细胞膜的结构和功能-课件-【新教材】人教版(2019)

第3章细胞的基本结构第1节细胞膜的结构和功能学习目标1.结合具体事例,概述细胞膜的功能,认同细胞膜是细胞这一生命系统的边界。2.基于科学家对细胞膜成分的探索历程,阐明细胞膜的主要成分,感悟科学探究的基本思路和方法,提高自己的科学思维能力。3.基于科学家对细胞膜结构的探索历程,认同“提出假说”这一科学方法在科学探索过程中的重要作用。阐明细胞膜的流动镶嵌模型内容及其特点,形成初步的结构与功能观。探究一细胞膜的功能1.细胞膜是细胞的边界。阅读教材第40页“问题探讨”,认同细胞膜是细胞这一生命系统的边界。(1)细胞作为一个基本的生命系统,它的边界是细胞膜,也叫质膜。(2)鉴别动物细胞是否死亡,常用台盼蓝染液。为什么活细胞不能被染色,而死细胞能被染色?提示:台盼蓝不是细胞所需要的物质,活细胞的细胞膜能阻止其进入细胞,死细胞的细胞膜不能阻止其进入细胞。(3)据此推测,细胞膜作为细胞的边界,它应该具有什么功能?提示:应该具有控制物质进出细胞的功能。2.细胞膜的功能。阅读教材第40~41页“细胞膜的功能”的相关内容,并观察图3-1和图3-2,概述细胞膜的功能。(1)将细胞与分隔开,保障了细胞的相对稳定。内部环境外界环境(2)控制物质进出细胞。下面为物质进出细胞的图示,请完善。(3)进行细胞间的信息交流。下图为细胞间信息交流的几种方式,结合图示,回答下列问题。①请将上图内容补充完整。②请将图示与细胞间信息交流的方式进行连线。图示方式1.对细胞膜成分的探索。分析、讨论教材第42页“思考·讨论”内容,概述科学家对细胞膜成分的探索历程,说出细胞膜的主要成分,感悟科学探究的基本思路和方法。脂溶性物质易穿过,非脂溶性物质不易穿过:细胞膜由组成探究二对细胞膜成分的探索脂质(欧文顿)制备细胞膜、进行化学分析:组成细胞的脂质有磷脂和胆固醇,其中含量最多提取脂质,铺展实验:细胞膜中的磷脂分子排列为连续的层(戈特、格伦德尔)细胞膜的张力研究:细胞膜除含有脂质分子外,可能还附有(丹尼利、戴维森)蛋白质两磷脂2.细胞膜的成分。阅读教材第43页第1段内容,阐明细胞膜的成分,初步形成结构与功能相适应的观念。(1)(2)成分与功能的关系。功能越复杂的细胞膜,的种类和数量就越多。蛋白质探究三对细胞膜结构的探索结合教材第43页图3-3、图3-4,阅读相关内容,概述科学家对细胞膜结构的探索历程,感悟科学探究的基本思路和方法。1.探索历程。电子显微镜下观察:提出“”三层静态模型(罗伯特森)质疑三层静态模型人鼠细胞融合实验:细胞膜具有新的观察和实验证据:提出模型(辛格和尼科尔森)流动镶嵌流动性蛋白质—脂质—蛋白质2.举例说明罗伯特森的“蛋白质—脂质—蛋白质”静态统一结构有什么不足之处?提示:不能解释细胞膜的复杂功能,也不能解释细胞的生长、变形虫的变形运动等现象。3.小鼠细胞和人细胞融合实验采用了技术。荧光标记探究四流动镶嵌模型的基本内容观察教材第44~45页图3-5,运用结构与功能相适应的观点阐明流动镶嵌模型的基本内容,探讨细胞膜的结构特点,形成初步的结构与功能观。1.图中a2.图中b3.图中c4.糖被。(1)分类:包括和。(2)作用:糖被与细胞表面的和细胞间的等功能有密切关系。(3)位置:糖被位于细胞膜的。5.细胞膜具有流动性。(1)表现: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。(2)意义:对于细胞完成、生长、分裂、等功能非常重要。运动物质运输外表面信息传递识别糖脂糖蛋白1.取数量相等、大小相似的玉米粒两份,分别标记为A组、B组。先将B组玉米粒煮熟,然后向A、B两组中分别加入等量红墨水,几分钟后用细水流冲洗两组玉米粒。请推测哪组玉米粒染色较深并说明原因。这体现了细胞膜的什么功能?探究一细胞膜的功能提示:B组玉米粒染色较深。因为B组玉米粒被煮熟后,细胞死亡,细胞膜失去了选择性。这体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。2.鼻子接触香水分子,大脑皮层却能产生“香”的感觉,这说明细胞膜还具备什么功能?对于多细胞生物,为什么要有上述功能?提示:说明细胞膜还具有进行细胞间信息交流的功能。多细胞生物需要保持细胞间的功能协调。3.请阅读资料,分析回答下列问题。资料1:胰岛素是由胰岛B细胞合成分泌的,是人体内可以降低血糖浓度的激素。资料2:各种植物的花粉四处飞扬,却只有落在同种植物的柱头上才会萌发。