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3章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)第1節(jié)

細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能科學(xué)家用顯微鏡注射器將一種叫作伊紅的物質(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。注入伊紅1情景：

變形蟲有邊界,將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開,阻止細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)逸出細(xì)胞。

如同國(guó)家有陸、海、空的邊界，人體有皮膚做邊界與外界分隔一樣，細(xì)胞的邊界就是

，也叫

。

國(guó)家有邊界，人體也有邊界，那么細(xì)胞有邊界嗎？這個(gè)邊界是什么？細(xì)胞膜質(zhì)膜

有些細(xì)胞的細(xì)胞膜外面還有一層細(xì)胞壁，那么細(xì)胞壁可以作為一個(gè)細(xì)胞的邊界嗎？電鏡下看到的植物細(xì)胞壁亞顯微結(jié)構(gòu)不能，因?yàn)榧?xì)胞壁是全透性的！那么，細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，在細(xì)胞的生命中有哪些作用呢？一、細(xì)胞膜的功能資料1：原始的生命誕生于海洋，膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要的階段。1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開將生命物質(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)。保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。①對(duì)進(jìn)化的意義：②對(duì)細(xì)胞的作用：

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？資料2：教材P40活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性，臺(tái)盼藍(lán)染液是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過細(xì)胞膜，故未被染色。死細(xì)胞的細(xì)胞膜失去控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞這一功能，染液能通過細(xì)胞膜進(jìn)入到細(xì)胞中，故能被染成藍(lán)色。

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。不需要或?qū)?xì)胞有害的物質(zhì)需要的物質(zhì)廢物釋放到細(xì)胞外發(fā)揮作用的物質(zhì)注意：細(xì)胞膜的控制作用是相對(duì)的細(xì)胞膜讓什么物質(zhì)進(jìn)出？控制物質(zhì)進(jìn)出的功能是絕對(duì)的嗎？功能特點(diǎn)：選擇透過性一、細(xì)胞膜的功能2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞資料3：細(xì)胞膜的控制作用是相對(duì)的，有些病毒可以進(jìn)入細(xì)胞危害人體。我們可以通過打疫苗預(yù)防一些病毒引起的疾病。打疫苗時(shí)，雖然打的胳膊，但是你卻在大腦皮層產(chǎn)生痛覺，這是為什么？3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流

對(duì)于多細(xì)胞生物，為什么要有上述功能？在多細(xì)胞生物內(nèi)，各個(gè)細(xì)胞都不是孤立存在的，它們之間必須保持功能的協(xié)調(diào)，才能使生物體健康地生存。一、細(xì)胞膜的功能激素血液靶細(xì)胞內(nèi)分泌細(xì)胞受體：糖蛋白1.通過化學(xué)物質(zhì)間接傳遞信息一、細(xì)胞膜的功能：進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流

打疫苗時(shí)，眼部組織細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞和肌肉細(xì)胞之間如何實(shí)現(xiàn)相互溝通呢？細(xì)胞間信息交流的方式有哪幾種？請(qǐng)描述：

靶細(xì)胞發(fā)出信號(hào)的細(xì)胞與膜結(jié)合的信號(hào)分子膜上接受信號(hào)分子的受體演示2.細(xì)胞膜直接接觸一、細(xì)胞膜的功能：進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流胞間連絲3.形成通道一、細(xì)胞膜的功能：進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流特別提醒：

1.該方式中沒有受體參與。2.通道具有信息交流功能的同時(shí)還有物質(zhì)運(yùn)輸?shù)墓δ堋?.在處理污水時(shí)，人們?cè)O(shè)計(jì)出一種膜結(jié)構(gòu)，有選擇地將有毒重金屬離子阻擋在膜的一側(cè)，以降低有毒重金屬離子對(duì)水的污染。這是在試圖模擬細(xì)胞膜的（

）A.將細(xì)胞與環(huán)境分隔開的功能

B.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能C.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流的功能

D.具有免疫的功能B對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)練習(xí)2、請(qǐng)閱讀資料,分析回答下列問題。資料1:胰島素是由胰島B細(xì)胞合成分泌的,是人體內(nèi)可以降低血糖濃度的激素。資料2:各種植物的花粉四處飛揚(yáng),卻只有落在同種植物的柱頭上才會(huì)萌發(fā)。

