3.1細胞膜的結構和功能課件高一上學期生物人教版必修1

3.1細胞膜的結構和功能問題探討鑒別動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液，用它染色時，死細胞會被染成藍色，而活細胞不會著色※臺盼藍染液可以用于區(qū)分活細胞和死細胞為什么活細胞不能被染色？而死細胞才能被染色？據此推測，細胞膜作為細胞的邊界，應該具備什么功能呢？細胞膜的功能1、將細胞與外界環(huán)境分隔開膜分隔了生命物質與外界環(huán)境膜讓細胞成為了相對獨立的系統(tǒng)膜保障了細胞內部環(huán)境的相對穩(wěn)定產生了原始的細胞膜的出現是生命起源過程中至關重要階段細胞膜的功能2、控制物質進出細胞用臺盼藍染色，死的動物細胞會被染成藍色，而活的動物細胞不著色細胞膜能控制外界物質

，而死的細胞不能。進入細胞細胞膜能控制胞內物質

，而死細胞不能。出細胞細胞膜的功能2、控制物質進出細胞營養(yǎng)物質（氨基酸、無機鹽、葡萄糖等）不需要、有害的物質（如細菌、病毒等）抗體、激素等細胞合成并分泌廢物（CO2、尿素等）細胞代謝產生細胞膜的控制作用是相對的，環(huán)境中一些對細胞有害的物質有可能進入；有些病毒、病菌也能侵入細胞，使生物體患病。細胞膜的功能特性：選擇透過性3、進行細胞間的信息交流細胞膜的功能在多細胞生物體內，各個細胞不是孤立存在的，它們之間必需保持功能的協(xié)調。這種協(xié)調性的出現不僅依賴于物質和能量的交換，也依賴于信息的交流。什么是信息交流？信息源發(fā)起信息信息通過途徑傳遞信息被受體接收3、進行細胞間的信息交流細胞膜的功能情況①：通過細胞分泌化學物質間接傳遞信息當需要交流的兩種細胞距離遠，無法直接接觸時內分泌細胞分泌的激素（信息分子）血液運輸靶細胞靶細胞激素與靶細胞膜上的受體蛋白結合，將信息傳遞給靶細胞（接收信號的細胞）受體：1.化學本質：糖蛋白(蛋白質)2.作用：接受激素等化學物質的信號3.特點：特異性（一種受體只能識別一種或者一類物質）3、進行細胞間的信息交流細胞膜的功能情況②：相鄰細胞的細胞膜直接接觸傳遞信息當需要交流的兩種細胞直接接觸時發(fā)出信號的細胞靶細胞與膜結合的信號分子受體典型案例：精子和卵細胞之間的識別和結合3、進行細胞間的信息交流細胞膜的功能當植物細胞的細胞壁，將兩個細胞分隔開時情況③：相鄰兩細胞間特殊通道傳遞信息相鄰兩個細胞之間形成通道，可以進行物質交換和信息交流。例如：高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接，具有信息交流的作用。胞間連絲小結細胞膜的功能細胞膜的功能①將細胞和外界環(huán)境分隔開③進行細胞間的信息交流②控制物質的進出保障細胞內部環(huán)境的相對穩(wěn)定特性：選擇透過性通道傳遞間接傳遞直接傳遞細胞膜的結構除了以上提到的三種功能外，細胞膜還參與細胞的運動、分泌等功能。細胞膜成分的探索教材P42，閱讀相關科學史人物：歐文頓

時間：1895年實驗：用500多種物質，對植物細胞進行上萬次的通透性實驗細胞膜非脂溶性物質脂溶性物質現象：溶于脂質的物質容易穿過細胞膜。相似相溶原理假說：細胞膜的主要組成成分中有脂質細胞膜成分的探索科學方法——提出假說（教材44頁）科學家首先根據已有的知識和信息提出解釋某一生物學問題的一種假說，再用進一步的觀察與實驗，對已建立的假說進行修正和補充。一種假說最終被接受被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和試驗結果相吻合。細胞膜成分的探索假說：細胞膜的主要組成成分中有脂質如何檢驗該假說是正確還是錯誤的？分離出純凈的細胞膜，再進行化學性質分析即可思考：如何分離出純凈的細胞膜呢？科學史：科學家利用了動物的各種細胞作為研究材料，最終利用哺乳動物成熟的紅細胞，制備出了純凈的細胞膜。結論：組成動物細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇，磷脂含量最多。細胞膜成分的探索補充：為什么制備細胞膜選用了哺乳動物成熟的紅細胞？哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞壁，且沒有細胞核和眾多的細胞器，可獲得較為純凈的細胞膜制備方法：將紅細胞放入清水，紅細胞會不斷吸水，直至脹破細胞膜成分的探索親水頭部疏水尾部磷脂分子結構式磷脂分子模型磷脂分子示意圖組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多細胞膜成分的探索請思考：結合磷脂的特性，磷脂分子在空氣-水界面上會怎么樣鋪展？請思考：將大量磷脂分子置于水中，這些磷脂分子會怎么樣排列，才能符合磷脂的特性？多個磷脂分子在水中，總是自發(fā)地形成雙分子層細胞膜成分的探索人物：戈特、格倫德爾

