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1、第1节 细胞膜的结构及功能第三章第三章 细胞的基本结构细胞的基本结构组成细胞的分子必须有序地组织成细胞的结构，才能成为一个基本的生命系统。细胞膜是细胞这一系统的边界v细胞膜作为系统的边界，它在细胞的生命活动中起什么作用呢细胞膜作为系统的边界，它在细胞的生命活动中起什么作用呢?阅读课本阅读课本P40-41,P40-41,总结细胞膜的功能有哪些？总结细胞膜的功能有哪些？1.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。膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。无机小分子无机小分子有机小分子有机小分子 火火山山爆爆发发光光照照、闪闪电电有机大分子有机大分子“团聚体团聚体”出现细胞膜出现
2、细胞膜细胞细胞细胞细胞一、细胞膜的功能细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。推推测的原始海洋景观图测的原始海洋景观图课本课本P40P40问题探讨问题探讨2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？活细胞的细胞膜具有选择透过性，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，死细胞被染成蓝色。具有控制物质进出细胞的功能一、细胞膜的功能鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色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。时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。（
3、1）为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？2.控制物质进出细胞(控制作用是相对的)营养物质废物分泌物细菌、病毒、有害物控制作用是控制作用是相对的相对的一、细胞膜的功能在球场上，当发现足球快速向你头部飞奔过来，你会迅速躲避或用胳膊阻挡。（1 1）哪些细胞参与完成了上述活）哪些细胞参与完成了上述活动？它们发挥的具体作用是什么？动？它们发挥的具体作用是什么？（2 2）眼部组织细胞、神经元细胞）眼部组织细胞、神经元细胞和肌肉细胞之间如何实现相互沟通呢和肌肉细胞之间如何实现相互沟通呢？3.进行细胞间的信息交流。细胞间信息交流的方式有哪几种？（1 1）通过通过化学物质化学物质进行信息传递进行信息传递间
4、接间接交流交流（长距离）（长距离）激素激素内分泌细胞的激素（内分泌细胞的激素（如胰岛素如胰岛素），随），随血血液液到达全身各处，与到达全身各处，与靶细胞靶细胞的细胞膜表的细胞膜表面的面的受体受体结合，将信息传递给靶细胞。结合，将信息传递给靶细胞。受体受体信息分子信息分子化学本质：化学本质：糖蛋白糖蛋白作用作用：激素激素等化学物质的信等化学物质的信号接受号接受特点：专一性（一种受体只特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）能识别一种或者一类物质）受体：受体：一、细胞膜的功能3.进行细胞间的信息交流发出信号的细胞靶细胞与膜结合的信号分子精子和卵细胞之间的识别和结合精子和卵细胞之间的识别和结
5、合相邻两个细胞的相邻两个细胞的细胞膜接触细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。，信息从一个细胞传递给另一个细胞。（2 2）通过通过细胞膜的细胞膜的直接接触直接接触进行信息进行信息交流（近距离）交流（近距离）受体受体一、细胞膜的功能3.进行细胞间的信息交流胞间连丝胞间连丝相邻两个细胞之间相邻两个细胞之间形成通道形成通道，携带信，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。息的物质通过通道进入另一个细胞。高等植物细胞之间通过高等植物细胞之间通过胞间连丝胞间连丝相互相互连接，也有信息交流的作用连接，也有信息交流的作用（3 3）相邻两细胞之间形成相邻两细胞之间形成通道通道高等植物细胞之间通过高等植物细
