水空气二、对细胞膜结构的探索A.A.头朝水，尾朝空气头朝水，尾朝空气 B.B.尾朝水，头朝空气尾朝水，头朝空气水水水水A A水水水水B B水水水水 C C在水中形成的磷脂双分子层模式图在水中形成的磷脂双分子层模式图水水水水思考：思考：细胞膜的两侧都有水环境存在，在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜的两侧都有水环境存在，在这样的环境中，磷脂分子在 细胞膜中可能是怎样排布的呢？细胞膜中可能是怎样排布的呢？二、对细胞膜结构的探索推测推测/提出假说：提出假说：根据磷脂分子的特性决定了其在细胞膜中根据磷脂分子的特性决定了其在细胞膜中呈双层排布呈双层排布。课本实验课本实验3 3：19251925年，年，戈特和格伦德尔戈特和格伦德尔从从人的红细胞人的红细胞细胞膜中提取脂质，细胞膜中提取脂质，在空气在空气水界面上铺成单分子层。水界面上铺成单分子层。思考：思考：若用人的肝细胞做上述实验，脂单分子层的面若用人的肝细胞做上述实验，脂单分子层的面积还是细胞积还是细胞 表面积的表面积的2 2倍吗？倍吗？二、对细胞膜结构的探索细胞膜的细胞膜的磷脂分子是排列为连续的两层磷脂分子是排列为连续的两层结论：结论：验证：验证：A.A.是是 B.B.不是不是课本实验课本实验4 4：丹尼利和戴维森丹尼利和戴维森研究发现细胞的表面张力明显低于油研究发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。水界面的表面张力。细胞膜除含脂质分子外还可能附有细胞膜除含脂质分子外还可能附有蛋白质蛋白质二、对细胞膜结构的探索推测推测/提出假说：提出假说：人们已发现了油脂滴表面如果吸附有人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质蛋白质成分则表面张力会成分则表面张力会降低降低。成分红细胞膜肝细胞膜心肌细胞膜脂质约43%约40%约24%蛋白质约49%约59%约75%糖类约8%微量微量科学家陆续测定了不同细胞的细胞膜的成分及含量科学家陆续测定了不同细胞的细胞膜的成分及含量细胞膜的成分细胞膜的成分脂质脂质蛋白质蛋白质少量的少量的糖类糖类（50%50%）（40%40%）（2%10%2%10%）功能越复杂的细胞膜，功能越复杂的细胞膜，蛋白质蛋白质的的种类和数量种类和数量越多越多磷脂磷脂（主要）（主要）胆固醇胆固醇（动物细胞膜）（动物细胞膜）二、对细胞膜结构的探索验证：验证：2.科学家常用哺乳动物红细胞作材料来研究细胞膜的组成，是因为（）A.哺乳动物红细胞容易得到B.哺乳动物成熟红细胞内没有核膜、线粒体膜等膜结构C.哺乳动物红细胞在水中容易涨破D.哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下容易观察到知识点突破B植物细胞更容易取得其它动物细胞也容易吸水涨破细胞膜在光学显微镜下无法观察到，需要使用电子显微镜课本实验课本实验5 5：1959 1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗暗亮亮暗暗的三层结构。的三层结构。生物膜是由生物膜是由“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”构成构成的三层的三层静态静态的统一结构（三明治模型）。的统一结构（三明治模型）。二、对细胞膜结构的探索小资料小资料(关于电镜成像关于电镜成像)电子束照射大分子物质电子束照射大分子物质散射度高，黑暗；照射散射度高，黑暗；照射小分子物质，散射度低，小分子物质，散射度低，光亮。光亮。推测推测/提出假说：提出假说：细细 胞胞 膜膜 是是 静静 态态 的的？细细胞胞分分泌泌物物质质过过程程变变形形虫虫的的捕捕食食受精卵卵裂受精卵卵裂二、对细胞膜结构的探索人细胞人细胞鼠细胞鼠细胞荧光标记荧光标记膜蛋白膜蛋白诱导诱导融合融合37370 0C 40C 40分钟分钟课本实验课本实验6 6：荧光染料标记人和鼠细胞表面的蛋白质后细胞融合。荧光染料标记人和鼠细胞表面的蛋白质后细胞融合。细胞膜具有细胞膜具有流动性。流动性。二、对细胞膜结构的探索检验检验/修正：修正：结论：结论：课外实验：课外实验：物理学家将细胞膜冰冻处理后用冷刀断开，升温后暴露两层磷脂之间的物理学家将细胞膜冰冻处理后用冷刀断开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面，复膜后在电镜下断裂面，复膜后在电镜下观察观察断裂面的形态结构。（断裂面的形态结构。（冰冻蚀刻显微技术冰冻蚀刻显微技术）二、对细胞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。镶镶嵌入嵌入贯穿贯穿A.A.镶镶 B.B.嵌入嵌入 C C贯穿贯穿阅读课本阅读课本P42-P44,P42-P44,总结完成下列表格。总结完成下列表格。时间科学家或实验结论1895年欧文顿细胞膜是由脂质组成的。-制备纯净的细胞膜组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多1925年戈特和格伦德尔细胞膜中的磷脂分子必然为连续排列的两层。1935年丹尼利和戴维森细胞膜处含脂质分子外，可能还附有蛋白质。1959年罗伯特森所有的细胞膜都由蛋白质-脂质-蛋白质 三层静态的统一结构构成。1970年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验细胞膜具有流动性。