【核心素养】人教版高中生物必修一3.1 细胞膜的结构和功能 课件

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第1节细胞膜的结构和功能讲课者：XXX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1. 为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？问题探讨2. 据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。注意：植物细胞的边界也是细胞膜，因为细胞壁是全透性的。问题探讨讨论2. 据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？活细胞的细胞膜有选择透过性，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜。因此活细胞不被染色，死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。1. 为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？细胞膜的功能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一、细胞膜的功能01. 将细胞与外界环境分隔开膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。细胞作为基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。02. 控制物质进出细胞①②③表明细胞膜的控制作用具有普遍性；④有些病毒、病菌也能侵入细胞使生物体患病，表明细胞膜的控制作用具有相对性内分泌细胞的激素（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。03. 进行细胞间的信息交流激素（1）通过细胞分泌化学物质完成间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。03. 进行细胞间的信息交流（2）通过相邻两个细胞的细胞膜接触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胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。03. 进行细胞间的信息交流（3）相邻两个细胞之间形成通道胞间连丝小结（1）将细胞与外界环境分隔开；（2）控制物质进出细胞；（3）进行细胞间的信息交流。除了以上的三种功能外，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。细胞膜据此推测：细胞膜是由脂质组成的二、对细胞膜成分的探索时间：1895年人物：欧文顿实验：选用500多种化学物质对动物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现：凡是易溶于脂质的物质，容易穿过膜，反之，不容易溶于脂质的物质，不容易穿过膜。二、对细胞膜成分的探索目的：确定细胞膜中脂质成分的类型实验：科学家利用哺乳动物的成熟的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。发现：得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。为什么用哺乳动物的成熟的红细胞？因为哺乳动物成熟的红细胞没有其他细胞器膜。据此推测：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。时间：1925年人物：戈特和格伦德尔实验：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，检测其面积。发现：测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的 2 倍。二、对细胞膜成分的探索据此推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。二、对细胞膜成分的探索时间：1935年人物：丹尼利和戴维森实验：研究细胞膜的张力发现：细胞的表面张力明显低于油——水界面的表面张力。（人们已经发现了油脂滴表面如果附有蛋白质成分则表面张力会降低）是通过对现象的推理分析得出的。因为磷脂分子的头部亲水，尾部疏水，所以在水——空气的界面上磷脂分子是头部向下与水面接触，尾部则朝上向空气的一面，科学家因测得从哺乳细胞成熟的红细胞中提取的脂质，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的 2 倍。推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论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？2. 根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气——水界面上铺展成单分子层？科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的？讨论讨论3. 磷脂分子在水中能自发地形成双分子层，你如何解释这一现象？由此，你能否就细胞膜是由磷脂双分子层构成的原因做出分析？由于磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”在水溶液中，朝向水的是“头部”，“尾部”受水的排斥，当磷脂分子的内外两侧均是水环境时，磷脂分子的“尾部”相对排列在内侧，“头部”则分别朝向两侧水的环境，形成磷脂双分子层。细胞的内外都是水溶液，所以细胞膜磷脂分子的“头部”向着膜的内外两侧，而“尾部”相对排在内侧，形成磷脂双分子层。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4. 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？苯水三、细胞膜的主要成分四、对细胞膜结构的探索提出假说：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。他把细胞膜描述为静态的统一结构。时间：1959年人物：罗伯特森发现：在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。变形虫的运动模拟细胞的分裂四、对细胞膜结构的探索时间：20世纪60年代以后质疑：科学家对细胞膜是静态的观点提出质疑：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的运动这样的现象都难以解释。证据表明：细胞膜具有流动性荧光标记法是利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物对研究对象进行分析的方法，常用的银光蛋白有绿色和红色两种颜色。四、对细胞膜结构的探索时间：1970年实验：人——鼠细胞荧光标记融合实验四、对细胞膜结构的探索时间：1972年人物：辛格和尼科尔森提出：流动镶嵌模型该模型被大多数人所接受。五、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。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。六、流动镶嵌模型七、流动镶嵌模型的基本内容细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成的。磷脂双分子层是膜的基本支架，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，具有屏障作用。细胞膜的成分构成七、流动镶嵌模型的基本内容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。蛋白质的分布细胞膜具有流动性，主要表现为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。意义：这对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都非常重要。七、流动镶嵌模型的基本内容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。什么是糖被糖被的作用糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。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。小组讨论既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？水通道蛋白膜外膜内一方面是因为水分子极小，可以通过磷脂分子的运动而产生的间隙通过。一方面是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过水通道蛋白穿过膜。细胞膜只有具有流动性，才能表现其选择透过性，如果细胞膜中部分蛋白质充当了载体，运输物质进出细胞，只有它是运动的，才能运输物质。八、细胞膜的流动性与选择透过性课外制作——利用废旧物品制作生物膜模型阅读课本 P46，了解生物膜模型的制作方法还可以用什么来制作呢？自己课下动手试一试吧！课堂总结课堂精练1. 细胞膜是系统的边界,下列有关其结构和功能的叙述，错误的是(   )A. 脂质和蛋白质是组成细胞膜的主要物质B. 物质的跨膜运输都是顺相对含量梯度的C. 功能越复杂的细胞膜,蛋白质种类和数量越多D. 细胞产生的激素可与靶细胞膜上相应受体结合2. 提出生物膜流动镶嵌模型的科学家是( )A. 欧文顿 B. 罗伯特森C. 桑格和尼克森 D. 施莱登和施旺BC3. 下列哪项不属于生物膜流动镶嵌模型的基本内容 (    )A.磷脂双分子层构成膜的基本支架B.蛋白质以不同的方式镶在、嵌入、横跨磷脂双分子层C.磷脂双分子层具有流动性,蛋白质分子也可以运动D.磷脂分子和蛋白质分子是静止的D课堂精练课堂精练4. 细胞间的排斥导致异体器官移植手术很难成功，这与下列细胞膜的哪一特点有关( 　　)A． 由磷脂分子和蛋白质分子构成B． 具有选择透过性C． 具有一定的流动性D． 细胞膜的外侧有糖蛋白D课堂精练5. 如图为细胞间进行信息交流的一种方式，下列有关叙述错误的是(　 　)A． 图中 b 表示细胞膜的载体B． 图中乙表示靶细胞C． 图中 a 表示信号分子(如激素)D． 图中反映了细胞膜具有细胞间信息交流的功能A6. 下列关于细胞膜流动性的叙述，错误的是( 　　)A．科学家用红、绿两种颜色的荧光染料分别标记人与小鼠细胞膜上的蛋白质，然后再将两种细胞融合成一个细胞，最终发现细胞膜上红、绿荧光染料均匀分布，体现了细胞膜的流动性B．膜的流动性与温度有关，在一定范围内，温度越高，膜的流动性越大C．细胞膜的流动性决定了大部分的物质能够自由地通过细胞膜D．细胞膜的流动性对于完成各种生理功能，如物质的透过、膜内外信息的传递等非常重要课堂精练C