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(共33张PPT)
人教版必修1《分子与细胞》
国家的边界：边防线等
人体的边界：皮肤和黏膜
细胞的边界：细胞膜
（质膜）
系统的边界对系统的稳定至关重要
第3章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能
人教版必修1《分子与细胞》
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。
原始地球环境
古细菌
原始生命
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膜的出现
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细胞膜的功能（ P40 - P41 ）
1、将细胞与外界环境分隔开
推测的原始海洋景观图
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段,它将生命物质与非外界环境分割开，产生了原始的单细胞生物。
细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。
苋菜实验
材料用具：苋菜叶片、冷水、开水、烧杯、玻璃棒
实验步骤：
①
②
③
预期结果：
用玻璃棒搅拌，观察现象。
取2只烧杯，编号A、B，各加入200mL的冷水和开水。
向两只烧杯中各加入100片红色苋菜叶片。
冷水浸泡花瓣，溶液颜色不变，
而开水浸泡花瓣，溶液颜色变红。
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细胞膜的功能（ P40 - P41 ）
人教版必修1《分子与细胞》
思考 讨论
资料1：
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，死的细胞会被染成蓝色，而活的细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。
【思考】为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
死 细 胞
活 细 胞
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细胞膜的功能（ P40 - P41 ）
2、控制物质进出细胞
营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）
不需要、有害的物质（如细菌、病毒等）
抗体、激素等
细胞合成并分泌
废物
（CO2、尿素等）
细胞代谢产生
细胞膜的功能特性：选择透过性
细胞膜的控制作用是相对的
为什么部分细菌和病毒（新冠病毒）可以进入细胞？
当你和朋友面对面时，你们会通过什么方式交流？当你和朋友不在一个地方，你们又会通过什么方式交流呢？如果你们不在一个地方，但是又想面对面交流，那又怎么办呢？
间接交流
直接交流
通道交流
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思考 讨论
内分泌细胞
靶细胞
激素
受体
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细胞膜的功能（ P40 - P41 ）
3、进行细胞间信息交流
方式一：间接交流：细胞分泌化学物质（如激素），随血液到达全身各处，与靶细胞表面受体相结合，将信息传递给靶细胞。
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细胞膜的功能（ P40 - P41 ）
靶细胞
发出信号的细胞
3、进行细胞间信息交流
方式二：直接交流：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。
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细胞膜的功能（ P40 - P41 ）
3、进行细胞间信息交流
方式三：通道交流：相邻两细胞通过通道进行交流
高等植物细胞间具有胞间连丝
胞间连丝
通道交流不需要细胞膜上的受体
具有运输物质的功能
所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？
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对细胞膜成分的探索（ P42 ）
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。
【推测】细胞膜是由脂质组成的
资料一 1895年欧文顿的实验
细胞膜
非脂溶性物质
脂溶性物质
`
相似相溶原理
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对细胞膜成分的探索（ P42 ）
20世纪初，科学家对哺乳动物成熟红细胞膜进行了化学成分分析。
资料二
化学分析表明：
脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多。
为什么挑选哺乳动物成熟的红细胞？
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。
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对细胞膜成分的探索（ P42 ）
磷脂分子的结构（P42）
“头部”是亲水的
水
空气
【思考】磷脂分子在空气——水界面上会怎样排布？
组成元素：C、H、O、N、P
“尾部”是疏水的
细胞内外均为水环境，磷脂分子在细胞膜上会如何排布？
假说：磷脂分子形成两层，亲水头分别在两侧朝向水溶液，疏水尾相对排列在内。
假说需要实验证据的支持！
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对细胞膜成分的探索（ P42 ）
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对细胞膜成分的探索（ P42 ）
用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞膜中提取脂质，在空气－水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积约为红细胞表面积的2倍。
资料三 1925戈特和格伦德尔实验
S1
【推论】细胞膜中磷脂排列成双层
如果用其他细胞膜（鸡的红细胞）做实验，数量关系还是2倍吗？
2S1
S2
≈
大大超过2倍，鸡的红细胞具有多种具膜的细胞器和细胞核。
S2
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对细胞膜成分的探索（ P42 ）
资料四 1935丹尼利和戴维森实验
丹尼利和戴维森研究细胞膜张力，发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。由于人们已经发现了油脂表面如果附有蛋白质成分，则表面张力会降低。
【推论】细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
成分 红细胞膜 肝细胞膜 心肌细胞膜
磷脂 55% 40% 24%
蛋白质 约40% 约59% 75%
糖类 5% 微量 微量
