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(共37张PPT)
第1节 细胞膜的结构和功能
目标
01
02
03
制备细胞膜的方法及细胞膜成分的鉴定。
（科学探究）
通过学习细胞膜结构的探索，体会科学发现的艰难，为科学奉献精神。（社会责任）
通过细胞膜功能，及流动镶嵌模型的学习建立结构与功能观。（生命观念）
教学目标
科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内,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？
细胞做为一个基本的生命系统，它的边界就是_________，也叫_________。
细胞膜
质膜
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）
细胞膜的功能
一
1.将细胞与外界环境分隔开
在原始海洋这盆“热汤”中，膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。
细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。
需要的营养物质（氨基酸、无机盐，葡萄糖等）O2
不需要的物质
抗体、激素等物质
代谢废物
细胞
可以进入
不容易进入
排出
分泌出去
有用的成分不会轻易流失到细胞外
病菌、病毒等
可能侵入
2.控制物质进出细胞
细胞膜的控制作用是相对的。
死细胞
“染色排除法”利用了活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞的原理。
资料：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。
1.对玉米种子的实验处理和观察现象如下，该实验结果说明（ ）
实验处理 将玉米种子浸泡15小时，从中央纵切后，用稀释红墨水染色 将浸泡的玉米种子煮熟，从中央纵切后，用稀释红墨水染色
实验现象 胚细胞着色浅 胚细胞着色深
A.细胞膜具有流动性
B.红墨水能自由进出玉米细胞
C.细胞膜具有全透性
D.活的细胞膜具有控制物质进出的作用
对位练习
D
我们是怎么闻到气味的？
受体
神经
大脑皮层
信息交流
信息分子
信息分子
（1）通过细胞分泌的化学物质间接传递信息
靶细胞：接受信号分子的细胞
受体：靶细胞膜上与信号分子特异性结合的位点，一般为糖蛋白。
（信号分子）
靶细胞
受体
受体
内分泌细胞
3.进行细胞间的信息交流*（课本：P41）
与膜结合的信号分子
膜上接受信号分子的受体
发出信号的细胞
靶细胞
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
精子和卵细胞之间的识别和结合
（2）相邻两个细胞的细胞膜接触直接传递信息
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，高等植物细胞之间通过__________相互连接，也有信息交流的作用。
（3）相邻两细胞之间形成通道，来传递信息
胞间连丝
因此胞间连丝既有物质运输的作用，又有信息交流的作用。
胞间连丝
对位练习
2.(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
C
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.没有受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可看作一个卵细胞，鸡蛋黄与蛋清之间被什么样的结构分隔开 说明了其有什么功能？
4.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？
控制物质进出细胞
控制物质进出细胞
将细胞与外界环境分隔开
进行细胞间的信息交流
植物细胞的细胞壁
主要功能：支持和保护。
知识拓展
植物的细胞壁起支持和保护的作用，具有全透性，并不能控制物质进出细胞，所以不是真正的边界。
注：细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖,真菌是几丁质。
特性：全透性。
主要组成成分：果胶和纤维素。
思考：植物细胞最外面是细胞壁，但植物细胞的边界是细胞膜而不是细胞壁，这是为什么呢？
细胞膜成分的探索
二
我是欧文顿，经过上万次
实验我发现……
Year
1895年
细胞膜
非脂溶性物质
脂溶性物质
相似相溶原理
据此推测：_____________________________
细胞膜是由脂质组成的
讨论1：最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取与检测
问：在推理分析提出假说后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？
哺乳动物成熟的红细胞
为了进一步确定细胞膜中脂质成分的类型，科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。
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。
Year
科学家
1895年
细胞膜成分的探索
组成细胞膜的脂质有_______和__________，其中________含量最多。
多个磷脂分子在水中总是自发地形成________________。
磷脂
胆固醇
磷脂
双分子层
磷脂分子模型
亲水的“头”
疏水的“尾”
结构式
分子示意图
Year
1925年
1895年
科学家
1925年，两位荷兰科学家戈特和格伦德尔用_______从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺展成_____分子层，测得_______________________________________________
丙酮
单
单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍
实验现象：S单层磷脂 = 2S红
空气
水层
A
B
C