(2)资料2中,花粉萌发的特异性体现的信息交流方式为。答案:通过分泌化学物质进行信息交流答案:通过细胞膜直接接触进行信息交流(1)资料1中,胰岛B细胞与肝细胞的信息交流方式为。细胞膜功能的归纳概括【例1】下列不属于细胞膜功能的是()A.控制某些分子和离子出入细胞B.细胞识别、细胞与环境之间的物质交换C.使细胞具有相对稳定的内部环境D.控制合成细胞内所需要的各种物质答案：D【例2】观察下图,有关说法正确的是()A.精子与卵细胞的识别方式如图丙所示B.进行细胞间的信息交流是细胞膜的功能之一C.高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接的方式如图乙所示D.图中靶细胞都是通过细胞膜上的受体接收信号分子的解析:精子和卵细胞之间的识别方式如图乙所示,A项错误;细胞膜的功能是将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞和进行细胞间的信息交流,B项正确;高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接,能够实现信息交流,如图丙所示,C项错误;图丙中的靶细胞没有通过细胞膜上的受体接收信号分子,D项错误。答案：B探究二对细胞膜成分的探索根据教材第42页“思考·讨论”,分组交流回答下列问题。(1)欧文顿提出“细胞膜是由脂质组成的”,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?提示:对现象的推理分析。(2)科学家制备纯净的细胞膜利用的是哺乳动物成熟的红细胞,为什么不用植物细胞或动物的神经细胞?提示:植物细胞具有细胞壁,不利于细胞膜的提取;植物细胞和动物的神经细胞内具有核膜等,不利于细胞膜的提纯。(3)根据磷脂分子的特点解释:为什么磷脂分子在空气—水界面上铺展成单分子层?科学家是如何推断出“细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层”这一结论的?提示: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。科学家们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,测得单层分子的面积恰好为红细胞表面积的2倍。科学家们由此推断:细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。(4)将大量磷脂分子放入清水中搅拌后,不可能出现的现象是。ABCD答案:A科学思维——推理(1)概述:推理是由一个或几个已知的判断推出一个新的判断的思维形式。推理在科学研究中具有极其重要的作用。科学家对细胞膜成分的探索历程较好地体现了该思维的运用。①欧文顿通过细胞膜对不同物质的通透性不同推理出“细胞膜是由脂质组成的”。②戈特和格伦德尔通过提取脂质、铺展实验的结果推理出“细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层”。③丹尼利和戴维森通过细胞膜的张力实验结果推理出“细胞膜除含脂质分子外,可能还附有蛋白质”。(2)注意事项:如果不能考察某类事物的全部对象,而只根据部分对象作出的推理,不一定完全可靠。【例3】下列有关细胞膜的叙述,错误的是()A.细胞膜主要由脂质和蛋白质组成B.功能不同的细胞,细胞膜蛋白质的种类和数量相同C.组成细胞膜的脂质中,磷脂最丰富D.蛋白质种类和数量多的细胞膜功能复杂答案：B【例4】若将细胞膜中的磷脂提取后放入盛有水的容器中,下列能正确反映其分布的是()ABCD解析:根据磷脂分子的特点,组成细胞膜的磷脂分子既有亲水的极性“头”部,又有疏水的非极性“尾”部,因此,在盛有水的容器中磷脂分子呈现出“头”部在水中而“尾”部在空气中的分布。答案：A探究三对细胞膜结构的探索下图是人鼠细胞融合的实验示意图,请分析回答下列问题。(1)融合细胞的两种荧光最终均匀分布的原因是什么?提示:细胞膜上的蛋白质是可以运动的。(2)在人鼠细胞融合的实验中,将温度维持在0℃与37℃相比,实验现象有什么变化?提示:两种荧光不能均匀分布,或者需要更长的时间才能分布均匀,因为温度降低影响了蛋白质运动的速度。科学方法——提出假说在探索细胞膜结构的过程中,提出假说这一科学方法得到充分运用。关于这一科学方法的应用还需要注意以下两点。(1)假说的提出依据是已有的知识和信息,需要用进一步的观察和实验进行修正和补充。