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(共42张PPT)
3.1细胞膜的结构和功能
新课导入
【资料】科学家用显微注射器将一种染料伊红注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。
伊红为什么不会逸出细胞？此实验说明了什么？
变形虫有边界,将细胞与外界环境分隔开,
阻止细胞内物质逸出细胞。
思考
问题探讨
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。
讨论：为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过活的细胞膜；死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，因此能被染色。
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）
如同国家有陆、海、空的边界，人体有皮肤做边界与外界分隔一样，细胞的边界就是细胞膜，也叫质膜。
那么，细胞膜作为系统的边界，在细胞的生命中有哪些作用呢？
一、细胞膜的功能
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
（一）将细胞与外界环境分隔开
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。
为什么用凉水洗苋菜水不变色，而炒或者煮汤汁都会变红？可能原因是什么，这一现象与细胞膜的功能有什么关系？
（二）控制物质进出细胞
营养物质
代谢废物
不需要或对细胞有害的物质
细胞内合成后，分泌到细胞外的物质
核酸等重要成分
（二）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
（二）控制物质进出细胞
①细胞需要的物质—进入细胞
②需要或对细胞有害的物质—不容易进入细胞
③抗体、激素等物质合成后可分泌到胞外；细胞产生的废物也要排到胞外
④有些病毒、病菌也能侵入细胞
细胞膜的功能特性：选择透过性
受体
血管
（1）化学物质传递信息
（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。
（三）进行细胞间的信息交流
受体：
1.化学本质：糖蛋白(蛋白质)
2.作用：接受激素等化学物质的信号
3.特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）
发出信号的细胞
靶细胞
与膜集合的信号分子
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。
（2）细胞膜直接接触传递信息
（三）进行细胞间的信息交流
精子和卵细胞之间的识别和结合（视频）
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。
（3）通过细胞通道传递信息
（三）进行细胞间的信息交流
胞间连丝相互连接传递信息（视频）
细胞膜的功能的总结：
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
细胞膜的功能是由什么决定的呢？
思考
二、对细胞膜成分的探索
1
2
3
4
探究活动：请自主学习课本P42页的内容，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。
1895年欧文顿做了什么实验？实验现象是什么？
欧文顿提出了什么假说？谁用什么方法证明了他的假说？
1925年科学家们做了什么实验？得出了什么结论？
1935年谁做了什么实验？得出了什么结论？
（一）细胞膜成分的探索
细胞膜
非脂溶性物质
脂溶性物质
相似相溶原理
【资料1】1895年欧文顿：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。
【思考】欧文顿对细胞膜的组成成分作出怎样的推测？
膜是由脂质组成的
【资料2】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。
【思考】为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？
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，脂肪酸“尾部”是疏水的。
亲水的头
疏水的尾
磷脂分子的结构（P42）
水
空气
【思考】磷脂分子在空气——水界面上会怎样排布？
笔记：磷脂的元素组成C H O N P，头部亲水，尾部疏水。
建模活动：
请根据磷脂分子的特点构建其在水中的分布的模型
脂质体
脂单分子层
微团
【资料3】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，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表面积的2倍。
【问题1】该实验得出了怎样的推论？
水
水
【问题2】细胞膜上的磷脂分子是怎样排列的？
水
水
1层细胞膜含2层磷脂分子
教材深挖：将人的肝细胞中的磷脂全部提取出来，铺成单分子层，其面积是肝细胞表面积的2倍吗？为什么？
大大超过2倍，肝细胞具有多种具膜的细胞器和细胞核
如果将磷脂分子置于水—苯的混合溶剂中，磷脂的“头部”将与水接触，“尾部”与苯接触，磷脂分子分布成单层。
讨论：如果将磷脂分子置于水—苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？
【资料4】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。
【思考】以上资料说明细胞膜中还可能含有什么物质？
推测：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。
（二）细胞膜的成分
细胞膜
_____（约50% ）
_______（约40% ）：
糖类（2%～10%）
_____（主要 ）
胆固醇 (动物细胞膜具有)
与细胞膜功能密切相关
脂质
磷脂
蛋白质
C、H、O
+N
（+P、N）
【资料5】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。
细胞膜的功能主要由 决定，功能越复杂的细胞膜 ， 的 和 越多。
【思考】由上述材料可知，细胞膜的功能主要由哪一类物质决定？
蛋白质
蛋白质
种类
数量
（一）细胞膜结构的探索
三、细胞膜结构的探索
(1)1959年，罗伯特森
①方法：在电子显微镜下观察细胞膜。
②现象：细胞膜呈现清晰的______________的三层结构。
③结论：所有的细胞膜都由______________________三层结构构成，是一种______的统一结构。
暗—亮—暗
蛋白质—脂质—蛋白质
