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生物（人教版）
高中生物 必修一
第三章
细胞的基本结构
第1节
细胞膜的结构和功能
第三章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能
细胞膜的功能
流动镶嵌模型的基本内容
1
2
细胞膜的结构和功能（课时1）
01
组成细胞的分子必须有序地组织成细胞的结构，才能成为一个基本的生命系统。
细胞膜是系统的边界
一、细胞膜的功能
观察实验结果，分析细胞膜的功能。
一、细胞膜的功能
任务一：认识细胞膜的功能
膜的出现对生命起源过程至关重要
一、细胞膜的功能
在球场上，当发现足球快速向你头部飞奔过来，你会迅速躲避或用胳膊阻挡。
思考：
1.哪些细胞参与完成了上述活动？它们发挥的具体作用是什么？
2.眼部组织细胞、神经元细胞和肌肉细胞之间如何实现相互沟通呢？
一、细胞膜的功能
任务一：认识细胞膜的功能
认识细胞间信息交流过程中细胞膜的作用。
一、细胞膜的功能
任务一：认识细胞膜的功能
多细胞生物是一个繁忙而有序的“社会”。
认识细胞间信息交流过程中细胞膜的作用。
一、细胞膜的功能
任务一：认识细胞膜的功能
分析1895年欧文顿的实验，推测细胞膜的成分。
二、细胞膜的结构
任务一：认识细胞膜的功能
观察磷脂分子的结构并分析其特点。
结构图
模型
示意图
水分子
二、细胞膜的结构
任务二：对细胞膜成分的探索
根据磷脂分子的特点，推测并画出磷脂在水-空气界面上的排布方式。
朗缪尔实验
1917 年
二、细胞膜的结构
任务二：对细胞膜成分的探索
磷脂分子在水-空气界面的分布
磷脂分子
二、细胞膜的结构
磷脂分子在水-空气界面的分布
磷脂分子在水环境中的分布
根据磷脂分子的特点，推测并画出磷脂分子在水环境中的排布方式。
水环境
二、细胞膜的结构
根据磷脂分子的特点，分析推测细胞膜中磷脂分子的排布情况。
A
B
水环境
戈特和格伦德尔
1925年
磷脂分子在水环境中的分布
二、细胞膜的结构
资料：1935年，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，因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
思考：如何证明这个推测成立？
任务二：对细胞膜成分的探索
二、细胞膜的结构
分析比较数据，概括细胞膜成分的异同。
细胞类型 蛋白质% 磷脂% 固醇% 糖类等其他成分%
哺乳动物红细胞 49 33 10 8
玉米叶肉细胞 47 26 7 20
大肠杆菌 75 25 0 0
任务二：对细胞膜成分的探索
二、细胞膜的结构
脂 质：约占50%
磷脂最丰富，含少量胆固醇
蛋白质：约占40%
糖 类：占2~10%
细胞膜的化学成分
二、细胞膜的结构
小结
细胞是一个基本的生命系统，细胞膜是这个微观生命系统的边界。
细胞膜不仅把细胞与外界环境分隔开，还具有控制物质进出细胞、进行细胞间信息交流等作用。
细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量糖类。
细胞膜的结构和功能（课时2）
02
脂质和蛋白质等成分如何组成细胞膜？
脂 质：约占50%
蛋白质：约占40%
糖 类：占2~10%
1959年，科学家罗伯特森在电镜下观察细胞膜有“暗-亮-暗”结构。
任务三：对细胞膜结构的探索
问题1：该模型可以解释细胞的哪些功能？不能解释哪些功能？
二、细胞膜的结构
问题2：以下数据是否支持“三明治”模型的概述？
细胞类型 蛋白质% 磷脂%
哺乳动物红细胞 49 33
玉米叶肉细胞 47 26
大肠杆菌 75 25
任务三：对细胞膜结构的探索
二、细胞膜的结构
阅读以下资料，指出三明治模型的不足之处，并对细胞膜的结构进行合理推测。
电子显微镜下，细胞膜的厚度约为7~8nm，是单层磷脂厚度的两倍，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过 20nm。
人工合成的脂双层也呈现为“暗-亮-暗”结构。
二、细胞膜的结构
任务三：对细胞膜结构的探索
三明治模型无法解释：
膜蛋白与脂质的含量差异
电镜下细胞膜的厚度
细胞的生长与分裂
二、细胞膜的结构
任务三：对细胞膜结构的探索