细胞膜的两侧都有水环境存在，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？
Year
1925年
1895年
科学家
1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现细胞膜的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。人们发现油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。
1935年
据此推测：________________________________________
细胞膜除脂质分子外，可能还附有蛋白质
生物膜 蛋白质% 脂类% 糖类
人的CNS髓鞘 20 79 少
人的红细胞膜 49 43 8
大鼠的肝细胞核膜 59 35 2.9
内质网膜 67 33 少
线粒体外模 52 48 少
线粒体内膜 76 24 少
成分 含量 说明
脂质
蛋白质**
糖类
约50%
约40%
2%-10%
主要是磷脂，动物细胞膜有少量的胆固醇
细胞膜功能越复杂，种类和数量越多
与信息交流有关
主要由______和_______组成，此外，还有少量的________。
细胞膜的组成成分：
脂质
蛋白质
糖类
细胞膜结构的探索
三
两层暗
一层亮
Year
1959年
电子显微镜下：
蛋白质发暗
脂质发亮
20世纪40年代，曾经有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质；1959年，罗伯特森在___________下看到了细胞膜清晰的______________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：
电镜
暗—亮—暗
他把蛋白质描述为_____的_____结构。
静态
统一
暗—亮—暗 蛋白质—脂质—蛋白质
对细胞膜结构的探索
Year
1959年
20世纪60年代以后
观看图片，注意观察细胞膜是否可以运动
对细胞膜结构的探索
Year
人—鼠细胞融合实验
1959年
20世纪
60年代
1970年
人细胞
红色荧光染料标记的膜蛋白
绿色荧光染料标记的膜蛋白
小鼠细胞
细胞融合
杂交细胞
37 ℃
40min
对细胞膜结构的探索
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。（结构特点）
（在一定范围内，温度升高，流动性增强）
膜的结构特点：流动性
磷脂分子侧向自由移动
膜中的蛋白质大多也能运动
流动镶嵌模型的基本内容
四
1972年
辛格(S.J.Singer) 、尼科尔森(G.Nicolson)提出的流动镶嵌模型为多数人所接受。
①
①
②
③
④
⑤
糖脂
1. 磷脂双分子层是细胞膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。
1972年
辛格、尼科尔森提出了细胞膜的流动镶嵌模型
旁栏思考：既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？
①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；
②是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以由此通过。
细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的
2.蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层：表面；部分或全部嵌入，贯穿。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。
1972年
辛格、尼科尔森提出了细胞膜的流动镶嵌模型
细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的
体现了膜结构的不对称性
3.细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成的糖蛋白或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫做糖被，糖被在细胞生命活动中有重要的功能，例如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。
1972年
辛格、尼科尔森提出了细胞膜的流动镶嵌模型
如何判断细胞膜的内外侧？
3.如图为细胞膜的流动镶嵌模型。下列各项中，不是细胞膜中磷脂分子形成双层结构原因的是
A.磷脂分子有亲水的头部
B.磷脂分子有疏水的尾部
C.细胞膜内外环境都是水环境
D.使细胞膜结构更加坚固
√
4.如图是细胞膜亚显微结构模式图，请据图回答：
(1)图中[B]_________的基本组成单位是________。构成细胞膜基本支架的结构是[　　]_____________。
(2)与细胞膜的识别功能有关的结构是_____。
蛋白质
氨基酸
D
磷脂双分子层
糖被
(3)吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有______性，这是因为___________________________________________________。
流动
组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的
(4)不同细胞细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的什么结构？____(填写标号)。
(5)细胞膜的这种结构模型被称为______________。
B
流动镶嵌模型
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
识别、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
课堂总结

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