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(共56张PPT)
细胞壁
细胞膜
第1节 细胞膜的结构和功能
细胞质
细胞质基质
细胞器
第2节 细胞器之间的分工作
细胞核
第3节
细胞核的结构和功能
植物细胞亚显微结构模式图
第三章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能
--Never
教学目标 核心素养
1.概述细胞膜的主要功能。 2.分析细胞膜结构的探索过程，领悟科学的过程和方法。 3.了解流动镶嵌模型的基本内容。 生命观念——通过对细胞膜的学习建立生命的结构与功能观
科学探究——领悟细胞膜结构探索过程的科学方法。
科学思维——流动镶嵌模型及其解读。
学习目标
细胞的边界：
细胞膜（质膜）
国家的边界：
边防线等
人体的边界：
皮肤和黏膜
一个系统总有它的边界
拓展提升：植物细胞的细胞壁
存在部位：
细胞的最外层
主要成分：
植物：
纤维素和果胶
细菌：
肽聚糖
功能：
对细胞起支持、保护作用。
由于细胞壁是全透性的，对物质没有选择性，无法在细胞壁内制造一个稳定的内部环境，故细胞壁不是系统的边界。
真菌：
几丁质
细胞壁
细胞壁
细胞壁
鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。
台盼蓝染色视频（视频）
活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜。
为什么活细胞不能被染色而死细胞能被染色？
据此推断细胞膜作为系统的边界应该具有什么样的功能？
一、细胞膜的功能
1.将细胞与外界分隔开：
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。
原始海洋
原始生命
细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，使细胞成为相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。
核
CO2
细胞
产物
代谢
废物
O2
营 养
物 质
细胞膜
以上说明细胞膜有________性，控制作用是_____的
选择透过
相对
不需的，有害的物质
有些病毒病菌
2.控制物质进出细胞：
细胞膜的功能特性：选择透过性
一、细胞膜的功能
因为细胞的选择透过性是针对活细胞来说的，菠菜煮熟了，选择透过性就消失了，所以细胞中的色素就可以进入到外部。
想一想：为什么你洗菠菜的时候水不变绿，煮熟了汤却绿了？
一、细胞膜的功能
一、细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流：
(1)化学物质传递信息
受体
血管
（内分泌）细胞分泌的信号分子（如激素），随体液到达全身各处，与靶细胞的（细胞膜表面或细胞内）受体结合，将信息传递给靶细胞。
受体
本质
1
作用
2
特点
3
糖蛋白(蛋白质)
接受激素等化学物质的信号
专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）
激素受体都位于细胞膜上吗？
蛋白质类激素（生长激素，胰岛素，肾上腺素，抗利尿激素，多种促激素释放激素，促激素等）不容易穿过细胞膜，其受体在靶细胞的细胞膜上，受体负责把细胞外信号转化为细胞内信号，从而改变细胞的代谢情况
甲状腺激素和固醇类激素（性激素）很容易穿过细胞膜，其信号受体在细胞质或细胞核中。激素和受体结合后，连接到DNA上，调控基因的转录，控制相关蛋白质的合成（例如某些酶）
拓展延伸：受体的位置
一、细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流：
(2)细胞膜直接接触传递信息
发出信号的细胞
靶细胞
与膜集合的信号分子
精子和卵细胞之间的识别和结合
相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如，精子和卵细胞的识别。细胞发出的信号分子与靶细胞细胞膜外表面的受体结合。
一、细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流：
(3)通过胞间连丝传递信息
相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。例如，高等植物之间通过胞间连丝相互连接，进行信息交流。
胞间连丝相互连接传递信息
　实战训练　
