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1

第三章第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能學(xué)習(xí)目標(biāo)

鑒別動(dòng)物細(xì)胞是否死亡常用臺(tái)盼藍(lán)染液。用它染色時(shí)，死細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會(huì)著色。討論

1．為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？

活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性，臺(tái)盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過(guò)細(xì)胞膜。因此活細(xì)胞不被染色，死細(xì)胞的細(xì)胞膜失去控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能，臺(tái)盼藍(lán)能通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，死細(xì)胞能被染成藍(lán)色。一、細(xì)胞膜的功能2．據(jù)此推測(cè)，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具有什么功能？細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能注意：植物細(xì)胞的邊界也是細(xì)胞膜，不是細(xì)胞壁，因?yàn)榧?xì)胞壁是全透性的，即溶質(zhì)都能自由穿過(guò)細(xì)胞壁。細(xì)胞膜的功能1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開原始地球環(huán)境

膜的出現(xiàn)是生命起源過(guò)程中至關(guān)重要的階段。細(xì)胞膜保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。特點(diǎn)：不完全封閉，相對(duì)獨(dú)立2、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

分泌物（抗體、激素）代謝廢物病菌、病毒DNA等（控制具有相對(duì)性）（細(xì)胞具有選擇透過(guò)性）細(xì)胞不需要、有害物質(zhì)不容易進(jìn)入3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流（1）細(xì)胞分泌化學(xué)物質(zhì)（如激素）通過(guò)膜表面的受體傳遞信息發(fā)出信號(hào)的細(xì)胞靶細(xì)胞相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一個(gè)細(xì)胞傳遞給另一個(gè)細(xì)胞。例如：精子和卵細(xì)胞的識(shí)別和結(jié)合與膜結(jié)合的信號(hào)分子3、細(xì)胞間信息的交流

3.細(xì)胞細(xì)胞通道3.細(xì)胞細(xì)胞通道通道例如，高等植物細(xì)胞之間通過(guò)胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用。

胞間連絲切片細(xì)胞壁植物細(xì)胞壁細(xì)菌細(xì)胞壁成分也是纖維素和果膠嗎?

成分為肽聚糖1、成分：纖維素和果膠2、功能：支持和保護(hù)

細(xì)胞壁無(wú)生物活性，是全透性的。纖維素酶和果膠酶1.怎么區(qū)分顯微鏡視野中的氣泡和細(xì)胞？2.光學(xué)顯微鏡下能否看見細(xì)胞膜？氣泡有一圈很粗的黑邊，是光亮的，里面只有空氣。細(xì)胞具有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核的復(fù)雜立體結(jié)構(gòu)。在顯微鏡下，通過(guò)調(diào)節(jié)焦距可以觀察到細(xì)胞的不同層面。

在電子顯微鏡發(fā)明之前，科學(xué)家怎樣確定細(xì)胞膜的存在？光學(xué)顯微鏡下不能看見細(xì)胞膜，但是能夠觀察到細(xì)胞與外界環(huán)境之間是有界限的。光學(xué)顯微鏡下的動(dòng)物細(xì)胞氣泡：里面只有空氣，所以比較光亮，并且氣泡邊緣的顏色較深。

細(xì)胞：含有細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，比氣泡顏色暗淡。立體結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)焦距可以觀察到細(xì)胞的不同層面。探究一：如何確定細(xì)胞膜的存在呢？1．舉例分析（1）實(shí)例一雞蛋的蛋黃，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)細(xì)胞。①它有一定的形態(tài)；②當(dāng)觸碰其表面時(shí)，其表面有彈性，可以伸展。（2）實(shí)例二用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質(zhì)注入變形蟲（單細(xì)胞動(dòng)物）體內(nèi)。伊紅很快擴(kuò)散到整個(gè)細(xì)胞，卻不能很快逸出細(xì)胞。這說(shuō)明了什么？

