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(共40张PPT)
3.1细胞膜的结构和功能
第三单元 细胞的基本结构
1.从系统与环境关系的角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。（生命观念）
2.分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础，概述流动镶嵌模型的主要内容。（科学思维）
3.分析对细胞膜成分与结构的探索历程，认同科学理论的形成是一个科学精神、科学思维和技术手段结合下不断修正与完善的过程。（科学探究）
学习
目标
细胞膜的功能
将细胞与外界分隔开
【资料1】没有受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可看作一个卵细胞，鸟类的卵细胞是自然界中较大的细胞。
提问：
1.鸡蛋黄与蛋清之间被什么样的结构分隔开？2.卵细胞的细胞膜在细胞的生命活动中起什么作用？
保障了细胞内部环境的相对稳定
细胞膜的功能
细胞膜的功能
【资料2】科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。例如，用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。
提问：为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
核
CO2
细胞
产物
代谢
废物
O2
营 养
物 质
细胞膜
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
细胞膜的功能
资料4：施莱登和施旺在细胞学说中强调“细胞既是一个相对独立的单位，又和其他细胞构成的整体起作用”。由此说明多细胞生物体的生命活动必须依赖于细胞之间的协调配合才能完成。
进行细胞间的信息交流
细胞膜的功能
提出:1.细胞之间是如何实现协调配合的？2.细胞之间信息交流的方式有哪些？
激素
血 液
靶细胞
内分泌细胞
受体
（1）内分泌细胞分泌的激素，通过血液运输到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体传递结合，将信息传递给靶细胞
细胞膜的功能
本质：糖蛋白
作用：接受激素等化学物质的信号
特点：专一性
（2）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，精子和卵细胞之间的识别和结合。
思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？
细胞膜的功能
（3）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。如：高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，
细胞膜的功能
细胞膜的功能小结
（1）将细胞与外界环境分隔开
（2）控制物质进出细胞
（3）进行细胞间的信息交流
①通过细胞分泌化学物质间接传递信息
②细胞间细胞膜直接接触传递信息
③相邻两细胞之间形成通道，来传递信息
选择透过性
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)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？
与生活的联系
对细胞膜成分的探索
膜成分的探索
自主阅读教材P41-42，小组合作完成在对细胞膜成分的探索历程中有哪些科学家的参与，他们作出了哪些贡献
对细胞膜成分的探索
溶于脂质的物质
不溶于脂质的物质
【资料3】1895年欧文顿发现：多种物质对膜的通透性实验，溶于脂质的物质容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。
提问：针对欧文顿的发现，能得出什么推论？
细胞膜是由脂质组成的。
【资料4】科学家利用哺乳动物成熟红细胞作为实验材料，制备出纯净的细胞膜，并对细胞膜的成分进行分析，得出组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
提问：为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜
对细胞膜成分的探索
①无细胞壁，细胞容易吸水涨破；
②无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。
【磷脂】是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子。磷酸“头部”是亲水的，“尾部”是疏水的。
磷脂分子的结构
水
空气
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。
动脑想一想
如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布
动脑想一想
水
苯
水
水
水
水
【资料5】1925年，两位荷兰科学家戈特和格伦德尔，用丙酮从人的红细胞中提取脂质，将其在空气—水界面上铺展成单分子层。①现象：测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。②结论：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
对细胞膜成分的探索
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？
用丙酮从人的肝细胞中提取脂质，在空气和水的界面铺展成单层，测得单分子层的面积是否是肝细胞表面积的2倍。为什么？
动脑想一想
肝细胞中除细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的膜中都含有磷脂分子。
【资料6】1935年，英国学者丹尼利和戴维森发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力；当时人们已经知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低。提问：以上资料说明细胞膜中还可能含有什么物质
对细胞膜成分的探索
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质
神经髓鞘的蛋白质含量不仅少，而且蛋白质种类只有3种。神经髓鞘也比较简单，主要起绝缘作用。红细胞、肝细胞、大肠杆菌的细胞膜都承担着非常复杂繁多的生理功能，它们的细胞膜中蛋白质的种类和数量均较多。
动脑想一想
由上述材料可知，细胞膜的功能主要由哪一类物质决定？
细胞膜的功能主要由 决定，功能越复杂的细胞膜， 的 和 越多。
蛋白质
种类
数量
蛋白质
细胞膜的主要成分
（约50%）
（约40%）:
（约2%—10%）：形成糖蛋白或糖脂，在细胞膜的外表面，糖蛋白具有保护、润滑和细胞识别的作用
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的_____和______越多.