1.通过以上学习，请说出下列各实例分别体现了细胞膜的哪项功能：
(1)新鲜的苋菜叶泡进凉水中，水一般不会变红，但高温炒熟的苋菜中却有红红的汤汁；
(2)莲“出淤泥而不染”；
(3)没有受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可看作一个卵细胞，鸡蛋黄与蛋清之间被什么样的结构分隔开 说明了其有什么功能？
(4)鼻子接触香水分子，为什么大脑皮层能产生“香”的感觉
手碰到火，为什么手臂的肌肉会收缩？
控制物质进出细胞
控制物质进出细胞
将细胞与外界环境分隔开
进行细胞间的信息交流
细胞膜的功能小结
是谁，隔开了原始海洋的动荡
是谁，奏鸣了生命的交响
是谁，为我日夜守边防
是谁，为我传信报安康
与外界环境分隔开
控制物质进出
进行细胞间信息交流
除了以上提到的三种功能外，细胞膜还有细胞识别、保护细胞、参与细胞的运动、分泌等功能。
（1）物质传递
（2）接触传递
（3）通道传递
　实战训练　
1.超滤净水器既能彻底滤除掉水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，又能保留水中原有的微量元素和矿物质，补充我们日常所需。这是试图模拟细胞膜的（ ）
A.将细胞与外界环境分隔开的功能
B.控制物质进出细胞的功能
C.细胞膜的保护功能
D.进行细胞间信息交流的功能
细胞膜的功能是由什么决定的呢？
二、对细胞膜成分的探索
那就让我们穿过时空隧道，跟随科学家的脚步来探索细胞膜成分。
二、对细胞膜成分的探索
1.欧文顿（E.Overton）实验：
我是欧文顿，经过上万次
实验我发现……
细胞膜
非脂溶性物质
脂溶性物质
相似相溶原理
你从欧文顿的实验现象能得到的结论是什么？
细胞膜是由脂质组成的。
哼，不熟，免进
哈哈，熟人，请进请进
二、对细胞膜成分的探索
2.对细胞膜进行成分分析：
【资料】科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并利用哺乳动物成熟红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜。
细胞膜化学分析表明：脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多
为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？
②哺乳动物成熟红细胞无细胞核和各种细胞器。易获得纯净细胞膜
①无细胞壁，细胞容易吸水涨破
二、对细胞膜成分的探索
3.磷脂的结构：
请根据磷脂分子的特点猜测其在空气与水界面上分布的模型。
亲水
头部
疏水
尾部
二、对细胞膜成分的探索
3.磷脂的结构：
请根据磷脂分子的特点猜测其在空气与水界面上分布的模型。
磷脂分子在空气与水界面上分布的模型
同学们尝试着大胆的推测和想象一下如果在细胞膜的两侧都有水的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
二、对细胞膜成分的探索
3.磷脂的结构：
在细胞膜的两侧都有水的环境中，磷脂分子的排布
水
水
亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水
理论需要实验的支持！
二、对细胞膜成分的探索
4.荷兰科学家戈特和格伦德尔：
(1)实验过程：
从红细胞膜中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞的表面积的2倍。
S1
S2
(2)实验结论：
细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层。
如果用其他细胞膜做实验，数量关系还是2倍吗？
空气
水
s
s
红细胞膜
S单层= 2S细胞膜材料：
哺乳动物成熟红细胞/原核生物
（无核膜、无细胞器膜）
S单层= 2S红细胞膜
二、对细胞膜成分的探索
4.荷兰科学家戈特和格伦德尔：
如果用其他细胞膜做实验，数量关系还是2倍吗？
用丙酮从鸡的红细胞/人的口腔上皮细胞中提取脂质，在空气和水的界面铺展成单层，测得单分子层的面积应 （“大于”、“等于”或“小于”）鸡的红细胞/人的口腔上皮细胞表面积的2倍。原因是？
大于
人的口腔上皮细胞中除细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的膜中都含有磷脂分子。
空气
水
s
s
细胞膜
核膜
细胞器膜
S单层＞ 2S细胞膜
鸡红细胞、人口腔上皮细胞
　实战训练　