(1)資料1中,胰島B細(xì)胞與肝細(xì)胞的信息交流方式為

。(2)資料2中,花粉萌發(fā)的特異性體現(xiàn)的信息交流方式為

。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)練習(xí)通過分泌化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行信息交流通過細(xì)胞膜直接接觸進(jìn)行信息交流對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)練習(xí)3.細(xì)胞之間通過信息交流，保證細(xì)胞間功能的協(xié)調(diào)。下面為細(xì)胞間信息交流的兩種方式，有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（）

A.圖示反映了細(xì)胞膜具有進(jìn)行細(xì)胞間信息交流的功能B.圖乙可以表示精子與卵細(xì)胞的識(shí)別C.上述方式都是通過細(xì)胞膜上的糖類實(shí)現(xiàn)的D.細(xì)胞膜的功能越復(fù)雜，所含有的蛋白質(zhì)種類和數(shù)量就越多c總結(jié)歸納細(xì)胞膜的功能是由它的成分和結(jié)構(gòu)決定的。結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)細(xì)胞膜非常的薄，即使在高倍鏡下都很難看清它的真面目，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。二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索歐文頓發(fā)現(xiàn)：溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，容易穿過細(xì)胞膜。推測(cè)：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。討論1：最初對(duì)細(xì)胞膜成分的認(rèn)識(shí)，是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析，還是通過對(duì)膜成分的提取與檢測(cè)？“相似相溶”原理，“相似”是指溶質(zhì)與溶劑在結(jié)構(gòu)上相似；

“相溶”是指溶質(zhì)與溶劑彼此互溶。P42思考?討論1895年是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析。二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索歐文頓推測(cè)：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。P42思考?討論1895年1900年初科學(xué)家從哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞中分離出純凈的細(xì)胞膜，并進(jìn)行了化學(xué)分析。思考：為什么選擇哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞提取細(xì)胞膜？思考：通過化學(xué)分析，得知?jiǎng)游锛?xì)胞細(xì)胞膜中脂質(zhì)的類型是？哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核以及眾多的細(xì)胞器。組成動(dòng)物細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索歐文頓推測(cè)：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。P42思考?討論1895年1900年初科學(xué)家分析出細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。磷脂分子的結(jié)構(gòu)并及特點(diǎn)：頭部親水尾部疏水討論2：據(jù)磷脂分子的特點(diǎn)，推測(cè)并畫出磷脂在水-空氣界面上的排布方式？水空氣討論3：多個(gè)磷脂分子在水中，總是自發(fā)地形成雙分子層。推測(cè)并畫出磷脂在水環(huán)境中的排列方式

?如何解釋這一現(xiàn)象？

由于磷脂分子有親水的“頭部”和疏水的“尾部”，在水溶液中，朝向水的是“頭部”，“尾部”受水的排斥。當(dāng)磷脂分子的內(nèi)外兩側(cè)均是水環(huán)境時(shí)，磷脂分子的“尾部”相對(duì)排列在內(nèi)側(cè)，“頭部”則分別朝向兩側(cè)水的環(huán)境，形成磷脂雙分子層。因?yàn)榱字肿拥摹邦^部”親水，“尾部”疏水，所以在水——空氣界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸，“尾部”則朝向空氣的一面。討論3：根據(jù)磷脂在水-空氣界面、水環(huán)境中的排列方式，

推測(cè)磷脂在細(xì)胞膜中可能是怎么排布的？理由是？如何通過實(shí)驗(yàn)證明細(xì)胞中的磷脂是雙層的呢？提示：多細(xì)胞生物體的絕大多數(shù)

