细胞膜的结构和功能课件高一上学期生物人教版（2019）必修1

分子与细胞第1节 细胞膜的结构和功能第三章 细胞的基本结构学习目标学习目标1.说出细胞膜的主要功能2.概括流动镶嵌模型的基本内容3.说出细胞膜结构的探究历程及领悟问题探讨问题探讨 鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会变成蓝色，而活细胞不会着色。为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？死细胞死细胞活细胞活细胞台盼蓝染色结果台盼蓝染色结果 活细胞的细胞膜作为边界具有控制物质进出细胞的功能，活细胞能阻止台盼蓝进入细胞内，因此活细胞不能被染色。细胞膜的功能细胞膜的功能国家的边界：边防线等人体的边界：皮肤和黏膜细胞的边界：细胞膜（质膜）细胞膜作为系统的边界，它在细胞的生命活动中起什么作用？细胞膜的功能细胞膜的功能活动1：阅读教材课本P40-41并回答：1.细胞膜功能有哪些？细胞膜在功能上有什么特点？2.所有物质可以任意进出细胞吗？举例说明。3.细胞间信息交流有哪几种？细胞膜的功能细胞膜的功能 膜的出现是生命起源过膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。程中至关重要的阶段。细胞细胞膜的出现将生命物质与外界膜的出现将生命物质与外界环境分隔开，产生原始的细环境分隔开，产生原始的细胞，并成为胞，并成为相对独立的系统相对独立的系统。细胞膜保障了细胞内部环境细胞膜保障了细胞内部环境的的相对稳定相对稳定。功能一：将细胞与外界环境分隔开功能一：将细胞与外界环境分隔开细胞膜的功能细胞膜的功能营养物质营养物质抗体抗体废物废物1.1.体现了细胞膜的体现了细胞膜的功能功能特点：特点：选择透过性选择透过性2.2.控制物质进出细胞：是控制物质进出细胞：是相对的相对的功能二：控制物质进出细胞功能二：控制物质进出细胞细胞膜的功能细胞膜的功能方式方式1 1：通过分泌物质：通过分泌物质间接间接交流交流功能三：进行细胞间的信息交流功能三：进行细胞间的信息交流 内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素），随血液运送到全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞神经递质、淋巴因子受体本质是蛋白质细胞膜的功能细胞膜的功能方式方式2 2：细胞膜：细胞膜直接接触直接接触交流交流功能三：进行细胞间的信息交流功能三：进行细胞间的信息交流 相邻两个细胞的细胞膜接触，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。细胞膜的功能细胞膜的功能胞间连丝方式方式3 3：相邻两细胞通过：相邻两细胞通过通道通道进进行交流行交流功能三：进行细胞间的信息交流功能三：进行细胞间的信息交流 相邻的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，如高等植物细胞间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索活动2：阅读教材课本P42并回答：1.对细胞膜成分探究过程中，有哪些科学家做出了贡献2.组成细胞膜的物质有哪些？对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索资资料料1 1：18951895年年，欧欧文文顿顿（E.OvertonE.Overton）用用500500多多种种化化学学物物质质对对植植物物细细胞胞的的通通透透性性进进行行上上万万次次实实验验，发发现现细细胞胞膜膜对对不不同同物物质质的的通通透透性性不不一一样样：溶溶于于脂脂质质的的物物质质，容容易易穿穿过过细细胞胞膜膜；不不易易溶溶于于脂脂质质的的物物质质，不不容容易易穿穿过过细胞膜。细胞膜。提出假说：提出假说：细胞膜是由脂质组成的。细胞膜是由脂质组成的。不溶于脂质的物质溶于脂质的物质对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索资资料料2 2：2020世世纪纪初初，科科学学家家第第一一次次利利用用哺哺乳乳动动物物红红细细胞胞，制制备备出出纯纯净净的的细细胞胞膜膜，并并进进行行化化学学分分析析，得得知知组组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。结论：细胞膜中的结论：细胞膜中的脂质有磷脂和胆固脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量醇，其中磷脂含量最多。最多。选择哺乳动物成熟红细胞作为实验材料的原因：动物细胞无细胞壁，细胞容易吸水涨破；哺乳动物成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索结构图结构图模型模型示意图示意图头部亲水头部亲水尾部疏水尾部疏水对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索空气水思考思考1 1：根据磷脂分子的特点，若将磷脂分子在：根据磷脂分子的特点，若将磷脂分子在空气空气水水界面上铺展成单分子层，磷脂分子的界面上铺展成单分子层，磷脂分子的头尾将如何排布？头尾将如何排布？对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索空气水环境思考思考2 2：根据磷脂分子的特点，推测并画出磷脂：根据磷脂分子的特点，推测并画出磷脂分子在水环境中的排布方式。分子在水环境中的排布方式。对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索资资料料3 3：19251925年年，两两位位荷荷兰兰科科学学家家戈戈特特（E.GorterE.Gorter）和和格格伦伦德德尔尔（F.GrendelF.Grendel）用用丙丙醇醇从从人人的的红红细细胞胞中中提提取取脂脂质质，在在空空气气水水界界面面上上铺铺展展成成单单分分子子层层，测测得得单单层分子的面积恰为红细胞表面积的层分子的面积恰为红细胞表面积的2 2倍。倍。推论：细胞推论：细胞膜中的磷脂膜中的磷脂分子必然排分子必然排列为连续的列为连续的两层。两层。对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索资资料料4 4：19351935年年，英英国国学学者者丹丹尼尼利利（J.F.DanieliJ.F.Danieli）和和戴戴维维森森（H.DavsonH.Davson）研研究究了了细细胞胞膜膜的的表表面面张张力力明明显显低低于于油油水水界界面面的的表表面面张张力力。由由于于人人们们已已发发现现了了油油脂脂滴滴表面如果附着蛋白质成分则表面张力会降低。表面如果附着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，可能还附着着能还附着着蛋白质蛋白质。对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索成分成分所占比例所占比例在在细胞膜构成中的作用胞膜构成中的作用主主要要脂质脂质约约50%50%构成细胞膜的重要成分；构成细胞膜的重要成分；此外还有少量的胆固醇（此外还有少量的胆固醇（动物动物）。）