時間：1925年實驗：提取了紅細胞的脂質鋪成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍。推斷：細胞膜的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層細胞膜除了脂質，還有其他物質嗎？細胞膜成分的探索人物：丹利和戴維森

時間：1935年實驗：發(fā)現細胞的表面張力明顯低于油-水界面的表面張力。當時人們已知：油滴表面如果吸附有蛋白質，表面張力就會降低推測：細胞膜除了含有脂質外，可能還附有蛋白質根據所學知識，思考是否可以嘗試其他方法驗證細胞膜中是否含有蛋白質？雙縮脲試劑細胞膜成分的探索小結細胞膜成分脂質(50%)蛋白質(40%)少量的糖類(2%~10%)磷脂最豐富，此外動物細胞中還有膽固醇與細胞膜功能密切相關：功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數量越多細胞膜結構的探索資料五:1959年羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結構，提出細胞模型為蛋白質-脂質-蛋白質，他把細胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結構。細胞膜結構的探索資料:1959年羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結構，提出細胞模型為蛋白質-脂質-蛋白質，他把細胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結構。羅伯特森提出的假說，也需要經過反復檢驗確認其正確性羅伯特森的假說具有許多不合理之處：無法解釋細胞膜各種復雜的功能無法解釋細胞為什么能生長無法解釋細胞為什么能進行運動（如變形蟲的變形運動）細胞膜結構的探索資料：科學家用發(fā)綠色熒光的染料標記小鼠細胞表面的蛋白質分子，用發(fā)紅色熒光的染料標記人細胞表面的蛋白質分子，將小鼠細胞和人細胞融合。這兩種細胞剛融合時，融合細胞的一半發(fā)綠色熒光，另一半發(fā)紅色熒光。在37℃下經過40min后，兩種顏色的熒光均勻分布。細胞膜結構的探索資料：科學家用發(fā)綠色熒光的染料標記小鼠細胞表面的蛋白質分子，用發(fā)紅色熒光的染料標記人細胞表面的蛋白質分子，將小鼠細胞和人細胞融合。這兩種細胞剛融合時，融合細胞的一半發(fā)綠色熒光，另一半發(fā)紅色熒光。在37℃下經過40min后，兩種顏色的熒光均勻分布。細胞膜是可以相互融合的，且細胞膜上的成分經過一段時間后會混合均勻這說明了什么？總結：細胞膜具有流動性細胞膜結構的探索側向擴散旋轉運動擺動運動伸縮震蕩旋轉異構構成細胞膜的磷脂具有流動性蛋白質分子跟隨磷脂分子的流動而流動細胞膜結構的探索1972年，辛格和尼科爾森根據新的觀察和實驗證據，提出細胞膜的流動鑲嵌模型為大多數人接受。細胞膜的流動鑲嵌模型細胞膜主要由磷脂分子和蛋白質分子構成的。2.磷脂雙分子層是膜的基本支架，其內部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過，具有屏障作用。細胞膜的流動鑲嵌模型細胞膜主要由磷脂分子和蛋白質分子構成的。2.磷脂雙分子層是膜的基本支架，其內部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過，具有屏障作用。3.蛋白質分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中：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?！@些蛋白質分子在物質運輸等方面具有重要作用。細胞膜的流動鑲嵌模型4.細胞膜不是靜止不動的，而是具有流動性，主要表現為構成膜的磷脂分子可以側向自由移動，膜中的蛋白質大多也能運動。補充內容：細胞膜的外表面有糖類分子，它和蛋白質結合形成糖蛋白，或與脂質結合形成糖脂，這些糖類分子叫作糖被。糖被在細胞生命活動中具有重要功能。例如，糖被與細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能有密切關系。用于判斷細胞膜的內外側流動性和選擇透過性比較項目流動性選擇透過性主要表現生物膜中的蛋白質個脂質分子在膜中可作為多種形式的移動，膜整體也可以流動細胞膜選擇的小分子、離子可以通過，其他小分子、離子、大分子物質則不能通過。結構基礎磷脂分子具有流動性，大多數蛋白質分子也可以運動膜上蛋白質的種類和數量不同區(qū)別流動性是膜的結構特點選擇透過性是膜的功能特性實例變形蟲的變形運動、細胞融合、胞吞、胞吐植物對離子的選擇性吸收、腎小管的重吸收聯(lián)系流動性是選擇透過性的基礎，只有膜具有流動性，才能表現出選擇透過性，凡是影響磷脂分子和蛋白質分子活性的因素（溫度、p