细胞膜的结构和功能课件 【备课精讲精研】 高一上学期生物人教版必修1

小诗欣赏小诗欣赏 是谁，隔开了原始海洋的动荡;是谁，为我日夜守边疆;是谁，为我传信报安康;没有你，我一个小小的细胞会是何等模样！细胞膜细胞膜第三章第三章 细胞的基本结构细胞的基本结构第第1 1节节 细胞细胞膜的结构和功能膜的结构和功能资料资料 科学家用显微注射器将一种叫做科学家用显微注射器将一种叫做伊红伊红的物质的物质注入变形虫体内，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。这说明了什么伊红很快扩散到整个细胞，却不能逸出细胞。这说明了什么？细胞作为一个基本的生命系统，它有边界。细胞作为一个基本的生命系统，它有边界。细胞膜（质膜）细胞膜（质膜）一细胞膜的功能细胞膜的功能一、细胞膜的功能一、细胞膜的功能1 1、将细胞、将细胞与外界环境分隔开与外界环境分隔开膜的出现膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。是生命起源过程中至关重要的阶段。膜的存在使细胞成为一个膜的存在使细胞成为一个相对独立相对独立的系统，的系统，保障了细胞保障了细胞内部环境内部环境的相对稳定。的相对稳定。原始的细胞原始的细胞鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死的动鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。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。物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色。一、细胞膜的功能一、细胞膜的功能讨论：讨论：1 1、为什么活细胞不能被染色，而死细为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？胞能被染色？2 2、据此推测，细胞膜作为细胞的边界，据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有应该具有什么什么功能？功能？活活细细胞胞的的细细胞胞膜膜具具有有选选择择透透过过性性，染染料料台台盼盼蓝蓝是是细细胞胞不不需需要要的的物物质质，不不易易通通过过细细胞胞膜膜，因因此此活活细细胞胞不不被被染染色色。死死细细胞胞的的细细胞胞膜膜失失去去控控制制物物质质进进出出细细胞胞的的功功能能，台台盼盼蓝蓝能能通通过过细细胞胞膜膜进进入入细胞，死细胞能被染成蓝色。细胞，死细胞能被染成蓝色。具有控制物质具有控制物质进出进出细胞细胞的功能。的功能。（选择透过性）（选择透过性）一、细胞膜的功能一、细胞膜的功能2 2、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）_细胞膜的控制作用是细胞膜的控制作用是相对相对的的细胞细胞营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）废物废物（COCO2 2、尿素等）、尿素等）不容易不容易进入进入抗体、抗体、激素等激素等细胞合成并分泌细胞合成并分泌细胞代谢产生细胞代谢产生（核酸等）（核酸等）功能特性功能特性（1 1）化学物质传递信息）化学物质传递信息（间接交流）（间接交流）一、细胞膜的功能一、细胞膜的功能3 3、进行细胞间的信息交流、进行细胞间的信息交流激素激素内分泌细胞的激素（如胰岛素）内分泌细胞的激素（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶，随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。将信息传递给靶细胞。靶细胞：接受信号的细胞受体：（化学本质：糖蛋白）靶细胞膜上与信号特异性结合的位点激素、神经递质、激素、神经递质、淋巴因子淋巴因子一、细胞膜的功能一、细胞膜的功能（2 2）细胞膜直接接触传递信息）细胞膜直接接触传递信息（直接交流）（直接交流）3 3、进行细胞间的信息交流、进行细胞间的信息交流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相邻两个细胞的细胞膜相邻两个细胞的细胞膜直接接触直接接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞，信息从一个细胞传递给另一个细胞，如精子和卵细胞之间的识别与结合。如精子和卵细胞之间的识别与结合。相邻两个相邻两个细胞之间形成通道细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。胞。例如，例如，高等植物高等植物之间通过之间通过胞间连丝胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。相互连接，也有信息交流的作用。一、细胞膜的功能一、细胞膜的功能3 3、进行细胞间的信息交流、进行细胞间的信息交流（3 3）细胞间通道传递信息）细胞间通道传递信息（通道交流）（通道交流）胞间连丝胞间连丝思考：植物细胞的边界是什么？思考：植物细胞的边界是什么？细胞壁的成分和功能细胞壁的成分和功能1 1、成分、成分植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。2 2、功能、功能（1 1）保护作用。）保护作用。（2 2）支持作用。）支持作用。3 3、特性：、特性：全透性。全透性。不能保证细胞不能保证细胞内部的稳定内部的稳定细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖。真菌细胞壁的主要成分是几丁质（壳多糖）判断正误：判断正误：（1 1）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细胞，而对细胞有害的物质则不能进入。入细胞，而对细胞有害的物质则不能进入。()（2 2）植物细胞的边界是细胞壁。）植物细胞的边界是细胞壁。