細(xì)胞作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，它有邊界。其邊界就是細(xì)胞膜。找到細(xì)胞的邊界——細(xì)胞膜哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞植物細(xì)胞細(xì)菌1、選材請(qǐng)從下面細(xì)胞中選出符合研究細(xì)胞膜的細(xì)胞，并說(shuō)明理由一、體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法1、獲得細(xì)胞膜的材料最好用植物細(xì)胞還是動(dòng)物細(xì)胞，為什么？2、動(dòng)物細(xì)胞大多數(shù)含有核膜等其他膜，應(yīng)該選用什么樣的動(dòng)物細(xì)胞？為什么？哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞選成熟的紅細(xì)胞原因：動(dòng)物細(xì)胞，植物細(xì)胞有細(xì)胞壁。沒(méi)有細(xì)胞壁；細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有細(xì)胞核和細(xì)胞器，可以避免其它膜的干擾,提取較純正的細(xì)胞膜紅細(xì)胞數(shù)目多，材料易獲得。滲透作用原理，哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞吸水漲破用針扎？鑷子剝？（都不行，因?yàn)榧?xì)胞太小了?。ǘ┰砗头椒ǎ海ㄈ┎襟E：在載玻片上滴一滴紅細(xì)胞稀釋液

蓋上蓋玻片1、制作臨時(shí)裝片：觀察紅細(xì)胞的形態(tài)（低倍鏡→高倍鏡）在蓋玻片一側(cè)滴蒸餾水，在另一側(cè)用吸水紙吸引——引流法2、觀察觀察紅細(xì)胞的形態(tài)（低倍鏡→高倍鏡）用生理鹽水稀釋紅細(xì)胞的目的是什么？1、使紅細(xì)胞分散開2、使紅細(xì)胞維持原生形態(tài)滴加清水時(shí)應(yīng)注意些什么？1、滴加速度要慢，且邊滴加邊用吸水紙吸引。2、用吸水紙吸時(shí)要注意，不要把細(xì)胞吸跑。為什么要持續(xù)觀察細(xì)胞的變化？剛剛制片觀察時(shí)是為了了解細(xì)胞的正常形態(tài)，以便后面形成對(duì)比；引流時(shí)觀察是為了和吸水之前形成對(duì)比。離心分離獲得較純的細(xì)胞膜如果上述實(shí)驗(yàn)在試管中進(jìn)行，細(xì)胞破裂后，還需要什么方法才能獲得較純的細(xì)胞膜？提取紅細(xì)胞使紅細(xì)胞吸水破裂離心法離心法細(xì)胞破裂后細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)流出，細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)中的其他結(jié)構(gòu)質(zhì)量不一樣，可以采用不同轉(zhuǎn)速離心的方法將細(xì)胞膜與其他物質(zhì)分開，得到較純的細(xì)胞膜?；氐揭话俣嗄昵啊販丶?xì)胞膜成分的探索歷程●●細(xì)胞膜●●●●●●溶于脂質(zhì)的物質(zhì)●●不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)更容易通過(guò)細(xì)胞膜。提出假說(shuō)：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的二、對(duì)生物膜成分的探索最初對(duì)細(xì)胞膜成分的認(rèn)識(shí)，是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析,還是通過(guò)膜成分的提取和檢測(cè)？從生理功能上入手，通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析的。實(shí)驗(yàn)：1.時(shí)間：1895年

人物：歐文頓（E.Overton）用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行了上萬(wàn)次實(shí)驗(yàn)。相似相溶

2、科學(xué)家利用哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞，通過(guò)一定的方法制備出純凈的細(xì)胞膜，進(jìn)行化學(xué)分析，得知組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有：為什么用哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞能制備出純凈的細(xì)胞膜呢？因?yàn)椴溉閯?dòng)物成熟的紅細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器。磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。正常形態(tài)的紅細(xì)胞吸水后漲破的紅細(xì)胞哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞在低滲溶液中吸水漲破，細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)流出來(lái)，就可以得到細(xì)胞膜。思考：