（主要）
（动物细胞膜）
种类
数量
糖类
脂质
蛋白质
磷脂
胆固醇
细胞膜的成分小结
对细胞膜结构的探索
1959年，科学家罗伯特森在电镜下观察细胞膜有“暗-亮-暗”结构。
罗伯特森提出：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构
罗伯特森的观点能否满足变形虫的变形运动对膜结构的需求？
对细胞膜结构的探索
对细胞膜结构的探索
【资料7】1970年，科学家用发绿色荧光的燃料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将两个细胞融合。
思考：依据实验现象你能获得怎样的信息？
细胞膜具有流动性
【资料8】　20世纪60年代，科学家利用冰冻蚀刻技术将细胞进行快速低温冷冻，用冷刀将细胞标本骤然冲断开。这时，磷脂双分子层的疏水端裂开，从而显示出蛋白质颗粒在膜之中的真实分布情况。通过一定的技术处理，科学家在电子显微镜下观察到，细胞膜的外层磷脂和内层磷脂表面都有凸起的蛋白质颗粒，还有蛋白质随着另一层磷脂离开之后留下的窟窿。 提问：通过实验结果，你可以得出什么结论？
对细胞膜结构的探索
磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架;
蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于脂双层。
对细胞膜结构的探索
科学方法
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！
流动镶嵌模型的基本内容
1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了细胞膜的流动镶嵌模型。
1、膜的基本支架为_____________，
2、蛋白质排布方式
镶嵌在磷脂双分子层中：有的______在表面，有的部分或全部______，有的______磷脂双分子层；
3、细胞膜的结构特点：细胞膜具有______性。
磷脂分子侧向自由移动，大多数蛋白质可以运动；
4、糖类和蛋白质结合形成C( )，与脂质结合成D( )，这些糖类叫作_______，和细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有关。
有糖被的一侧是细胞膜的外侧
磷脂双分子层
镶
嵌入
贯穿
流动
糖蛋白
糖脂
糖被
嵌
贯穿
镶
冰冻蚀刻电子显微法
A
B
C
D
流动镶嵌模型的基本内容
既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？
动脑想一想
一是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的 间隙；
二是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。
空气和水界面上
单分子排布
搅动后
水溶液中
形成球状的微团
双层脂分子的球形脂质体
脂质体：根据磷脂分子可在水相中形成稳定脂双层膜的现象而制备的人工膜
用途：可嵌入不同的膜蛋白， 是研究膜脂与膜蛋白生物学性质以及转基因、药物靶向的好材料
与生活的联系
观察图片中运载药物的脂质体的特点,为什么两类药物的包裹位置各不相同？
与生活的联系
考点剖析
1．多细胞生物体内的各个细胞之间必须保持功能的协调，才能使生物体健康生存。这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也有赖于信息的交流。下列说法错误的是（ ）
A．分布在细胞外表面的糖被与细胞间的信息传递密切相关
B．激素经血液运输后直接进入靶细胞内完成信息传递
C．精子和卵细胞之间通过细胞膜接触实现信息传递
D．高等植物细胞之间通过胞间连丝实现物质交换和信息传递
B
考点剖析
C
2．下图为细胞膜的结构模式图，下列说法错误的是（ ）
A．细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的
B．①由磷脂分子构成，磷脂分子可以侧向自由移动
C．蛋白质B与①结合的部位具有亲水性
D．若②表示糖链，则该成分与细胞间的信息传递有关
考点剖析
A．白细胞可以吞噬病菌，这一事实说明细胞膜具有选择透过性
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．细胞膜的功能特性与④有关，膜的功能越复杂，④的种类和含量越多
D．病毒能够入侵入细胞说明该细胞膜已经丧失了控制物质进出的能力
C
3．研究发现，新型冠状病毒蛋白质外壳外存在一层病毒包膜，该包膜主要来源于病毒最后所在的宿主细胞膜。病毒包膜上存在很多糖蛋白，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该细胞，下图为细胞膜的亚显微结构模式图，下列说法正确的是（ ）
考点剖析
A．人和小鼠细胞细胞膜表面的HLA抗原和H-2抗原属于细胞膜的结构成分
B．若在0℃下培养0.5h，则可能不会出现上述实验结果
C．融合细胞表面两类荧光染料最终均匀分布，体现了细胞膜具有一定的流动性
D．融合细胞表面两类荧光染料分布的动态变化，印证了细胞膜上的所有分子都能够运动
D
4．某实验小组用不同的荧光染料分别标记人和小鼠细胞的细胞膜上的一种抗原，即HLA抗原和H-2抗原（这两种抗原均为蛋白质），然后进行人和小鼠细胞的融合实验，过程如图所示。下列有关叙述错误的是（ ）
考点剖析
5．农业生产中经常将玉米和大豆套种在一起，能充分利用环境资源，提升经济效益，玉米的花粉从雄花落到雌花上，即可发生花粉萌发、花粉管伸长、释放精子、精卵融合等一系列生理反应；但玉米的花粉落到大豆的柱头上则不会发生这一系列反应。该现象能很好地说明细胞膜（ ）
A．主要由脂质和蛋白质组成 B．可将细胞与外界环境分隔开
C．能进行细胞间的信息交流 D．控制物质出入细胞的作用是相对的
C
考点剖析
6．下列有关生物膜的叙述正确的是（ ）
A．所有生物都有生物膜，但不一定具备生物膜系统
B．胆固醇是动物细胞膜的组成成分，并参与血液中脂质的运输
C．细胞膜具有选择透过性，细胞不需要的对细胞有害的物质不能进入细胞
D．罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，提出所有的生物膜都是由磷脂—蛋白质—磷脂三层结构构成的
B

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