()（3 3）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。()（4 4）细细胞胞膜膜上上的的受受体体是是细细胞胞间间信信息息交交流流所所必必需需的的结结构构。()即时训练即时训练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(2)(2)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(3)(3)通过通过细胞间通道细胞间通道传递信息传递信息(1)(1)通过通过化学物质间接化学物质间接传递信息传递信息一、细胞膜的功能一、细胞膜的功能除了以上提到的三种功能外，细胞膜还有除了以上提到的三种功能外，细胞膜还有细胞识别、保护细细胞识别、保护细胞、参与细胞的运动、分泌等胞、参与细胞的运动、分泌等功能。功能。细胞膜的功能是由什么决定的呢细胞膜的功能是由什么决定的呢？二对细胞膜成分的探索对细胞膜成分的探索二、二、对细胞膜对细胞膜成分成分的探索的探索推测推测/提出假说：提出假说：实验一：实验一：1895 1895年欧文顿用年欧文顿用500500多种物质对植物细胞的多种物质对植物细胞的通透性通透性进行进行上万次实验。上万次实验。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。实验二：实验二：实验二：实验二：20 20 20 20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化学分析并进行了化学分析并进行了化学分析并进行了化学分析通过化学分析确定细胞膜的脂质成分有通过化学分析确定细胞膜的脂质成分有通过化学分析确定细胞膜的脂质成分有通过化学分析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备细胞膜？来制备细胞膜？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、对细胞膜对细胞膜成分成分的探索的探索头部头部-亲水性亲水性尾部尾部-疏水性疏水性磷脂结构磷脂结构二、二、对细胞膜对细胞膜成分成分的探索的探索思考：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会怎么样铺展？上会怎么样铺展？水水空气空气二、二、对细胞膜对细胞膜成分成分的探索的探索水水水水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，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？磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？二、二、对细胞膜对细胞膜成分成分的探索的探索实验三：实验三：1925 1925年，戈特和格伦德尔从人的红细胞细胞膜中提取年，戈特和格伦德尔从人的红细胞细胞膜中提取脂质，在空气脂质，在空气水界面上铺成单分子层。水界面上铺成单分子层。结论：结论：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积还是细胞表面积的胞表面积的2 2倍吗？倍吗？二、二、对细胞膜对细胞膜成分成分的探索的探索1 1层生物膜层生物膜=2=2层磷脂分子层磷脂分子实验四：实验四：丹尼利和戴维森研究了细胞膜的丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力张力，发现细胞的表面，发现细胞的表面张力明显低于油张力明显低于油-水界面的表面张力。水界面的表面张力。推测：推测：细胞膜除了脂质外，还可能有细胞膜除了脂质外，还可能有蛋白质蛋白质二、二、对细胞膜对细胞膜成分成分的探索的探索成分红细胞膜 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总结：细胞膜的成分？总结：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，蛋白质蛋白质的种类和数量越多的种类和数量越多磷脂磷脂（主要）（主要）胆固醇胆固醇（动物细胞膜）（动物细胞膜）二、二、对细胞膜对细胞膜成分成分的探索的探索三对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索实验一：实验一：1959 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。结论：结论：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）。质疑：质疑：细胞膜是静态结构吗？细胞膜是静态结构吗？三、三、对细胞膜对细胞膜结构结构的探索的探索细细 胞胞 膜膜 是是 静静 态态 的的？细胞的生长过程变形虫的运动受精卵卵裂三、三、对细胞膜对细胞膜结构结构的探索的探索结合其他实验得出结合其他实验得出结论结论：人细胞鼠细胞荧光标记膜蛋白诱导融合 370C 40分钟实验二：实验二：1970 1970年，科学家用荧光染料标记人和鼠细胞表面的蛋白质年，科学家用荧光染料标记人和鼠细胞表面的蛋白质后细胞融合。后细胞融合。细胞膜具有细胞膜具有流动性。流动性。三、三、对细胞膜对细胞膜结构结构的探索的探索结论：蛋白质结论：蛋白质()在磷脂双分子层中。在磷脂双分子层中。镶在、镶在、拓展实验：拓展实验：运用冻蚀技术即用冷刀断开冰冻标本，使断裂面暴露。运用冻蚀技术即用冷刀断开冰冻标本，使断裂面暴露。嵌入、嵌入、贯穿贯穿这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用三、三、对细胞膜对细胞膜结构结构的探索的探索实验三：实验三：19721972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流动镶嵌模型嵌模型被多数人所接受。被多数人所接受。三、三、对细胞膜对细胞膜结构结构的探索的探索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