(2)一种假说最终被接受或否定,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。【例5】下列有关细胞膜成分与结构的探索历程的叙述,正确的是()A.欧文顿结合大量的物质通透性实验,提出了“细胞膜是由磷脂组成的”B.罗伯特森结合电子显微镜的观察结果,提出了所有细胞膜都是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的C.人细胞和小鼠细胞融合实验的结果表明,细胞膜具有选择透过性D.流动镶嵌模型表明,组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子都不可以运动答案：B解析:欧文顿结合大量的物质通透性实验,提出了“细胞膜是由脂质组成的”,A项错误;罗伯特森根据电子显微镜下看到的细胞膜的暗—亮—暗的三层结构,提出了所有细胞膜都是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的,B项正确;人细胞和小鼠细胞融合实验的结果表明,细胞膜具有流动性,C项错误;流动镶嵌模型表明,组成细胞膜的磷脂分子具有流动性,大多数蛋白质分子也可以运动,D项错误。【例6】在人鼠细胞融合的实验中,用两种荧光染料分别标记两种抗体,使之分别结合到小鼠和人细胞膜的表面抗原物质上(如图所示)。实验结果表明,细胞开始融合时,人、小鼠细胞的表面抗原“泾渭分明”,只分布于各自的细胞表面;但在融合之后,两种抗原就均匀分布在融合细胞的表面了。请分析回答下面的问题。(1)细胞融合实验可以证实。(2)融合细胞表面的两种抗原最终均匀分布,这表明细胞膜的结构特点具有。(3)若该融合实验在20℃条件下进行,则两种表面抗原均匀分布所需时间将大大延长,这说明。若在0℃条件下进行,两种表面抗原便难以均匀分布,这说明。答案：(1)细胞膜上的物质分子能够运动(2)流动性(3)随环境温度的降低,细胞膜上蛋白质分子的运动速度减慢环境温度很低时,细胞膜上蛋白质分子的运动几乎停止探究四流动镶嵌模型的基本内容1.脂质体是根据磷脂分子可在水中形成稳定的脂质双层膜的特点而制备的人工膜,由磷脂分子构成,单层磷脂分子铺展在水面上时,极性端(亲水)与非极性端(疏水)的排列是不同的,搅拌后形成的球形脂质体如下图所示。(1)与细胞膜相比,脂质体不含有的组成成分是什么?提示:蛋白质。(2)脂质体能否同细胞膜一样,对于物质进出细胞具有较好的控制作用?为什么?提示:不能。因为脂质体不含有蛋白质分子。(3)将抗癌药物包埋在脂质体中,可有效地杀死癌细胞,请简述其原理。提示:脂质体是由磷脂分子构成的,容易穿过癌细胞的细胞膜,从而杀死癌细胞。2.有人认为细胞膜的流动镶嵌模型并不是完美的,你如何认识这个问题?提示:生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。人类对自然界的认识永无止境,随着实验技术的不断创新和改进,对膜的研究将更加细致入微,对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能,不断完善和发展流动镶嵌模型。生命观念——结构与功能观(1)细胞膜结构的探索过程是结构与功能观这一生命观念的运用过程。①科学家对蛋白质—脂质—蛋白质三层静态模型产生疑问,是因为该模型不能与细胞膜的复杂功能相适应,也不能解释细胞的生长、变形虫的运动等现象。②人鼠细胞融合实验证明了细胞膜具有流动性,结合新的实验证据,运用结构与功能相适应的观点,提出了流动镶嵌模型。(2)流动镶嵌模型是结构与功能观的体现。①内部是磷脂分子疏水端的磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架,该结构与细胞膜将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出等功能相适应。②蛋白质分子镶、嵌入、贯穿于磷脂双分子层的结构特点与细胞膜控制物质进出、信息传递等复杂功能相适应。③细胞膜外表面存在糖蛋白、糖脂的结构特点与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能相适应。④细胞膜流动性的结构特点与细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能相适应。【例7】下图为细胞膜的流动镶嵌