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

第三章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能學(xué)習(xí)重難點(diǎn)一、細(xì)胞膜的功能二、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索過程的分析三、流動(dòng)鑲嵌模型的內(nèi)容情境導(dǎo)入沒有什么歲月靜好，不過是有人替我們負(fù)重前行;奉獻(xiàn)、使命、責(zé)任，在我們的邊防戰(zhàn)士身上體現(xiàn)的淋漓盡致。邊防線作為一個(gè)國(guó)家的邊界，對(duì)于國(guó)家安全十分重要。系統(tǒng)的邊界對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要。作為最基本生命系統(tǒng)的細(xì)胞。它的邊界是什么呢?結(jié)合教材問題探討，思考一下植物細(xì)胞的邊界為什么不是細(xì)胞壁呢？是細(xì)胞膜，也叫質(zhì)膜。動(dòng)植物細(xì)胞的界限一樣嗎？討論：

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。1.為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？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？臺(tái)盼藍(lán)不是細(xì)胞需要的物質(zhì)，活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性，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)能通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，死細(xì)胞能被染成藍(lán)色。具有控制物質(zhì)進(jìn)出的功能。問題探討如何確定細(xì)胞膜的存在呢？

科學(xué)家用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質(zhì)注入變形蟲體內(nèi),伊紅很快擴(kuò)散到整個(gè)細(xì)胞,卻不能逸出細(xì)胞。

伊紅為什么不會(huì)逸出細(xì)胞？此實(shí)驗(yàn)說明了什么？細(xì)胞作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，它具有邊界。細(xì)胞膜---系統(tǒng)的邊界細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，它在細(xì)胞的生命活動(dòng)中起什么作用呢?細(xì)胞膜的功能閱讀教材P40-41的內(nèi)容小組合作討論出細(xì)胞膜的功能。一、細(xì)胞膜的功能1、將細(xì)胞與外界環(huán)境隔開使細(xì)胞成為相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，保障細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。原始地球環(huán)境在生命起源過程中，原始海洋中的有機(jī)物逐漸聚集并且相互作用，進(jìn)化出原始的生命。在原始海洋這盆“熱湯”中，膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要的階段，它將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開，產(chǎn)生了原始的細(xì)胞，并成為相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。有利于細(xì)胞的物質(zhì)和能量代謝和細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞細(xì)胞需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以從外界進(jìn)入細(xì)胞（水、無機(jī)鹽、氨基酸、葡萄糖）細(xì)胞不需要的物質(zhì)細(xì)胞膜的控制細(xì)胞產(chǎn)生的代謝廢物（CO2、尿素、多余的無機(jī)鹽）容易進(jìn)入不容易進(jìn)入可排出細(xì)胞內(nèi)有用的成分卻不會(huì)輕易流失到細(xì)胞外不易排出細(xì)胞合成的抗體、激素等分泌物分泌到細(xì)胞外可排出細(xì)胞膜像海關(guān)或邊防檢查站，對(duì)進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的”檢查“一、細(xì)胞膜的功能細(xì)胞膜的功能特性：選擇透過性流感病毒不是細(xì)胞生活所需要的，為什么能進(jìn)入細(xì)胞？細(xì)胞膜的控制作用是相對(duì)的，環(huán)境中一些對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)也有可能進(jìn)入細(xì)胞,如某些病毒、病菌侵入細(xì)胞,使生物體患病。一、細(xì)胞膜的功能3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流在多細(xì)胞生物體內(nèi)，各個(gè)細(xì)胞不是孤立存在的，它們之間必需保持功能的協(xié)調(diào)。這種協(xié)調(diào)性的出現(xiàn)不僅依賴于物質(zhì)和能量的交換，也依賴于______的傳遞。信息趣味活動(dòng)：“及時(shí)送信”思考：你今天中午想約自己的朋友一起去打羽毛球，你會(huì)如何傳遞這個(gè)消息呢？?jī)?nèi)分泌細(xì)胞分泌的信號(hào)分子（如激素），隨體液到達(dá)全身各處，與靶細(xì)胞的（細(xì)胞膜表面或細(xì)胞內(nèi)）受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞。受體血管（1）化學(xué)物質(zhì)傳遞信息拓展受體：化學(xué)本質(zhì)：糖蛋白(蛋白質(zhì))作用：接受激素等化學(xué)物質(zhì)的信號(hào)特點(diǎn)：專一性（一種受體只能識(shí)別一種或者一類物質(zhì)）一、細(xì)胞膜的功能3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流（2）細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息相鄰兩個(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。細(xì)胞發(fā)出的信號(hào)分子與靶細(xì)胞細(xì)胞膜外表面的受體結(jié)合。一、細(xì)胞膜的功能3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流（3）通過細(xì)胞通道傳遞信息相鄰兩個(gè)細(xì)胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞。例如，高等植物之間通過胞間連絲相互連接，進(jìn)行信息交流。一、細(xì)胞膜的功能3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流細(xì)胞膜的功能1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流間接交流直接交流通道交流小結(jié)多細(xì)胞生物是一個(gè)繁忙而有序的細(xì)胞“社會(huì)”。如果沒有信息交流，生物體不可能作為一個(gè)整體完成生命活動(dòng)。細(xì)胞間的信息交流，大多與細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)。細(xì)胞膜的功能是由它的成分和結(jié)構(gòu)決定的。但細(xì)胞膜非常薄，即使在顯微鏡下依然難以看清它的真面目，人們對(duì)細(xì)胞膜化學(xué)成分與結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了很長(zhǎng)的過程。請(qǐng)自主學(xué)習(xí)課本P42頁的內(nèi)容，小組合作完成在對(duì)細(xì)胞膜成分的探索歷程中有哪些科學(xué)家的參與，他們作出了哪些貢獻(xiàn)。二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索歷程:1、1895年,歐文頓用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行了上萬次實(shí)驗(yàn)，做細(xì)胞膜通透性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的通透性不一樣：推論1：細(xì)胞膜由脂質(zhì)組成不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細(xì)胞膜二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索歷程:哪種脂質(zhì)？利用哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞可制備純凈細(xì)胞膜，得知結(jié)論2、細(xì)胞膜中的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。

