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、使命、責(zé)任，在我們的邊防戰(zhàn)士身上體現(xiàn)的淋漓盡致。邊防線作為一個國家的邊界，對于國家安全十分重要。系統(tǒng)的邊界對系統(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。動植物細(xì)胞的界限一樣嗎？討論：

鑒別動物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍染液。用它染色時，死細(xì)胞會被染成藍色，而活細(xì)胞不會著色。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，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具有什么功能？臺盼藍不是細(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)進出細(xì)胞的功能，臺盼藍能通過細(xì)胞膜進入細(xì)胞，死細(xì)胞能被染成藍色。具有控制物質(zhì)進出的功能。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),伊紅很快擴散到整個細(xì)胞,卻不能逸出細(xì)胞。

伊紅為什么不會逸出細(xì)胞？此實驗說明了什么？細(xì)胞作為一個完整的系統(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)胞成為相對獨立的系統(tǒng)，保障細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定。原始地球環(huán)境在生命起源過程中，原始海洋中的有機物逐漸聚集并且相互作用，進化出原始的生命。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，并成為相對獨立的系統(tǒng)。有利于細(xì)胞的物質(zhì)和能量代謝和細(xì)胞的生長發(fā)育2.控制物質(zhì)進出細(xì)胞細(xì)胞需要的營養(yǎng)物質(zhì)可以從外界進入細(xì)胞（水、無機鹽、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、多余的無機鹽）容易進入不容易進入可排出細(xì)胞內(nèi)有用的成分卻不會輕易流失到細(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，對進出細(xì)胞的物質(zhì)進行嚴(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，為什么能進入細(xì)胞？細(xì)胞膜的控制作用是相對的，環(huán)境中一些對細(xì)胞有害的物質(zhì)也有可能進入細(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、進行細(xì)胞間的信息交流在多細(xì)胞生物體內(nèi)，各個細(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：“及時送信”思考：你今天中午想約自己的朋友一起去打羽毛球，你會如何傳遞這個消息呢？內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的信號分子（如激素），隨體液到達全身各處，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)的信號特點：專一性（一種受體只能識別一種或者一類物質(zhì)）一、細(xì)胞膜的功能3、進行細(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細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一個細(xì)胞傳遞給另一個細(xì)胞。例如，精子和卵細(xì)胞的識別。細(xì)胞發(fā)出的信號分子與靶細(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細(xì)胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道進入另一個細(xì)胞。例如，高等植物之間通過胞間連絲相互連接，進行信息交流。一、細(xì)胞膜的功能3、進行細(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)進出細(xì)胞3.進行細(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)胞生物是一個繁忙而有序的細(xì)胞“社會”。如果沒有信息交流，生物體不可能作為一個整體完成生命活動。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，人們對細(xì)胞膜化學(xué)成分與結(jié)構(gòu)的認(rèn)識經(jīng)歷了很長的過程。請自主學(xué)習(xí)課本P42頁的內(nèi)容，小組合作完成在對細(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。二、對細(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)對植物細(xì)胞的通透性進行了上萬次實驗，做細(xì)胞膜通透性實驗，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對不同物質(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、對細(xì)胞膜成分的探索歷程:哪種脂質(zhì)？利用哺乳動物成熟紅細(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、為進一步明確脂質(zhì)成分的類型，科學(xué)家利用動物的卵細(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、對細(xì)胞膜成分的探索歷程:思考：實驗材料為什么選擇哺乳動物成熟紅細(xì)胞？①動物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁，②哺乳動物成熟的紅細(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?！菊J(rèn)識磷脂結(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)。實驗證據(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，此外動物細(xì)胞還有少量的膽固醇在細(xì)胞膜行使功能時起重要作用，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：靜止的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)三、對細(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，人們對這一模型的異議增加了。不少科學(xué)家對于細(xì)胞膜是靜態(tài)的觀點提出質(zhì)疑：

如果是這樣，細(xì)胞膜的復(fù)雜功能將難以實現(xiàn)，連胞吞、胞吐、細(xì)胞分裂、細(xì)胞生長、變形蟲的變形運動這樣的現(xiàn)象都難以接受。細(xì)胞的生長變形蟲的變形運動白細(xì)胞吞噬細(xì)菌受精時細(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、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索

細(xì)胞膜具有流動性人-鼠細(xì)胞融合實驗(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、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索

人-鼠細(xì)胞融合實驗(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、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索①該實驗直接證明蛋白質(zhì)分子可以運動；蛋白質(zhì)分子的運動間接說明磷脂分子也可以運動；因此該實驗說明了細(xì)胞膜具有一定的流動性②細(xì)胞膜的流動性與溫度有關(guān)。一定范圍內(nèi)，隨外界溫度升高，膜的流動性增強。細(xì)胞膜具有流動性結(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、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索在新的觀察和實驗證據(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——流動鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。四、流動鑲嵌模型的基本內(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，有的貫穿于整個磷脂雙分子層，表現(xiàn)出分布的不對稱性。這些蛋白質(zhì)分子在物質(zhì)運輸?shù)确矫婢哂兄匾饔?。四、流動鑲嵌模型的基本?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、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容5.細(xì)胞膜的特點(1)不對稱性: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——流動性:組成細(xì)胞膜的磷脂分子可以側(cè)向自由移動,膜中的蛋白質(zhì)大多也能運動。6.細(xì)胞膜流動性的意義？

細(xì)胞膜的流動性對于細(xì)胞完成物質(zhì)運輸、生長、分裂、運動等功能是非常重要的。四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容成分細(xì)胞膜功能課堂小結(jié)：進行細(xì)胞間的信息交流控制物質(zhì)進出細(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.在哺乳動物受精的過程中,精子能夠與卵細(xì)胞相互識別。精子的頭部進入卵細(xì)胞中,與卵細(xì)胞發(fā)生結(jié)合,當(dāng)一個精子進入后,卵細(xì)胞發(fā)生變化,不再讓其他精子進入。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)境的相對穩(wěn)定B.控制物質(zhì)進出細(xì)胞C.使卵細(xì)胞攝入所需要的精子D.進行細(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)分子可以運動D.蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型和流動鑲嵌模型都認(rèn)為蛋白質(zhì)分子在膜中的分布是不均勻的D4.目前,細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型已被大多數(shù)人所接受,