资料：科学家研究发现，有些膜蛋白的特定区域主要由疏水氨基酸组成，这些区域很可能与脂双层的疏水区域结合，造成这些部分会深深插入膜的内部。
二、细胞膜的结构
任务三：对细胞膜结构的探索
冰冻蚀刻技术研究细胞膜结构
问题3：通过冰冻蚀刻实验结果，你可以得出什么结论？
二、细胞膜的结构
任务三：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。
对三明治模型的修正
二、细胞膜的结构
任务三：对细胞膜结构的探索
变形虫摄食纤毛虫
资 料
受精卵卵裂
二、细胞膜的结构
任务三：对细胞膜结构的探索
问题4：通过人鼠细胞融合实验结果，你可以得出什么结论？
人鼠细胞融合实验
二、细胞膜的结构
任务三：对细胞膜结构的探索
观察、认识细胞膜中的磷脂的运动。
二、细胞膜的结构
任务三：对细胞膜结构的探索
变形虫正在吞噬一个草履虫
脂双层为基本骨架
细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动
磷脂
蛋白质
镶嵌、嵌入、贯穿
细胞膜
糖类（少）
组分
内部疏水，屏障
物质运输等
细胞表面
信息传递等
运动
运动
结构特点：流动性
1.将细胞与外界环境分隔开
结构
功能
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
桑格和尼克森提出流动镶嵌模型
二、细胞膜的结构
蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。
细胞膜流动镶嵌模型的基本内容
细胞膜的主要成分：磷脂和蛋白质
细胞膜的成分：磷脂、蛋白质，糖类，胆固醇
3. 糖类能分别与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白、糖脂，这些糖类分子被称为糖被。
糖被的作用：细胞表面的识别、细胞间的信息传递等。
4. 蛋白质的位置：镶在表面或嵌入或横跨
5. 细胞膜的基本支架：磷脂双分子层
细胞膜流动镶嵌模型的基本内容
6. 细胞膜的结构特点：具有一定的流动性
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。
细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非
常重要的。
7. 细胞膜的功能特点：选择透过性（与膜上的蛋白质有关）
细胞膜流动镶嵌模型的基本内容
细胞膜结构模型的发展
实验 实验结果 膜结构性质的概括 模型的提出与完善
罗伯特森实验 电镜下细胞膜呈“暗-亮-暗”结构 所有细胞膜都是静态的蛋白质-脂质-蛋白质结构 三明治模型
冰冻蚀刻实验 蛋白质颗粒在脂双层中的分布情况 蛋白质镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于脂双层 流动镶嵌模型
人鼠细胞融合实验 不同颜色的荧光在细胞膜上均匀分布 细胞膜具有流动性
二、细胞膜的结构
流动镶嵌模型还在不断发展中……
任务三：对细胞膜结构的探索
补充资料：
科学家用去污剂处理细胞膜提取蛋白质时，发现总有些区域的蛋白质不能被提取出来，说明这些区域中的蛋白质与脂质成分的联系十分紧密。
二、细胞膜的结构
任务四：细胞膜结构的拓展应用
观察图片中运载药物的脂质体的特点，分析回答问题。
1.为什么两类药物的包裹位置各不相同？
二、细胞膜的结构
2.嵌入抗体在运载体上能稳定存在并发挥作用，则抗体在结构上具有什么特点？
二、细胞膜的结构
任务四：细胞膜结构的拓展应用
3. 请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞发挥作用？
二、细胞膜的结构
任务四：细胞膜结构的拓展应用
4.该脂质体的研究应用是依据了细胞膜的哪些功能？
二、细胞膜的结构
任务四：细胞膜结构的拓展应用
小结
磷脂双分子层是细胞膜的基本支架，蛋白质分子镶嵌、部分或完全嵌入、贯穿于脂双层。其中磷脂分子和大多数蛋白质分子都可以运动，因而细胞膜具有流动性。
人类对细胞膜结构的探索历程说明，科学探索永无止境，科学理论是在不断修正的过程中建立和完善的，这需要科学精神、科学思维和技术手段的结合。对其他科学理论、假说和模型等，也是如此。

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