3.1細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課件-高一上學(xué)期生物人教版必修13

第3章第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能教學(xué)目標(biāo)通過(guò)對(duì)細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)模型與建模的科學(xué)思維方式。（科學(xué)思維）通過(guò)學(xué)習(xí)細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索歷程，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。（社會(huì)責(zé)任）通過(guò)對(duì)細(xì)胞膜的功能、組成和結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。（生命觀念）010203回顧導(dǎo)入一、細(xì)胞膜的功能(1)將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi)

保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。(2)控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞

細(xì)胞膜的控制作用是相對(duì)的

（功能特性：選擇透過(guò)性）(3)進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流

細(xì)胞間信息交流的方式多種多樣科學(xué)史---對(duì)細(xì)胞膜成分、結(jié)構(gòu)的探索請(qǐng)閱讀42頁(yè)“思考·討論，細(xì)胞膜化學(xué)成分的探索歷程”并思考以下問(wèn)題時(shí)間科學(xué)家貢獻(xiàn)對(duì)細(xì)胞膜成分的探索1895歐文頓1925戈特、格倫德?tīng)?935丹尼利、戴維森對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1959羅伯特森19701972辛格、尼科爾森我是歐文頓，經(jīng)過(guò)上萬(wàn)次實(shí)驗(yàn)我發(fā)現(xiàn)……細(xì)胞膜非脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)相似相溶原理1.1895年--歐文頓實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

推測(cè)：脂質(zhì)分子更容易通過(guò)細(xì)胞膜細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索實(shí)驗(yàn)：細(xì)胞膜的制備（1）原理：動(dòng)物細(xì)胞放在清水里，細(xì)胞吸水脹破，內(nèi)容物流出即可離心得到細(xì)胞膜（2）材料：哺乳動(dòng)物的成熟紅細(xì)胞---可得到純凈的細(xì)胞膜2.對(duì)細(xì)胞膜進(jìn)行成分分析細(xì)胞膜化學(xué)分析表明：脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，磷脂含量最多思考：哺乳動(dòng)物的成熟紅細(xì)胞作材料的優(yōu)點(diǎn)是什么？二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索

磷脂的結(jié)構(gòu)合作探究：請(qǐng)根據(jù)磷脂分子的特點(diǎn)猜測(cè)其在空氣-水、苯-水界面上是如何排布的？

磷脂的結(jié)構(gòu)磷脂分子在空氣—水界面上分布的模型二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索空氣水

磷脂的結(jié)構(gòu)

磷脂分子在苯—水界面上分布的模型思考：同學(xué)們嘗試著大膽的推測(cè)和想象一下如果在細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水的環(huán)境中，磷脂分子在細(xì)胞膜中可能是怎樣排布的呢？二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索

苯水水水A水水B水水C親水的“頭部”與水接觸，疏水的“尾巴”遠(yuǎn)離水水水

磷脂的結(jié)構(gòu)在細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水的環(huán)境中磷脂分子的排布二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索S1S23.1925年--荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德?tīng)枺?）推斷：_______________________________________細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列成連續(xù)的兩層。思考：若用其他（如雞或蛙）細(xì)胞膜做實(shí)驗(yàn)，數(shù)量關(guān)系還是2倍嗎？二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程：用丙酮從人紅細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，在空氣-水界面上鋪成單分子層，測(cè)得單層分子的面積恰為紅細(xì)胞的表面積的2倍。(1)實(shí)驗(yàn)：研究細(xì)胞膜的張力。發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力。

由于人們已發(fā)現(xiàn)了油脂滴表面如果吸附有蛋白質(zhì)成分則表面張力會(huì)降低，因此丹尼利和戴維森作如下推測(cè)：細(xì)胞膜除含有脂質(zhì)分子外，還可能附有蛋白質(zhì)。4.1935年--丹尼利和戴維森二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索膜功能越復(fù)雜，蛋白質(zhì)的種類(lèi)與數(shù)量就越多。

占比脂質(zhì)50%蛋白質(zhì)約40%糖類(lèi)2%--10%二.對(duì)細(xì)胞膜成分的探索主要：脂質(zhì)和蛋白質(zhì)

脂質(zhì)中磷脂最豐富，還有少量的膽固醇細(xì)胞膜的成分的分析研究的總結(jié)1959年，科學(xué)家羅伯特森在電鏡下觀察細(xì)胞膜有“暗-亮-暗”結(jié)構(gòu)。提出了靜態(tài)統(tǒng)一的蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。蛋白質(zhì)的電子密度高，在電鏡下下顯暗色；磷脂分子層的電子密度低，顯亮色。三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1.羅伯特森--靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)模型閱讀以下資料，指出靜態(tài)統(tǒng)一的三明治模型的不足之處，并對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理推測(cè)。資料1：受精卵卵裂與變形蟲(chóng)攝食草履蟲(chóng)三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索思考：分析靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)模型是否成立？資料2：電子顯微鏡下，細(xì)胞膜的厚度約為7~8nm，是單層磷脂厚度的兩倍，加上兩側(cè)的蛋白質(zhì)，膜的總厚度應(yīng)當(dāng)超過(guò)20nm。資料3：人工合成的脂雙層也呈現(xiàn)為“暗-亮-暗”結(jié)構(gòu)。靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型無(wú)法解釋?zhuān)杭?xì)胞的生長(zhǎng)與分裂；電鏡下細(xì)胞膜的厚度等。