6、胞之间通过胞间连丝胞间连丝相互连接，进行信息、物质交流相互连接，进行信息、物质交流一、细胞膜的功能3.进行细胞间的信息交流胞间连丝胞间连丝细胞壁细胞壁一、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细胞膜的功能除了以上的三种功能外，细胞膜还有细胞识别、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。保护细胞、参与细胞的运动、分泌等功能。细胞膜的功能由他的成分和结构决定通过化学物质间接传递信息通过细胞间通道传递信息通过细胞膜直接接触传递信息 多细胞生物是一个繁忙而有序的多细胞生物是一个繁忙而有序的“社会社会”，如果没有信息交流，生，如果没
7、有信息交流，生物体不可能作为一个整体完成生命物体不可能作为一个整体完成生命活动。细胞间的信息交流，大多与活动。细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构有关。细胞膜的结构有关。例1.(2020山东师大附中高一期中)以下哪项不属于细胞膜的功能A.将细胞与外界环境分隔开B.控制物质进出细胞C.进行细胞间的信息交流D.促进物质的运输例2.细胞之间通过信息交流，保证细胞间功能的协调。关于细胞间信息交流的说法错误的是A.B细胞膜与乙细胞膜上受体的化学本质都是糖蛋白B.图2可以表示精子与卵细胞 的识别C.激素随血液运输到全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞D.细胞膜上的受体是细胞间信息交
8、流必不可少的结构 （探索探索一）一）时间时间：19191919世纪末世纪末 1895189518951895年年 人物人物：欧文顿（：欧文顿（E.OvertonE.OvertonE.OvertonE.Overton）实验实验：用：用500500500500多种物质对植物细胞进行上万次的通透多种物质对植物细胞进行上万次的通透性性实验实验.细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜溶于脂质的物质溶于脂质的物质 不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质发现脂质更容易通过细胞膜，发现脂质更容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜。不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜。提出假说提出假说：细胞膜细胞膜是由脂质组成的是由脂质组成
9、的。最初对细胞膜成分的认识，最初对细胞膜成分的认识，是通过是通过对现象对现象的推理的推理分析分析,还是还是通过膜成分的提取通过膜成分的提取和检测和检测？从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。二、对生物膜成分的探索原理：相似相溶（探索二探索二）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。化学分析化学分析表明表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂磷脂含量最多。含量最多。亲水头部亲水头部疏水尾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。磷脂
10、分子结构式磷脂分子模型磷脂分子示意图二、对生物膜成分的探索磷酸甘油脂肪酸水分子请画请画出一层磷脂分子在空气与水的界面上排列的情况。出一层磷脂分子在空气与水的界面上排列的情况。二、对生物膜成分的探索磷脂分子的极性一端被吸附在水分子上，而非极性一端直立在水面上（探索三）（探索三）磷脂磷脂分子分子二、对生物膜成分的探索请分别画请分别画出一层和磷脂分子两层出一层和磷脂分子两层在水中的排列在水中的排列的情况。的情况。磷脂分子会如何排列形成细胞膜呢磷脂分子会如何排列形成细胞膜呢？水环境水环境水环境水环境水环境水环境水环境根据磷脂分子的特点，分析推测细胞膜中磷脂分子的排布情况。A水环境戈特和格伦德尔1925
11、年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-水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。细胞膜中的脂质分子为连续排列的两层磷脂双分子层磷脂双分子层如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶液中，磷脂分子将会如何分布？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。二、对生物膜成分的探索（探索四）（探索四）如果把细胞换成口腔上皮细胞如果把细胞换成口腔上皮细胞呢呢？大肠杆菌呢？大肠杆菌呢？二、对生物膜成分的探索细细胞胞膜膜内内外外两两侧侧的的环环境境请画出两层磷脂分子在水环境请画出两层磷脂分子在水环境中排列的情况。中排列的情况。细胞核