如何從混合液中分離出純度較高的細(xì)胞膜？

過(guò)濾和離心差速離心法：離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力可加快樣品中物質(zhì)顆粒的沉降速度，較大的顆粒在低速旋轉(zhuǎn)下沉降速度大，利用不同的離心速度在把樣品中的不同物質(zhì)分開。親水頭部疏水尾部水空氣對(duì)生物膜成分的探索細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在，同學(xué)們嘗試著大膽的推測(cè)和想象一下在這樣的環(huán)境中，磷脂分子在細(xì)胞膜中可能是怎樣排布的呢？連續(xù)兩層排列對(duì)生物膜成分的探索

3.時(shí)間：1925年

人物：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel

實(shí)驗(yàn)：從紅細(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倍細(xì)胞膜中的磷脂是雙層的對(duì)生物膜成分的探索到了20世紀(jì)30年代，科學(xué)家已經(jīng)確定細(xì)胞膜中存在蛋白質(zhì)4、1935年，英國(guó)學(xué)者丹尼利(J.F.Danielli)和戴維森(H.Davson)研究了細(xì)胞膜的張力。他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的表面張力明顯低于油一水界面的表面張力。

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推測(cè)：細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。對(duì)生物膜成分的探索細(xì)胞膜成分脂質(zhì)(50%)蛋白質(zhì)(40%)少量的糖類(2%~10%)磷脂最豐富，此外還有少量的膽固醇功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。歸納：細(xì)胞膜的成分對(duì)生物膜成分的探索無(wú)法解釋細(xì)胞的生長(zhǎng)、變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)

時(shí)間：1959年

人物：羅伯特森（J.D.Robertsen）

實(shí)驗(yàn)：在電鏡下看到細(xì)胞膜由“暗—亮—暗”的三層

結(jié)構(gòu)構(gòu)成“三明治”靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型有什么不足？把生物膜描述為靜態(tài)的剛性結(jié)構(gòu)，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾。生物膜是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)提出假說(shuō)：對(duì)生物膜成分的探索資料2：1970年，細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)：融合細(xì)胞細(xì)胞融合37℃40min正在融合的細(xì)胞紅色熒光染料標(biāo)記膜蛋白綠色熒光染料標(biāo)記膜蛋白人細(xì)胞小鼠細(xì)胞這一實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)的其他實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。小結(jié)：對(duì)細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索歷程1970年熒光標(biāo)記人鼠細(xì)胞融合顯示細(xì)胞膜具有流動(dòng)性

19世紀(jì)末歐文頓推測(cè)膜由脂質(zhì)組成20世紀(jì)初化學(xué)分析得知膜主要成分是磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。1925年證明細(xì)胞膜中的磷脂分子是雙層的1959年電鏡觀察推測(cè)細(xì)胞膜為三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)探究成分探究結(jié)構(gòu)60年代觀察蛋白質(zhì)在脂質(zhì)中的不均等分布科學(xué)方法——提出假說(shuō)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型的探索過(guò)程，反映了提出假說(shuō)這一科學(xué)方法的作用?？茖W(xué)家首先根據(jù)已有的知識(shí)和信息提出解釋某一生物學(xué)問(wèn)題的一種假說(shuō)，再用進(jìn)一步的觀察與實(shí)驗(yàn)對(duì)已建立的假說(shuō)進(jìn)行修正和補(bǔ)充。一種假說(shuō)最終被接受被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和試驗(yàn)結(jié)果相吻合時(shí)間：1972年人物：辛格和尼科爾森提出：生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型資料3：流動(dòng)鑲嵌模型流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容：1、磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架。（其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性的尾部朝向內(nèi)側(cè)）2、蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨貫穿整個(gè)磷脂雙分子層。（體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對(duì)稱性）3、磷脂分子是可以運(yùn)動(dòng)的，具有流動(dòng)性。（其分子的運(yùn)動(dòng)有多種形式）4、大多數(shù)的蛋白質(zhì)分子也是可以運(yùn)動(dòng)的。四：流動(dòng)鑲嵌模型認(rèn)真觀察下圖思考：流動(dòng)鑲嵌模型是不是已經(jīng)完美無(wú)缺？？？？三、建立結(jié)構(gòu)模型在細(xì)胞膜的