1.将一个细胞中的磷脂成分全部提取出来，并将其在空一水界面上铺成单分子层，结果测得单分子层的表面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。用下列细胞实验与此结果最相符的是( )
A.人的肝细胞
B.蛙的红细胞
C.洋葱鳞片叶表皮细胞
D.大肠杆菌细胞
1935年，丹尼利和戴维森的研究。
实验目的：
研究细胞膜的张力。
实验现象：
细胞膜的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。
实验已知：
油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。
实验推测：
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
二、对细胞膜成分的探索
5.英国学者丹尼利和戴维森：
资料：20世纪初，科学家现细胞膜会被蛋白酶分解。（提示：蛋白酶是生物体内普遍存在的只对蛋白质分解起催化作用的物质）。
不同细胞的生物膜的化学组成表
细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外还有少量的糖类
生物膜 人的CNS髓鞘 人的红细胞膜 大鼠的肝细胞核膜 内质网膜 线粒体 外膜 线粒体
内膜
蛋白质/% 20 49 59 67 52 76
脂类/% 79 43 35 33 48 24
糖类/% 少 8 2.9 少 少 少
（探索六）
二、对细胞膜成分的探索
______（约50%）:
______（约40%）：
______（约2%—10%）
小结：细胞膜的成分
磷脂
脂质
蛋白质
（少量）糖类
胆固醇
功能
功能越复杂的细胞膜，_______的种类和数量越多。
蛋白质
成分与功能的关系：
________最丰富，还有少量________
与细胞膜的_______密切相关
（动物细胞膜）
背
二、对细胞膜成分的探索
糖蛋白（糖＋蛋白质）的作用：保护，润滑，识别
糖脂（糖+脂质）
　实战训练　
1．科学家进行细胞膜化学成分分析时，采用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，通过特殊处理使细胞破裂，一些物质溶出，将溶出的物质洗掉，即可得到纯净的细胞膜（又称“血影”）。科学家将“血影”中的脂质提取出来，使其在空气—水界面上铺展成单分子层，发现单分子层的面积是原细胞表面积的2倍。下列说法错误的是（　　）
A．“特殊处理”是将红细胞放在低渗溶液中使红细胞吸水涨破
B．“血影”的成分是磷脂双分子层
C．可用丙酮溶液提取“血影”中的脂质
D．鸡血细胞不适合作为提取细胞膜的实验材料
　实战训练　
2．作为系统的边界，细胞膜发挥着至关重要的作用。下列关于细胞膜的叙述正确的是（ ）
A．台盼蓝染液可将活细胞染成蓝色，死细胞不会着色
B．细胞间进行信息交流，都离不开细胞膜上的受体蛋白
C．痢疾内变形虫吞噬人体细胞，体现了细胞膜的结构特点
D．用丙酮从蛙的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺成单分子层，测得单分子层面积恰为红细胞表面积的2倍
　实战训练　
3．我国每年约有150万人等待器官移植，而异体器官移植手术往往很难成功，最大的障碍就是异体细胞间的排斥，这种生理功能的结构基础是（　　）
A．磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架
B．细胞膜的外表面有识别功能的糖蛋白
C．细胞膜具有一定的选择透性
D．细胞膜具有一定的流动性
脂质（主要是磷脂）和蛋白质是怎样有机结合构成细胞膜的呢？
三、对细胞膜结构的探索
三、对细胞膜结构的探索
1.20世纪40年代：
有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。
2.1959年：罗伯特森实验
→电镜下细胞膜呈暗-亮-暗三层结构
↓
提出假说：生物膜是由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，他把细胞膜描述为静态的统一结构。
细胞生长
变形虫摄食纤毛虫
细胞分裂
细胞膜的静态模型难以解释以下现象：
因此，细胞膜不可能是静态的。
三、对细胞膜结构的探索
膜静态模型不能解释下列现象：细胞的生长、分裂、变形虫的变形运动等现象都是难以实现的。把生物膜描述为静态的结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。
