3.1 细胞膜的结构和功能 课件 【新教材】人教版(2019)高中生物必修一(共23张PPT)

细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的
三、对生物膜成分的探索
时间：19世纪末 1895年 人物：欧文顿（E.Overton） 实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透
性实验. 发现脂质更容易通过细胞膜。
提出假说： 细胞膜是由脂质组成的
● ●● ● ●
细胞膜
●● ●
● 不溶于脂质的物质 ● 溶于脂质的物质
细胞需要的一些极性分子和离子可以快速通过细胞 膜（脂质不允许极性分子和离子快速通过）。
由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有 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。
到了20世纪30年代，科学家已经 确定细胞膜中存在蛋白质
三、对生物膜结构的探索 50 45
磷脂分子模型 磷脂分子示意图
时间：1925年 人物：荷兰科学家Gorter和Grendel 实验：从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面 积是细胞膜的2倍
提出假说：细Biblioteka 膜中的磷脂是双层的磷脂分子的“头部”亲水,尾部疏水,所以在水一空气的界 根面据上磷脂分子的是特“点头解部释”，向为下什与么水磷面脂接在触,空“气尾一部水”界则面朝上向 铺空展气成的单一分面子。层科?学科家学因家测是得如从何红推细导胞出中“提脂取质的在脂细质胞,铺膜成中单必 然分排子列层为的连面续积的恰两为层红”细这胞一表结面论积的?2倍,才得出膜中的脂质 必然排列为连续的两层这一结论。
二、细胞膜的功能
• 控制物质进出细胞
细胞外 细胞膜 细胞内
营养物质
对细胞有害物质 病毒、病菌
抗体、激素、 代谢废物
细胞内 核酸
细胞膜的控制作用是相对的
二、细胞膜的功能
• 进行细胞间的信息交流
多细胞生物体作为一个更 大的系统由分化的细胞构 成，不同类型的细胞间要 相互协作才能完成各项生 命活动，这就要求不同的 细胞之间要进行“沟通” 和“交流”，也就是细胞 间的信息交流。
40
35
1、细胞膜的成分
30
25
20
15
10
5
0 脂质
蛋白质
糖类
百分含量%
细胞 脂质(50%)磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇 膜成 蛋白质(40%) 分 少量的糖类(2%~10%)
功能越复杂的细胞膜， 蛋白质的种类和数量越多。
2、对生物膜结构的探索过程
时间：1959年 人物：罗伯特森（J.D.Robertsen） 实验：在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层
2019人教版必修1《分子与细胞》
第三章 细胞的基本结构
问题探讨 第一节
细胞膜的结构和功能
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。
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，应该具有什么用台盼蓝染 液染色后的功能?
用台盼蓝染液染色后的死 细胞和活细胞(放大200倍)
任何系统都有边界。细胞作为 一个基本的生命系统，它的边 界就是细胞膜，也叫质膜。
一、细胞膜的功能
• 将细胞与外界坏境分隔开
原始地球环境
细胞膜作为细胞的边界，能够将 细胞和外界环境分开。如果没有 细胞膜，细胞内容物就会和外界 融为一体。正是由于细胞膜的存 在，才使细胞从环境中独立出来， 成为一个相对独立的系统。
科学方法——提出假说
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。
四.流动镶嵌模型的基本内容
(1)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，因此具有屏障作用。
空气
水
细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的 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？
亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水
水
水水
水水
水
A
B
C
讨论
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 原因作出分析?
用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋 菜汤，汤却是红色的，这与细胞膜 的功能有何关系？
如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，磷脂分子将 会如何分布?
如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中,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。
1935年，英国学者丹尼利(.f Danielli)和戴维森 (H. Davson)研究了细胞膜的张力。他们发现细 胞的表面张力明显低于油一水界面的表面张力。
红 色 荧 光
人鼠杂交细胞
标 记 的 抗 体
绿 色 荧 光
鼠细胞
细胞融合
37℃、 40min
细胞融合初期
细胞融合
结论：蛋白质分子是可以运动的, 说明细胞膜具有一定的流动性
在新的观察和实验证据的基础上，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。
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。
四.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 叫作糖被( glycocalyx)。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。。
在水中形成的磷脂分子层
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。细胞的内外环境都是水溶液,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。
四.流动镶嵌模型的基本内容
(2)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。蛋白质分子在 物质运输等方面具有重要作用。
四.流动镶嵌模型的基本内容
(3)细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，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。
结构构成 提出假说： 生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白
质”的三层结构构成的静态统一结构
“三明治”结构模型有什么不足？
无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动
把生物膜描述为静态的刚性结构， 这显然与膜功能的多样性相矛盾。
时间：1970年
实验：将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后
融合。
人细胞
标 记 的 抗 体
内分泌细胞分泌的激素(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。
易
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的 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和 结合。
胞间连丝切片（黑枣）
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
最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析,还是 通过膜成分的提取和检测？
从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。
实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离然 后进行化学分析。
化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇， 其中磷脂含量最多。
磷脂分子结构式
亲水头部 疏水尾部
磷脂的一端为亲 水的头，两个脂 肪酸一端为疏水 的尾，多个磷脂 分子在水中总是 自发地形成双分 子层。