1972年辛格和尼科尔森提出流动镶嵌模型 模型。二、二、对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索课本实验课本实验7 7：19721972年年辛格辛格和和尼科尔森尼科尔森通过新的实验依据提出了通过新的实验依据提出了流动镶嵌模型流动镶嵌模型被多被多 数人所接受。数人所接受。二、对细胞膜结构的探索二、对细胞膜结构的探索【自主学习】【自主学习】阅读教材阅读教材P44P45P44P45关于流动镶嵌模型的基本内容，回答下列问题：关于流动镶嵌模型的基本内容，回答下列问题：1 1、细胞膜的、细胞膜的基本支架基本支架是什么？是什么？2 2、蛋白质蛋白质在细胞膜上如何分布？在细胞膜上如何分布？3 3、细胞膜具有、细胞膜具有流动性流动性的原因是什么的原因是什么？4 4、什么叫、什么叫糖蛋白糖蛋白？有什么功能？有什么功能？5 5、生物膜的结构特点？、生物膜的结构特点？6 6、生物膜的功能特点、生物膜的功能特点？三、流动镶嵌模型的基本内容思考：思考：1 1、细胞膜的、细胞膜的基本支基本支架架是什么？是什么？2 2、蛋白质蛋白质在细胞膜在细胞膜上如何分布？上如何分布？3 3、细胞膜具有、细胞膜具有流动流动性性的原因是什么？的原因是什么？4 4、什么叫、什么叫糖蛋白糖蛋白？有什么功能？有什么功能？5 5、生物膜的结构特、生物膜的结构特点？点？6 6、生物膜的功能特、生物膜的功能特点点？镶镶在磷脂双分子层表面在磷脂双分子层表面 部分或全部部分或全部嵌入嵌入磷脂双分子层中磷脂双分子层中 贯穿贯穿于整个磷脂双分子层于整个磷脂双分子层 膜的膜的基本支架基本支架磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子成分成分（细胞识别、细胞间信息交流细胞识别、细胞间信息交流）糖类糖类糖蛋白糖蛋白糖脂糖脂分布在细胞膜分布在细胞膜外侧外侧A AB BC CD D具有流动性具有流动性结构特点结构特点磷脂分子磷脂分子侧向自由移动侧向自由移动大多数大多数蛋白质蛋白质可以运动可以运动磷脂分子的疏水端使磷脂分子的疏水端使水溶性分子或离水溶性分子或离子子不能自由通过，因此具有不能自由通过，因此具有屏障作用屏障作用。三、流动镶嵌模型的基本内容比较糖脂、糖蛋白、糖被比较糖脂、糖蛋白、糖被糖被：细胞膜外表面的一些 分子，与细胞表面的 、细胞间的 等功能密切相关。糖蛋白：由细胞膜外表面的糖类分子与 分子结合形成。糖脂：由细胞膜外表面的糖类分子与 分子结合形成。糖类识别信息传递蛋白质脂质三、流动镶嵌模型的基本内容三、流动镶嵌模型的基本内容思考：思考：既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？（既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？（P45P45）水分子水分子极小极小，可以，可以通过通过由于磷脂分子运动而产生的由于磷脂分子运动而产生的间隙间隙；膜上存在膜上存在水通道蛋白水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。，水分子可以通过通道蛋白通过膜。能量受体蛋白受体蛋白与激素、细胞因子、神经递质等信号分子特异性结合识别识别蛋白蛋白如精卵细胞间的识别、免疫细胞对抗原的特异性识别等用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白通道蛋白通道蛋白包括水通道蛋白、离子通道蛋白等载体载体蛋白蛋白协助小分子物质跨膜运输，方式包括协助扩散和主动运输酶酶蛋白蛋白催化作用：如呼吸酶，ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动运输等)脂双层为基本骨架磷脂磷脂蛋白质蛋白质镶嵌、嵌入、贯穿细细胞胞膜膜 糖类（少）糖类（少）组成成分组成成分内部疏水，屏障物质运输等细胞膜的外表面识别、信息传递等运动运动结构特点：流动性流动性结构结构功能特点：选择透过性选择透过性三、流动镶嵌模型的基本内容脂双层为基本骨架磷脂磷脂蛋白质蛋白质镶嵌、嵌入、贯穿细细胞胞膜膜 糖类（少）糖类（少）组成成分组成成分内部疏水，屏障物质运输等细胞膜的外表面识别、信息传递等运动运动结构结构1.1.将细胞与外界环境分隔开将细胞与外界环境分隔开功能功能2.2.控制物质进出细胞控制物质进出细胞 3.3.进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流 三、流动镶嵌模型的基本内容一、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)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下个空洞。()练习与应用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 练习与应用 P46P46拓拓展展应应用用：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 中，脂溶性的药物被包在 之间。由于脂质体是 构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生 ，也可能会以的_方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。双分子层两层磷脂分子磷脂双分子层融合胞吞