科学家陆续测定了不同细胞的细胞膜的成分及含量
仔细比较上面表格中不同细胞膜的成分，能说明一些什么问题？
细胞膜中，除了磷脂还含有蛋白质。此外，还含有少量的糖类。
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实验证据
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蛋白质在细胞膜行使功能时起着重要作用。功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
细胞膜的成分（ P43 ）
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对细胞膜结构的探索（ P43 ）
提出假说：所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。
1959年，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，他结合其他科学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说：
他将细胞膜描述为静态统一结构。
细胞膜结构的电镜照片
“三明治模型”
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对细胞膜结构的探索（ P43 ）
变形虫摄食纤毛虫
受精卵分裂
20世纪60年代后，人们提出质疑：
如果细胞膜是静态的，无法实现细胞膜的功能，也无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动等现象，这与膜功能的多样性显然矛盾。
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对细胞膜结构的探索（ P43 ）
1970年，弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin ）等科学家用发绿色荧光的染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，将小鼠细胞和人细胞融合。
融合细胞
细胞
融合
37℃
40min
正在融合的细胞
红色荧光染料标记膜蛋白
绿色荧光染料标记膜蛋白
人细胞
小鼠细胞
这一实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性。
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对细胞膜结构的探索（ P43 ）
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。
【思考 讨论】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。
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对细胞膜结构的探索
沿着膜平面侧向扩散运动
围绕轴心
自旋运动
脂分子
尾部摆动
在磷脂双分子层中做
翻转运动
磷脂分子运动方式
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对细胞膜结构的探索（ P44 – P45）
1972年辛格（S. J. Singer）和尼科尔森（G. Nicolson）总结提出了新的生物膜模型———流动镶嵌模型，为多数人所接受。
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对细胞膜结构的探索（ P44 – P45）
【自主学习】
阅读P44-P45关于流动镶嵌模型的基本内容，回答下列问题：
A为 ，是膜的基本支架；
B为 ，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，体现膜结构内外的不对称性；
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；
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，体现膜功能的选择透过性的特点。
磷脂双分子层
蛋白质分子
镶
嵌入
贯穿
流动
糖被
糖蛋白
糖脂
A
B
C
D
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科学方法—— 提出假说（ P44 ）
细胞膜结构模型的探索过程，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和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的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被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合。
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【拓展】细胞壁的成分和功能
细胞壁具有全透性，无法在细胞壁内制造一个稳定的内部环境，因此细胞壁不是细胞的生命系统的边界。
细菌细胞壁
肽聚糖
植物细胞壁
纤维素和果胶
真菌细胞壁
几丁质
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随堂检测
D
1. 下图是某肌肉细胞细胞膜的亚显微结构模式图，①~③表示物质。下列有关说法错误的是（　　）
A．②③在细胞膜上是可以运动的
B．细胞识别与物质①有关
C．②在细胞膜上的分布是不均匀的
D．细胞中③的单分子层面积等于该细胞表面积的两倍
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随堂检测
A
2.在制备纯净的细胞膜时，我们一般不选用植物细 胞作为实验材料，主要原因是（ ）
A、细胞膜与细胞壁紧密结合，不易分离
B、不易吸水胀破
C、很难得到完整的细胞膜
D、膜成分较多，提取过程繁琐
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随堂检测
3. 如图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。
(1)为什么两类药物的包裹位置各不相同？
(2)请推测：脂质体到达细胞后，
药物将如何进入细胞内发挥作用？
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随堂检测
(1)由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。
(2)由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。
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总 结
细 胞 膜
成分与结 构
功 能
2.控制物质相对进出
3.信息交流
1.将细胞与外界分隔
脂 质
蛋白质
糖 类
磷脂双分子层-基本支架
镶、嵌、贯穿
糖蛋白
功能特点
结构特点
（选择透过性）
（流动性）

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