方法：
技术：
荧光标记法
动物细胞融合技术
体现了细胞膜具有一定的流动性
细胞膜的结构特性
3.人—鼠细胞融合实验：
三、对细胞膜结构的探索
（受温度影响）
　实战训练　
1．科学家对于细胞膜成分和结构的探索经历了漫长的历程，在这个过程中科学家们经历了无数次提出假说和科学验证的过程。下列说法错误的是（　　）
A．科学家在制备纯净细胞膜的过程中，利用哺乳动物的成熟红细胞是因为其没有细胞核和各类复杂的细胞器
B．在证明细胞膜中的磷脂分子为两层的实验中利用了磷脂分子头部的疏水性C．罗伯特森所描述的细胞膜的静态统一结构模型不能很好的解释细胞的生长等问题
D．科学家利用荧光标记技术证明了细胞膜具有流动性
　实战训练　
2．对细胞膜成分和结构的探索经历了漫长的过程，下列说法正确的是（ ）
A．丹尼利和戴维森发现，细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力，由此推测细胞膜可能还附有蛋白质
B．欧文顿发现溶于脂质的物质容易穿过细胞膜，推测细胞膜上含有大量磷脂C．罗伯特森利用光学显微镜观察到的细胞膜暗一亮一暗三层结构是一种静态模型D．科学家用荧光标记物质标记了细胞膜上的磷脂分子，完成了人鼠细胞杂交实验
三、对细胞膜结构的探索
4.冰冻蚀刻技术：
物理科学家将标本用干冰等冰冻，在低温下用冷刀将细胞膜切开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面（冰冻蚀刻法），发现蛋白质在膜中的分布情况。
冰冻蚀刻实验证明蛋白质是如何排布的，有何特点？
蛋白质镶嵌、嵌入或贯穿于磷脂双分子层中。体现了膜结构内外的不对称性，不同上述蛋白质排列结构。
假说：蛋白质如果是不均匀地镶嵌在磷脂双分子层中，才能不过多地增加膜的厚度。
　实战训练　
1．冷冻蚀刻技术又称冰冻断裂-蚀刻复型技术，该技术可用来观察膜表面和膜断裂面的形貌特征。通过快速低温冷冻法，细胞膜通常从某个部位断裂分开，结构如图所示。据图分析能推出的结论是（ ）
A．蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用
B．膜蛋白的分布大致对称
C．细胞膜具有一定的流动性
D．磷脂双分子层从疏水端断裂分开
磷脂双
分子层
磷脂分子
蛋白质分子
糖蛋白
糖脂
糖类
细胞外
细胞内
有糖蛋白一侧
1层细胞膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子
三、对细胞膜结构的探索
5流动镶嵌模型：
1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型——流动镶嵌模型，为多数人所接受。
三、流动镶嵌模型的基本内容

磷脂双分子层
作用：细胞膜的基本支架
特点：可以多方向多方式自由移动

蛋白质
位置：镶嵌表面、全部嵌入、贯穿
作用：决定细胞膜的功能
特点：多数蛋白质是可以运动的

糖蛋白
位置：细胞膜外侧
作用：保护、识别、润滑

胆固醇
细胞膜（生物膜）的结构特点：
具有一定的流动性
细胞膜（生物膜）的功能特点：
具有选择透过性
细胞膜外表面，有糖类分子与蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。
三、流动镶嵌模型的基本内容
①有的镶嵌在磷脂双分子层表面（镶嵌）
②有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中（嵌入）
③有的贯穿于整个磷脂双分子层（贯穿）
-----膜的基本支架
磷脂双分子层
蛋白质分子
流动镶嵌模型基本内容
糖类
糖蛋白
糖脂
糖被（分布在细胞膜外侧，承担细胞识别、细胞间信息交流的作用）
细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。
　实战训练　
1．实验员让哺乳动物成熟红细胞在清水中吸水涨破得到“血影”，下列对“血影”的描述，错误的是（ ）
A．“血影”由纤维素和果胶组成
B．“血影”主要由脂质和蛋白质组成
C．“血影”中有磷脂双分子层作基本支架
D．“血影”可使细胞成为一个相对独立的系统
三、流动镶嵌模型的基本内容
细胞膜结构的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先根据已有的知识信息，提出解释某一生物学问题的一种假说，再进一步观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合！