2、為進(jìn)一步明確脂質(zhì)成分的類型，科學(xué)家利用動(dòng)物的卵細(xì)胞、紅細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等作為研究材料，并利用哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞，通過一定的方法可以制備出純凈的細(xì)胞膜，通過化學(xué)分析最終得知脂質(zhì)有哪些種類？二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索歷程:思考：實(shí)驗(yàn)材料為什么選擇哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞？①動(dòng)物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁，②哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞中沒有細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器，可獲得較為純凈的細(xì)胞膜。【認(rèn)識(shí)磷脂結(jié)構(gòu)】組成：甘油、脂肪酸和磷酸三部分親水“頭部”（磷酸）疏水“尾部”（脂肪酸）思考：多個(gè)磷脂分子在水中應(yīng)該是怎樣排布的？

想一想：

1、細(xì)胞生活在液體環(huán)境中，細(xì)胞膜中磷脂分子該如何排布呢？在水中：空氣-水界面上：2、在空氣---水界面上，磷脂分子該如何排布?多個(gè)磷脂分子在水中總是自發(fā)地形成雙分子層1925年,兩位荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì),在空氣---水界面上鋪展成單分子層,測(cè)得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。結(jié)論3：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。S11935年英國(guó)學(xué)者丹尼利和戴維森研究了細(xì)胞膜的張力，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜表現(xiàn)張力明顯低于油—水界面的表面張力。由于人們發(fā)現(xiàn)了油脂滴表面如果吸附有蛋白質(zhì)分子則表面張力會(huì)降低。結(jié)論4：細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證據(jù)【細(xì)胞膜的成分的總結(jié)】細(xì)胞膜的成分脂質(zhì)（約占50%）蛋白質(zhì)（約占40%）糖類（2%-10%）磷脂是構(gòu)成細(xì)胞膜的主要成分，此外動(dòng)物細(xì)胞還有少量的膽固醇在細(xì)胞膜行使功能時(shí)起重要作用，功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的數(shù)量和種類就越多與膜上蛋白質(zhì)或膜上脂質(zhì)結(jié)合成糖蛋白或糖脂分布在細(xì)胞膜的外表面脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等成分是如何組成細(xì)胞膜的？1959年，羅伯特森在電鏡看到了細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)。大膽地提出了細(xì)胞膜模型的假說：所有細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三明治模型資料一：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：靜止的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索蛋白質(zhì)磷脂蛋白質(zhì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的電鏡照片20世紀(jì)60年代以后，人們對(duì)這一模型的異議增加了。不少科學(xué)家對(duì)于細(xì)胞膜是靜態(tài)的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑：

如果是這樣，細(xì)胞膜的復(fù)雜功能將難以實(shí)現(xiàn)，連胞吞、胞吐、細(xì)胞分裂、細(xì)胞生長(zhǎng)、變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)這樣的現(xiàn)象都難以接受。細(xì)胞的生長(zhǎng)變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)白細(xì)胞吞噬細(xì)菌受精時(shí)細(xì)胞融合植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原變形蟲質(zhì)壁分離三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索

