资源简介

(共38张PPT)
第3章 组成细胞的分子
第1节 细胞膜的结构和功能
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
将细胞与外界环境分隔开
一、细胞膜的功能
_________是生命起源过程中至关重要的阶段，它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为_________的系统。
膜的出现
相对独立
相对稳定
细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的________。
（1）膜的出现在进化方面的意义：
（2）膜的出现对细胞本身的意义：
1
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，而活细胞不会被染色。
讨论：
1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么的功能？
用台盼蓝染液染色后的
死细胞和活细胞（放大200倍）
控制物质进出细胞
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
一、细胞膜的功能
不需要、有害的物质
（如细菌、病毒等）_____________
营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）
废物
（CO2、尿素等）
不容易进入
抗体、激素等
细胞合成并分泌
细胞代
谢产生
×
核酸
2
多细胞生物体内，各个细胞不是独立存在的，他们之间 必须保持功能的协调，才能使得生物体健康的存在，这种协调性的实现不仅依赖与物质和能量的交换，也有赖于信息的交流。
细胞膜可进行细胞间的信息交流，且方式多种多样
方式一：通过细胞分泌化学物质间接传递信息。
1、化学本质：糖蛋白
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）
受体简介
接受信号的细胞
靶细胞:
一、细胞膜的功能
有些小分子(如性激素、维生素D，甲状腺素等）的受体位于细胞内
进行细胞间的信息交流
3
直接接触
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
方式二：通过相邻两个细胞的细胞膜接触
进行细胞间的信息交流
3
一、细胞膜的功能
形成通道
特别提醒：
1.该方式中没有受体参与
2.通道具有信息交流功能的同时还有物质运输的功能
方式三：相邻两细胞通过通道进行交流
高等植物细胞
进行细胞间的信息交流
3
将细胞与外界环境分隔开
控制物质进出细胞
进行细胞间的信息交流
间接交流（如激素等化学物质）
直接接触（如精卵细胞的识别）
形成通道（如高等植物细胞的胞间连丝）
细胞膜的功能
细胞膜需要依靠哪些化学成分和怎么样的结构去行使相应的功能呢？
1.欧文顿实验
二、对细胞膜成分的探索
【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。
细胞膜
非脂溶性物质
脂溶性物质
假说：膜是由脂质组成的
相似相溶原理
欧文顿对细胞膜的组成成分作出推测：
最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析而推测出来的。
【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。
2.化学分析实验
【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。多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。
多个磷脂分子在水中形成双分子层
细胞膜的两侧都有水环境存在，推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
水
水
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？
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。
【问题1】该实验得出了怎样的推论？
【问题2】细胞膜上的磷脂分子是怎样排列的？
1层细胞膜含2层磷脂分子
结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层
【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。
【资料4】细胞膜张力实验：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】从以上资料可以推测细胞膜中还可能含有什么物质？
推测（提出假说）：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。
到了20世纪30年代，科学家已经确定细胞膜中存在蛋白质。
细胞膜的成分总结
细胞膜
_____（约50% ）
_______（约40% ）：
糖类（2%～10%）
_____（主要 ）
胆固醇 (动物细胞膜具有)
脂质
磷脂
蛋白质
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多
糖类+蛋白质 糖蛋白；糖类+脂质分子 糖脂；分布在细胞膜的外表面；
糖蛋白具有①保护、润滑②细胞识别③提高细胞之间的黏着性的作用
1.(2020·天津高一期末)下列不属于细胞间信息交流方式的有
A.精子和卵细胞相互接触完成受精作用
B.内分泌细胞分泌的激素经血液运输并作用于组织细胞
C.细胞膜将细胞与外界环境分隔开
D.植物细胞间有胞间连丝，是植物细胞进行信息交流的方式
√
2.红萝卜细胞的液泡中含有紫红色的花青素。将红萝卜切成小块放到水中，水的颜色无明显变化。若进行加热，随着水温的升高，水的颜色逐渐变红。其原因是
A.细胞壁在加温后受到破坏
B.水温升高，花青素的溶解度加大
C.加温使细胞膜和液泡膜失去了控制物质进出的功能
D.加温使花青素分子的活性加大而容易透过细胞膜
√
3．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
B
【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蛋白质决定。
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
【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？
资料6：1959年，罗伯特森在电子显微镜下观察细胞膜。发现细胞膜呈现清晰的暗—亮—暗的三层结构。关于电镜成像：电子束照射大分子物质，散射度高，呈暗带；照射小分子物质，散射度低，呈亮带。
所有的 细胞膜都是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构。
提出假说：
思考：“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和分裂、白细胞吞噬细菌、变形虫的运动等。
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。
实验结论：
细胞膜上的蛋白质分子是可以运动的。
【资料7】人鼠细胞融合实验： （荧光标记技术）
1970年，用不同颜色荧光染料标记分别标记人的细胞和鼠的细胞，然后将人—鼠细胞融合，一段时间后，不同颜色的荧光染料均匀分布在融合细胞膜表面。
侧向扩散 旋转运动 摆动运动 伸缩震荡 翻转运动 旋转异构
磷脂分子的运动
【资料8】物理科学家在低温下将细胞膜切开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面（冰冻蚀刻法），发现蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中 。
蛋白质分子在脂双层上的分布
【自主学习】
阅读教材P44—P45关于流动镶嵌模型的基本内容，回答下列问题：
1.细胞膜的基本支架是什么？
2.蛋白质在细胞膜上如何分布？
3.细胞膜具有流动性的原因是什么？
4.什么叫糖蛋白？有什么功能？
流动镶嵌模型的主要内容
磷脂双分子层
蛋白质
糖蛋白（膜外侧）
基本支架
镶在表面
部分或全部嵌入
贯穿整个
磷脂、蛋白质都是流动的
1972年辛格和尼克尔森总结前人的研究成果，并且在新的观察和实验证据的基础上，提出了新的生物膜模型———流动镶嵌模型，为多数人所接受。
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
1.磷脂双分子层构成膜的基本支架。其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能通过，因此具有屏障作用。
2.蛋白质分子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，有的贯穿整个磷脂双分子层。这些蛋白质在物质运输方面由重要作用。
（体现了膜结构内外的不对称性）
流动镶嵌模型的主要内容
3.细胞膜具有流动性。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，因此细胞膜具有流动性。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。
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
糖蛋白
糖脂
糖被
4.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。（糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。）
有糖被的一侧是细胞膜的外侧
小技巧：判断细胞膜内外侧
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
科学方法—— 提出假说
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。
1.分布：
2.成分：
3.功能：
4.性质：
无生物活性，是全透性的
植物、真菌及大多数原核细胞都有细胞壁
植物---纤维素和果胶
细菌---肽聚糖
支持和保护
为什么细胞壁不是植物细胞的边界？
细胞壁对要进出细胞的物质没有选择性（即全透性），它不能保证细胞内部的稳定。
四、细胞壁
真菌---几丁质
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）
1.在组成细胞膜的脂质中，最丰富的是：
A.脂肪 　　　B.固醇
C.磷脂 　　　 D.维生素D
2.细胞膜的成分中起支架作用和细胞识别作用的
物质分别是：
A.淀粉和纤维素 B.纤维素和果胶
C.磷脂和糖蛋白 D.蛋白质和磷脂
C
C
习题检测
【检测】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。(　　)
(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。( )
×
×
×
√
√
√
×
√

展开更多......

收起↑