推斷

細(xì)胞膜應(yīng)該能流動(dòng)，蛋白質(zhì)也不是全部平鋪在磷脂的兩側(cè)三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索人鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索熒光標(biāo)記法2.實(shí)驗(yàn)：1970年，熒光染料標(biāo)記膜蛋白技術(shù)實(shí)驗(yàn)證明了細(xì)胞膜具有流動(dòng)性方法結(jié)論小鼠肝細(xì)胞膜用干冰（液氮）冰凍后用冷刀斷開(kāi)，升溫后暴露斷裂面，發(fā)現(xiàn)有些蛋白質(zhì)鑲在磷脂雙分子層表面、有些嵌入磷脂雙分子層中，還有些貫穿整個(gè)磷脂分子層。如圖：小鼠肝細(xì)胞膜冰凍蝕刻的電鏡照片冰凍蝕刻電鏡技術(shù)觀察的蛋白質(zhì)分布模型結(jié)論：從該電鏡模型圖可看出蛋白質(zhì)分別以

、

、

的形式與磷脂分子結(jié)合？蛋白質(zhì)鑲在嵌入貫穿資料4.冰凍蝕刻電鏡技術(shù)問(wèn)題1：蛋白質(zhì)一定是存在于脂雙層的兩側(cè)嗎？已知：羅伯特森“靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)”脂雙層兩側(cè)吸附（覆蓋）著蛋白質(zhì)問(wèn)題2：生物膜一定是靜態(tài)的嗎？實(shí)驗(yàn)1：冰凍蝕刻電鏡圖發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)有不同的結(jié)合方式實(shí)驗(yàn)2：人—鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子是流動(dòng)的。流動(dòng)鑲嵌模型提出假說(shuō)人鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索如果改變溫度與時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)不會(huì)發(fā)生改變？2.實(shí)驗(yàn)：1970年，熒光染料標(biāo)記膜蛋白技術(shù)內(nèi)容：基本支架：磷脂雙分子層

蛋白質(zhì)分子鑲在表面、部分或全部嵌入、貫穿于脂雙層；

細(xì)胞膜外表面還有糖類(lèi)，與蛋白質(zhì)形成糖蛋白，與脂質(zhì)形成糖脂，這些糖類(lèi)分子叫糖被。

作用：與細(xì)胞表面的識(shí)別、細(xì)胞間信息傳遞有關(guān)。糖脂3.1972年，辛格和尼科爾森提出流動(dòng)鑲嵌模型三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索細(xì)胞膜具有流動(dòng)性：

主要表現(xiàn)在磷脂分子可以側(cè)向自由移動(dòng)；

膜中的蛋白質(zhì)大多數(shù)可以運(yùn)動(dòng)。磷脂雙分子層為基本骨架細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸、生長(zhǎng)、分裂、運(yùn)動(dòng)等生命活動(dòng)磷脂蛋白質(zhì)鑲嵌、嵌入、貫穿細(xì)胞膜糖類(lèi)（少）組分內(nèi)部疏水，屏障物質(zhì)運(yùn)輸?shù)燃?xì)胞外表面信息傳遞等運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：流動(dòng)性1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi)結(jié)構(gòu)功能2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流3.流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容功能特點(diǎn)：選擇透過(guò)性運(yùn)動(dòng)動(dòng)動(dòng)手：建構(gòu)生物膜流動(dòng)鑲嵌模型模型用我們手中的小卡片拼一拼思考：我們用卡片構(gòu)建的細(xì)胞膜模型與真實(shí)的細(xì)胞膜相比有什么不足？我們構(gòu)建的模型是個(gè)平面結(jié)構(gòu)，靜態(tài)的而真實(shí)細(xì)胞膜是立體結(jié)構(gòu)，且磷脂和大部分蛋白質(zhì)是流動(dòng)的膜內(nèi)部是疏水的，為什么水分子能跨膜運(yùn)輸呢？水分子極小，可以在磷脂分子運(yùn)動(dòng)的間隙通過(guò)膜上存在水通道蛋白，水分子可以通過(guò)通道蛋白通過(guò)旁欄思考P451.下列說(shuō)法中，與生物膜發(fā)現(xiàn)史不一致的是(

)A.歐文頓在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出，膜是由脂質(zhì)組成的B.荷蘭科學(xué)家用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣-水界面上鋪展成單分子層，測(cè)得單分子層面積為紅細(xì)胞表面積的兩倍.由此推出：細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩C.羅伯特森在電鏡下看到細(xì)胞膜清晰的暗-亮-暗的三層結(jié)構(gòu)，提出所有的生物膜都是由磷脂-蛋白質(zhì)-磷脂三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的D.科學(xué)家將不同熒光染料標(biāo)記的人細(xì)胞和鼠細(xì)胞進(jìn)行融合，證明了細(xì)胞膜的流動(dòng)性C練習(xí)與應(yīng)用2.下圖為細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模式圖，下列敘述不正確的是(

)A、A面是細(xì)胞膜的外側(cè)B、細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)都像②一樣貫穿于③中C、③構(gòu)成了