12、细胞核细胞膜细胞膜组织液组织液细胞内液细胞内液血液血液内侧外侧细胞膜水环境水环境双层磷脂分子已知细胞膜中有磷脂、胆固醇，已知细胞膜中有磷脂、胆固醇，且磷脂呈双层排列，还会不会存在且磷脂呈双层排列，还会不会存在其他物质？其他物质？水环境水环境水水1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。蛋白质会降低表面张力细胞膜的组成成分中含蛋白质（探索五）（探索五）二、对生物膜成分的探索二、对生物膜成分的探索不同细胞的生物膜的化学组成表细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外还有少量的糖类生物膜人的CNS髓鞘人的红细胞膜大鼠的肝细胞核膜内质网膜线粒体外
13、膜线粒体内膜蛋白质/%204959675276脂类/%794335334824糖类/%少82.9少少少（探索六）（探索六）二、对生物膜成分的探索脂质蛋白质糖类磷脂胆固醇动物细动物细胞膜胞膜这些物质如何组成细胞膜的呢？主要三、对细胞膜的结构探索资料11959年，罗伯特森利用电镜获得了清晰的细胞膜照片，照片显示暗明暗的三层结构。细胞膜结构的电镜照片注：蛋白质的电子密度高，在电镜下会呈暗色注：蛋白质的电子密度高，在电镜下会呈暗色 磷脂分子磷脂分子相对来说电子密度低，显相对来说电子密度低，显亮色亮色提提出出假假说说：所所有有的的细细胞胞膜膜都都由由蛋蛋白白质质脂脂质质蛋蛋白白质质三三层层结结构构构构成
14、成，电电镜镜下下看看到到的的中中间间的的亮亮层层是是脂脂质质分分子子，两两边边的的暗暗层层是是蛋蛋白白质质分分子子。他他把把细细胞胞膜膜描描述述为为静静态态的的统一结构。统一结构。思考：“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构模型有无不妥之处？罗伯特森提出的“蛋白质-脂质-蛋白质”三明治模型能解释膜的哪些功能？不能解释哪些功能？能解释蛋白质可以帮助物质运输，不能解释细胞的细胞的生长、膜的能解释蛋白质可以帮助物质运输，不能解释细胞的细胞的生长、膜的变形能力等。变形能力等。变形虫摄食细胞分裂细胞膜具有流动性“静态结构”三、对细胞膜的结构探索三资料2构成细胞膜的磷脂具有流动性磷脂分子的运动方式侧向扩散旋转运
15、动摆动运动伸缩震荡翻转运动旋转异构三、对细胞膜的结构探索资料3人鼠细胞融合实验过程图构成细胞膜的蛋白质具有流动性小鼠细胞人细胞细胞融合40min37杂交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三、对细胞膜的结构探索3737下下40min40min后出现了后出现了什么现象？说明什么什么现象？说明什么？资料4根据罗伯特森拍摄到的细胞膜图像，测定细胞膜的厚度为78nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍，而按照“三明治”模型，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20nm。根据电镜照片和膜厚度的证据，根据电镜照片和膜厚度的证据，你认为蛋白质和脂质应该如何分布？你认为蛋白质和脂质应该如何分布？蛋白质
16、磷脂蛋白质“蛋白质可能镶嵌在磷脂双分层之间”三、对细胞膜的结构探索资料520世纪60年代，科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结构中蛋白颗粒在磷脂双分子层中的位置生物膜中的蛋白质镶在、嵌入、贯穿于磷脂双分子层三、对细胞膜的结构探索资料61972年，辛格和尼科尔森根据新的观察和实验证据，提出细胞膜的流动镶嵌模型，并为大多数人接受三、对细胞膜的结构探索流动镶嵌模型成分基本支架蛋白质排布方式多糖结构特点功能特点脂质、蛋白质、少量糖类磷脂双分子层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形成糖蛋白或糖脂，仅位于膜外侧具有一定的流动性选择透过性细胞膜的不对称性四、流动镶嵌模型的基本内容双分子层为基本支架细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动磷脂蛋白质镶嵌、嵌入、贯穿细细胞胞膜膜 糖类（少）组分内部疏水，屏障内部疏水，屏障物质运输等物质运输等细胞表面（糖蛋白或糖脂）（糖蛋白或糖脂）识别、信息识别、信息传递等传递等运动运动运动运动结构特点：流动性结构特点：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