。蛋白质蛋白质约约40%40%在细胞膜行使功能时起重要作用；在细胞膜行使功能时起重要作用；功能越复杂功能越复杂的细胞膜，蛋白质的的细胞膜，蛋白质的种类种类和和数量数量越多。越多。糖类糖类210%210%糖类与蛋白质或脂质分子结合形成糖类与蛋白质或脂质分子结合形成糖糖蛋白蛋白或或糖脂糖脂，分布在细胞膜的，分布在细胞膜的外表面外表面。对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索活动3：阅读教材课本P43并回答：1.功能越复杂的细胞膜哪种成分的种类和数量越多？2.细胞膜的结构具有什么特点？3.目前大多数人所接受的细胞膜的结构模型是什么？对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索实验1时间：1959年人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）实验：在电镜下看到细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构。蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质-脂质脂质-蛋白质的蛋白质的“三明治三明治”模型模型要点：蛋白质均匀分布在磷脂双分子层两侧膜为静止的结构对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索罗伯特森提出假说：生物膜是由“蛋白质脂质蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构。变形虫摄取草履虫变形虫摄取草履虫酵母菌出芽生殖酵母菌出芽生殖膜静态模型不能解释下列现象：膜静态模型不能解释下列现象：l细胞的生长l变形虫的变形运动l白细胞吞噬细菌l受精作用时细胞融合等对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索实验2时间：1970年实验：科学家用绿、红荧光材料分别标记小鼠细胞和人细胞表面蛋白质分子,刚融合时，一半发绿色荧光,一半发红色荧光,在37下40min后,两种颜色的荧光均匀分布。结论：细胞膜具有流动性（结构特点）对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索实验3时间：1972年实验：在新的观察和实验证据的基础上，辛格和尼科尔森提出了新的生物膜模型流动镶嵌模型，为多数人所接受。磷脂双分子层磷脂双分子层糖蛋白糖蛋白蛋白质蛋白质对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索提出假说提出假说 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作用。科学家首先根据已有的知识和信息提出提出解释某一生物学问题的一种假说假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充进行修正和补充。一种假说最终被接受或否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容活动4：阅读教材课本P44-45并回答：1.流动镶嵌模型的基本内容是什么？2.细胞膜上的糖类分布在哪里？有什么功能？3.细胞膜的基本支架是什么？4.蛋白质在细胞膜上如何分布？5.细胞膜具有流动性的原因是什么？6.什么是糖被？有什么功能？流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容1.成分：2.结构模型脂质、蛋白质、糖类磷脂分子磷脂双分子层蛋白质分子糖蛋白糖脂糖被糖被请据图用自己的语言描述细胞膜的流动镶嵌流动镶嵌模型。流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容1.1.生物膜的基本骨架：生物膜的基本骨架：2.2.蛋白质分子存在形态：蛋白质分子存在形态：3.3.生物膜的结构特点：生物膜的结构特点：磷脂双分子层 构成细胞膜的磷脂分子是可以侧向自由运动，膜中的蛋白质大多数也是运动的一定的流动性一定的流动性 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，有的贯穿与整个磷脂双分子层。流动镶嵌模型的基本内容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流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容据图分析细胞膜的流动镶嵌模型中各成分的作用（1）磷脂：（2）蛋白质：（3）糖类(糖被)：磷脂构成双分子层成为细胞膜的基本支架。在物质运输等方面具有重要作用。与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。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磷脂分子磷脂双分子层蛋白质分子糖蛋白糖脂糖被糖被流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容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？水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容项目项目结构特点：流动性结构特点：流动性功能特点：选择透过性功能特点：选择透过性主要主要表现表现结构结构基础基础实例实例联系联系构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质分子大多也能运动细胞膜能够选择性的吸收和排出一些物质。磷脂分子具有流动性，大多数蛋白质分子也可以运动膜上蛋白质的种类和数量不同磷脂双分子层变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐小分子或离子通过被动运输、主动运输方式进出细胞流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性。流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容脂双层为基本骨架脂双层为基本骨架细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动磷脂磷脂蛋白质蛋白质镶嵌、嵌入、贯穿镶嵌、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，屏障内部疏水，屏障物质运输等物质运输等细胞表面细胞表面信息传递等信息传递等运动运动运动运动结构特点：流结构特点：流动性动性1.1.将细胞与外界环境将细胞与外界环境分隔开分隔开结结 构构功功 能能2.2.控制物质进出细胞控制物质进出细胞 3.3.进行细胞间的信息进行细胞间的信息交流交流