静态
分析：“三明治模型”的静态结构模型不能解释哪些功能？
不能解释细胞的生长、白细胞吞噬细菌、受精时细胞融合等。
两层暗
一层亮
(2)1970年，人鼠细胞融合实验
①方法：________法(如图)。
②现象：
a．开始：一半发________，另一半发________。
b．在37 ℃下经过40 min后两种颜色的荧光________。
c．结论：细胞膜具有__________。
荧光标记
绿光荧光
红色荧光
均匀分布
流动性
（3）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。
探究：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。
时间：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。
探究：请观看动画后概括出生物膜流动镶嵌模型的基本内容？
（4）流动镶嵌模型
四、流动镶嵌模型的基本内容
A
B
C
(1)图中A
名称：____________
作用：膜的__________
特点：______________
磷脂双分子层
可侧向自由移动
基本支架
1、结构模型
1、结构模型
A
B
C
(2)图中B
名称：___________
三种位置
镶在磷脂双分子层表面
部分或全部_____磷脂双分子层中
_____于整个磷脂双分子层
特点：大多数蛋白质分子是可以_____的
蛋白质分子
嵌入
贯穿
运动
1、结构模型
A
B
C
(3)图中C
名称：糖类分子(糖被)，能和蛋白质结合(糖蛋白)或与脂质结
合(糖脂)
位置：细胞膜的____表面
作用：与细胞表面的_____、细胞间的________等功能有密切关系
外
识别
信息传递
2、结构特点
流动性
磷脂分子
蛋白质
项目 流动性 选择透过性
主要表现 生物膜中的蛋白质和脂质分子在膜中可作多种形式的移动，膜整体也可以流动。 细胞膜选择的小分子、离子可以通过，其他小分子、离子、大分子物质则不能通过。
结构基础 磷脂分子具有流动性，大多数蛋白质分子也可以运动。 膜上蛋白质的种类和数量不同
区别 流动性是膜的结构特点 选择透过性是膜的功能特性
实例 变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐。 植物对离子的选择性吸收、肾小管的重吸收。
联系 流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性，凡是影响磷脂分子和蛋白质分子活性的因素（温度、pH、蛋白酶、脂溶剂等），均能够影响膜的流动性，影响膜的选择透过性。 流动性和选择透过性的比较
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
科学方法
最初依据实验现象和已有的知识和信息，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。一种假说最终被接收或被否定，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。
提出假说
拓展：细胞壁的成分与功能
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
☆溶菌酶可水解肽聚糖而不能水解几丁质，所以溶菌酶能杀死细菌，却对真菌基本没作用。
脂双层为基本骨架
磷脂
蛋白质
镶嵌、嵌入、贯穿
细胞膜
糖类（少）
组成成分
内部疏水，屏障
物质运输等
细胞膜的外表面
识别、信息传递等
运动
运动
结构
1.将细胞与外界环境分隔开
功能
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
单层膜
小结：
P46：练习与应用
1、（1）×（2）×（3）×
2、B
二、拓展应用
1、把细胞膜与窗纱进行类比，合理之处是说明细胞膜与窗纱一样，具有容许一些物质进出，阻挡其他物质进出的作用。但这样类比也有不妥当的地方。例如，窗纱是一种简单的刚性结构，功能较单纯；细胞膜的结构和功能要复杂得多。细胞膜是活细胞的重要组成部分，活细胞的生命活动是一个主动的过程；而窗纱是没有生命的，它只是被动地起作用。
2、(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，从而使药物在细胞内发挥作用。
1.如图表示细胞膜的功能模式图。据图分析，下列说法不正确的是( )
沙场点兵
B
A.功能①在生命起源过程中具有重要作用
B.功能②表示进入细胞的物质对细胞都是有利的
C.胰岛素调控生命活动可用图中③表示
D.相邻的植物细胞可通过功能④进行信息交流
2.(2023·河北张家口高一期中)如图为细胞间信息交流的三种方式，下列有关叙述错误的是（ ）
A.这三种方式中都需要信号分子与细胞膜上的受体进行识别与结合
B.图甲可表示胰岛素经血液运输到靶细胞对其生命活动进行调节
C.图乙可表示同种动物精子和卵细胞之间的识别和结合
D.图丙可表示高等植物细胞间通过胞间连丝相互连接并进行信息交流
A
A.构成细胞膜的主要成分是蛋白质、
脂质和糖类
B.细胞膜中的脂质和蛋白质含量的变
化与细胞膜的功能有关
C.细胞膜的功能越简单，所含蛋白质
的数量越多
D.蛋白质在进行细胞间的信息交流中
具有重要作用
3.如图表示各种细胞膜组成成分的含量，图示能说明的是（ ）
B
4.(2023·云南德宏高一统考)人类对生物膜结构的探索经历了漫长的历程，下列结论(假说)错误的是（ ）
A.脂溶性物质更易通过细胞膜，由此推测细胞膜是由脂质组成的
B.荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合，说明细胞膜具有流动性
C.电镜下细胞膜呈暗—亮—暗结构，罗伯特森认为生物膜由脂质—蛋白
质—脂质构成
D.提取人成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层，其面积是红细胞表面积
的2倍，由此推测细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层
C
5.如图为细胞膜的结构模型示意图，a、b表示细胞膜的两侧。下列有关说法错误的是（ ）
A.细胞膜因具有图中①表示的基本支架而
具有对称性
B.动物细胞吸水时，图中①的厚度会变小
C.图中a侧具有糖蛋白，是细胞膜的外侧
D.细胞膜具有流动性与图中①③都有关
A
6.磷脂分子构成的脂质体可以作为药物的运载体。在脂质体中镶嵌抗体，通过抗体与特定细胞结合可实现定向给药。下列有关叙述错误的是（ ）
A.药物1是水溶性的，药物2是脂溶性的
B.脂质体定向给药时需要和细胞膜上的特异性受体结合
C.脂质体具有两层磷脂分子层
D.脂质体的成分与细胞膜相同，都含有磷脂和蛋白质
D
谢谢！
长嘴剑鸻

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