細(xì)胞膜具有流動(dòng)性人-鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)(熒光標(biāo)記法)

1970年，科學(xué)家將人和鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子分別用紅、綠熒光標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合，雜交細(xì)胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)兩種顏色的熒光均勻分布。

結(jié)論：人細(xì)胞小鼠細(xì)胞細(xì)胞融合雜交細(xì)胞37℃40min紅色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白綠色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白新技術(shù)帶來新模型資料二：三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索

人-鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)(熒光標(biāo)記法)

1970年，科學(xué)家將人和鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子分別用紅、綠熒光標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合，雜交細(xì)胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)兩種顏色的熒光均勻分布。

人細(xì)胞小鼠細(xì)胞細(xì)胞融合雜交細(xì)胞37℃40min紅色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白綠色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白新技術(shù)帶來新模型資料二：三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索①該實(shí)驗(yàn)直接證明蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動(dòng)；蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)間接說明磷脂分子也可以運(yùn)動(dòng)；因此該實(shí)驗(yàn)說明了細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性②細(xì)胞膜的流動(dòng)性與溫度有關(guān)。一定范圍內(nèi)，隨外界溫度升高，膜的流動(dòng)性增強(qiáng)。細(xì)胞膜具有流動(dòng)性結(jié)論：

人細(xì)胞小鼠細(xì)胞細(xì)胞融合雜交細(xì)胞37℃40min紅色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白綠色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的基礎(chǔ)上，1972年，辛格和尼科爾森提出了新的生物膜模型——流動(dòng)鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容磷脂雙分子層磷脂分子蛋白質(zhì)分子糖蛋白1、細(xì)胞膜主要由磷脂雙分子層和蛋白質(zhì)組成。細(xì)胞膜還有少量的多糖。四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容2、磷脂雙分子層構(gòu)成了生物膜的基本支架，其內(nèi)部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過，因此具有屏障作用。一層膜=一層磷脂雙分子層=2層磷脂分子層四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容3、蛋白質(zhì)分子有的鑲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，有的貫穿于整個(gè)磷脂雙分子層，表現(xiàn)出分布的不對(duì)稱性。這些蛋白質(zhì)分子在物質(zhì)運(yùn)輸?shù)确矫婢哂兄匾饔?。四、流?dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容4、在細(xì)胞膜的外表面還有糖類分子，它和蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白，或與脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂，這些糖類分子叫做糖被。糖被與細(xì)胞表面的識(shí)別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能有密切關(guān)系糖蛋白所在的一側(cè)是細(xì)胞膜外側(cè)四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容5.細(xì)胞膜的特點(diǎn)(1)不對(duì)稱性:膜兩側(cè)的分子性質(zhì)和結(jié)構(gòu)不相同,如糖蛋白只分布在細(xì)胞膜外側(cè)。(2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——流動(dòng)性:組成細(xì)胞膜的磷脂分子可以側(cè)向自由移動(dòng),膜中的蛋白質(zhì)大多也能運(yùn)動(dòng)。6.細(xì)胞膜流動(dòng)性的意義？

細(xì)胞膜的流動(dòng)性對(duì)于細(xì)胞完成物質(zhì)運(yùn)輸、生長(zhǎng)、分裂、運(yùn)動(dòng)等功能是非常重要的。四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容成分細(xì)胞膜功能課堂小結(jié)：進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開結(jié)構(gòu)決定基本支架--磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子--鑲、嵌、貫穿(流動(dòng)鑲嵌模型)脂質(zhì)糖類蛋白質(zhì)約50%約2%-10%約40%1.在哺乳動(dòng)物受精的過程中,精子能夠與卵細(xì)胞相互識(shí)別。精子的頭部進(jìn)入卵細(xì)胞中,與卵細(xì)胞發(fā)生結(jié)合,當(dāng)一個(gè)精子進(jìn)入后,卵細(xì)胞發(fā)生變化,不再讓其他精子進(jìn)入。這一現(xiàn)象體現(xiàn)出細(xì)胞膜能夠(

)A.保障細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定B.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞C.使卵細(xì)胞攝入所需要的精子D.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流D2.下列能正確表示細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的是(

)B3.下列關(guān)于細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)探索歷程的說法,不正確的是(

)A.最初通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析得出細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的B.蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為細(xì)胞膜為靜態(tài)的結(jié)構(gòu)C.流動(dòng)鑲嵌模型認(rèn)為構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動(dòng)D.蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型和流動(dòng)鑲嵌模型都認(rèn)為蛋白質(zhì)分子在膜中的分布是不均勻的D4.目前,細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型已被大多數(shù)人所接受,