，還有由細(xì)胞膜上的

與

結(jié)合形成的糖蛋白，叫做糖被，具有保護(hù)與潤(rùn)滑、參與

等作用。除糖蛋白外，細(xì)胞膜的糖被還包括糖類與脂質(zhì)結(jié)合形成的糖脂。外側(cè)蛋白質(zhì)糖類細(xì)胞表面的識(shí)別補(bǔ)充知識(shí)1.細(xì)胞膜上的糖類和蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白具有信息識(shí)別的作用。2.蛋白質(zhì)對(duì)細(xì)胞的功能起重要的作用，功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多,（比如載體蛋白、受體等）因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。細(xì)胞膜的成分腫瘤的血液檢驗(yàn)報(bào)告單??！細(xì)胞在癌變的過(guò)程中，細(xì)胞膜的成分發(fā)生改變，有的產(chǎn)生甲胎蛋白（AFP）、癌胚抗原（CEA）等物質(zhì)。與生活的聯(lián)系自然的法則一般都是結(jié)構(gòu)決定功能，那么具有以上結(jié)構(gòu)的細(xì)胞膜又有那些功能呢？細(xì)胞膜的功能將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流細(xì)胞膜的成分脂質(zhì)（磷脂）50%，蛋白質(zhì)40%，糖類2%—10%細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索歷程流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容（1）磷脂雙分子層（2）蛋白質(zhì)分子（3）糖被（4）結(jié)構(gòu)特性（5）功能特性（1）通過(guò)細(xì)胞分泌化學(xué)物質(zhì)間接傳遞信息。（2）通過(guò)相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息。（3）相鄰兩細(xì)胞之間形成通道，來(lái)傳遞信息課堂總結(jié)是誰(shuí)，隔開了原始海洋的動(dòng)蕩是誰(shuí)，奏鳴了生命的交響是誰(shuí)，為我日夜守邊防是誰(shuí)，為我傳信報(bào)安康。啊，偉大的細(xì)胞膜呀！沒(méi)有你，我會(huì)是何等模樣！把細(xì)胞與外界環(huán)境隔開——控制物質(zhì)進(jìn)出——進(jìn)行細(xì)胞間信息交流這些詩(shī)句說(shuō)的是細(xì)胞膜的什么功能？這些詩(shī)句說(shuō)的是細(xì)胞膜的什么功能？科研上鑒別死細(xì)胞和活細(xì)胞，常用“染色排除法”。例如，用臺(tái)盼藍(lán)染色，死的動(dòng)物細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活的動(dòng)物細(xì)胞不著色，從而判斷細(xì)胞是否死亡。你能解釋“染色排除法”的原理嗎？

動(dòng)腦筋

活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的能力，染色劑無(wú)法進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，所以活細(xì)胞不會(huì)被染色；當(dāng)細(xì)胞死亡后，細(xì)胞膜隨之失去控制物質(zhì)進(jìn)出的能力，染色劑進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)胞被染成藍(lán)色。根據(jù)細(xì)胞是否被染色來(lái)判斷細(xì)胞是否具有活力。課堂練習(xí)1.制備細(xì)胞膜時(shí)，通常選取的細(xì)胞和處理的方法分別是(

)A．哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞，將其放入生理鹽水中B．哺乳動(dòng)物的白細(xì)胞，將其放入清水中C．哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞，將其放入清水中D．哺乳動(dòng)物的白細(xì)胞，將其放入生理鹽水中解析：由于哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞不含有細(xì)胞