細(xì)胞，必須浸潤(rùn)在以水為

基礎(chǔ)的液體環(huán)境中。理由：細(xì)胞的內(nèi)外環(huán)境都是水溶液，所以細(xì)胞膜磷脂分子的“頭部”向著膜的內(nèi)外兩側(cè)，而“尾部”相對(duì)排在內(nèi)側(cè)，形成磷脂雙分子層。二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索歐文頓推測(cè)：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。P42思考?討論1895年1900年初科學(xué)家分析出細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。1925年荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾從細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，在空氣-水界面上鋪成單層分子，發(fā)現(xiàn)面積是細(xì)胞膜的2倍。荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾推測(cè)：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索歐文頓推測(cè)：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。P42思考?討論1895年1900年初科學(xué)家分析出細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。1925年荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾推測(cè)：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。1935年英國(guó)學(xué)者丹尼利(J.fDanielli)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。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。二、對(duì)細(xì)胞膜成分的探索歐文頓推測(cè)：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。P42思考?討論1895年1900年初科學(xué)家分析出細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。1925年荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾推測(cè)：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。1935年英國(guó)學(xué)者丹尼利和戴維森推測(cè)：細(xì)胞膜可能還附有蛋白質(zhì)。思考：如何證明這個(gè)推測(cè)成立？1935—1939年科學(xué)家已經(jīng)確定細(xì)胞膜中存在蛋白質(zhì)脂質(zhì)（大約占50%）蛋白質(zhì)（大約占40%）糖類（大約占2%—10%）功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。（最豐富）磷脂膽固醇（動(dòng)物細(xì)胞膜）成分紅細(xì)胞膜肝細(xì)胞膜心肌細(xì)胞膜脂質(zhì)約43%約40%約24%蛋白質(zhì)約49%約59%約75%糖類約8%微量微量細(xì)胞膜成分三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索有學(xué)者推測(cè)：脂質(zhì)兩邊各覆蓋著蛋白質(zhì)。1940s提出假說：（1）細(xì)胞膜由蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成；

（2）細(xì)胞膜是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)單位膜模型它的細(xì)胞膜在動(dòng)嗎？1959年羅伯特森在電鏡下看到暗-亮-暗的三層結(jié)構(gòu)。三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索有學(xué)者推測(cè)：脂質(zhì)兩邊各覆蓋著蛋白質(zhì)。1940s1959年羅伯特森提出假說：蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)；靜態(tài)。1970年人鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)等證明：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。三、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索有學(xué)者推測(cè)：脂質(zhì)兩邊各覆蓋著蛋白質(zhì)。1940s1959年羅伯特森提出假說：蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)；靜態(tài)。1970年人鼠細(xì)胞融合等實(shí)驗(yàn)證明：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。1972年辛格和尼科爾森提出：流動(dòng)鑲嵌模型。科學(xué)方法——提出假說（概念、假說成立的決定因素）閱讀P45后思考并回答：

1.成分有哪些？如何分布？各種成分有什么功能？2.細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——流動(dòng)性表現(xiàn)在哪些方面？磷脂分子磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子糖蛋白糖脂糖被四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容膜外膜內(nèi)磷脂分子磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子糖蛋白糖脂糖被四、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容膜外膜內(nèi)大膽猜測(cè)：水分子為什么能跨膜運(yùn)輸呢？一是因?yàn)樗肿訕O小，可以通過由于磷脂分子運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的間隙；二是因?yàn)槟ど洗嬖谒ǖ赖鞍?，水分子可以通過通道蛋白通過膜。流動(dòng)性和選擇透過性比較項(xiàng)目結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：流動(dòng)性功能特點(diǎn)：選擇透過性主要表現(xiàn)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)實(shí)例聯(lián)系生物膜中的多數(shù)蛋白質(zhì)和脂質(zhì)分子在膜中可移動(dòng)，膜整體也可以流動(dòng)細(xì)胞膜能夠選擇性的吸收和排出一些物質(zhì)。磷脂分子具有流動(dòng)性，大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也可以運(yùn)動(dòng)膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量不同磷脂雙分子層變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞融合小分子或離子可進(jìn)出細(xì)胞流動(dòng)性是選擇透過性的基礎(chǔ)，只有膜具有流動(dòng)性，才能表現(xiàn)出選擇透過性。1.在解釋不容易理解的陌生事物時(shí)，人們常用類比的方法，將陌生的

事物與熟悉的事物作比較。有人在解釋細(xì)胞膜時(shí)，把它與窗紗進(jìn)行

類比：窗紗能把昆蟲擋在外面，同時(shí)窗紗的小洞又能讓空氣進(jìn)岀。

你認(rèn)為這種類比有什么合理之處，有沒有不妥當(dāng)?shù)牡胤?？【提示】把?xì)胞膜與窗紗進(jìn)行類比,合理之處是說明細(xì)胞膜與窗紗一樣可以允許一些物質(zhì)出入，阻擋其他物質(zhì)出入。這樣的類比也有不妥之處。例如，窗紗是一種簡(jiǎn)單的剛性的結(jié)構(gòu)，功能較單純，細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能要復(fù)雜得多；細(xì)胞膜是活細(xì)胞的重要組成部分，活細(xì)胞的生命活動(dòng)是一個(gè)主動(dòng)的過程，而窗紗是沒有生命的，它只能是被動(dòng)地在起作用。拓展應(yīng)用2.下圖是由磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體，它可以作為藥物的運(yùn)載體，將