科学方法
实验、推理和想象
提出假说
实验验证
提出假说
实验验证
建构模型
修正模型
　实战训练　
1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)同一生物体的细胞膜中蛋白质的种类和数量相同。(　　)
(2)在组成细胞膜的脂质中，胆固醇最丰富。(　　)
(3)细胞膜的成分是恒定不变的。(　　)
(4)动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关。(　　)
(5)植物细胞的胞间连丝具有物质运输的作用。(　　)
(6)细胞膜的流动性与ATP没有关系。(　　)
(7)荧光染料标记人鼠细胞融合实验说明细胞膜具有流动性。(　　)
(8)细胞膜的流动性和选择透过性均须在完成物质交换功能时才能体现出来。(　　)
(9)功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量相对越多。( )
×
×
×
√
√
×
√
×
√
三、利用废旧物品制作生物膜模型
利用废旧物品制作生物膜模型(视频)
三、利用废旧物品制作生物膜模型
利用生活中的废旧物品，尝试制作立体的生物膜结构模型。
　实战训练　
1.磷脂分子在水中可形成双层结构，是构成生物膜的基本骨架。下列叙述错误的是（ ）
A. 所有细胞均含有磷脂
B. 磷脂既有水溶性部分又有脂溶性部分
C. 磷脂和油脂均为脂质，都可被苏丹Ⅲ染成橙黄色
D. 细胞溶胶中的氧气进入线粒体，需要通过2层磷脂双分子层
　实战训练　
2.在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用，下列关于生物膜结构探索历程的说法，正确的是（　　）
A. 罗伯特森在电镜下看到了质膜（细胞膜）清晰的亮-暗-亮三层结构
B. 科学家用荧光染料标记磷脂的实验表明质膜（细胞膜）具有流动性
C. 桑格和尼克森认为组成生物膜的蛋白质分子都是可以运动的
D. 质膜（细胞膜）由两层磷脂分子组成，外表面的糖蛋白具有识别作用
　实战训练　
3．下列关于细胞膜的成分和结构的探索过程的叙述，不正确的是（ ）
A．利用荧光标记法将小鼠和人细胞膜上的蛋白质做标记的实验，证明了细胞膜具有流动性
B．欧文顿利用了化学上的“相似相溶原理”，推出了脂溶性物质更容易进入细胞是因为细胞膜上具有大量的磷脂和少量的固醇
C．科学家根据观察的现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的假说或模型，这种假说或模型最终能否被普遍接受，取决于它能否与以后不断得到的观察和实验结果相吻合
D．罗伯特森用电子显微镜观察细胞膜的结构，提出了“暗－亮－暗”的三明治结构是一种静态模型
　实战训练　
4．组成细胞膜的成分可分为三大类，即膜脂、膜蛋白和糖类。几种成分所占的比例，依据膜类型的不同，细胞类型的不同以及细胞不同的发育时期而发生变化。下列有关叙述错误的是（　　）
A．膜脂是细胞膜的基本成分，约占膜成分的50%，包括磷脂、糖脂和胆固醇B．膜蛋白是构成细胞膜的重要成分，约占膜成分的50%，膜的大部分功能主要由膜蛋白完成
C．真核细胞质膜中的糖类均同膜脂或膜蛋白相连，即以糖脂或糖蛋白的形式存在于质膜上
D．真核细胞质膜上的糖类分子统称为糖被
　实战训练　
5．2022年3月24日是第27个“世界防治结核病日”，今年的宣传主题是“生命至上，全民行动，共享健康，终结结核”。肺结核是结核杆菌寄生在肺部细胞内，造成感染所致，以下关于结核杆菌的说法正确的是（ ）
A．结核杆菌细胞中具有拟核，核内具有染色质和染色体
B．结核杆菌细胞中没有线粒体、核糖体等复杂的细胞器
C．结核杆菌细胞具有以磷脂双分子层为基本支架的细胞膜
D．结核杆菌个体微小，光学显微镜的高倍镜也无法观察到
　实战训练　
6．研究发现新型冠状病毒（COVID-19）外壳上存在很多糖蛋白，其中糖蛋白S可与人体细胞表面的受体蛋白ACE2结合，从而使病毒识别并侵入其宿主细胞。下列说法正确的是（ ）
A．病毒外壳的结构与人体细胞膜的结构基本相同
B．糖蛋白S与受体蛋白ACE2结合的过程体现了细胞膜可以进行细胞间的信息交流
C．COVID-19进入细胞的过程体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能具有一定的局限性
D．COVID-19属于最微小的生命系统
拜拜咯~

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