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第三章 细胞的结构
第1节：细胞膜的结构与功能
细胞膜的结构与功能
细胞膜的功能
细胞膜成分和结构的探索
01
02
一个国家有陆地、 海城、领空的边界;使人体内部与外界分隔的皮肤和黏膜，是人体的边界。系统的边界对系统的稳定至关重要。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
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
问题探讨
探究一
细胞膜的功能
情境一
观察下列实验结果，分析细胞膜的功能。
用显微注射器将色素伊红注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能逸出细胞。
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。
被台盼蓝染色的死细胞
活细胞
将 ,使细胞成为_________的系统，保障细胞_________的相对稳定。
相对独立
内部环境
细胞与外界环境分隔开
分析细胞膜的功能
【任务1】
控制物质进出细胞(控制作用是相对的)
进行细胞间的信息交流。
营养物质
废物
分泌物
细菌、病毒、有害物
控制作用是相对的
阅读课本P40-41,总结细胞膜的功能有哪些？
细胞间的3种信息交流方式
(1)图A表示通过细胞分泌的化学物质，随①运输到达全身各处，与靶细胞表面的②______结合，将信息传递给靶细胞
受体
(2)B表示通过相邻两细胞的__________,使信息从一个细胞传递给另一个细胞,图中③表示__________________,请举例:______________________________ ；
细胞膜接触
与膜结合的信号分子
精子和卵细胞之间的识别和结合
A
B
C
内分泌细胞
激素
①
②
③
④
发出信号的细胞
靶细胞
分析细胞膜的功能
【任务1】
(3)图C表示相邻两植物细胞之间形成______，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞；
(4)由以上分析可知：在多细胞生物体内，各个细胞之间都维持功能的协调，才能使生物体健康地生存。这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也有赖于信息的交流，这种交流大多与________________有关。
细胞膜结构
通道
细胞间的3种信息交流方式
A
B
C
内分泌细胞
激素
①
②
③
④
发出信号的细胞
靶细胞
分析细胞膜的功能
【任务1】
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
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
总结：
注意：
三种信息交流了的方式均发生于细胞与细胞之间，而不是细胞内部
分析细胞膜的功能
【任务1】
探究二
细胞膜成分和结构的探索
情境二
科学家对生物膜成分、结构、功能的研究，经历了漫长的探索历程，涉及了众多科学家的贡献和技术的革新。以下是对细胞膜结构探索的详细回顾
吸水胀破
时间 科学家或实验 结论
1895年 对植物细胞的通透性进行实验，发现溶于 的物质容易穿过细胞膜 细胞膜是由 组成的。
--- 科学家分高出 成熟红细胞的细胞膜，进行化学分析 组成细胞膜的脂质有 和
，其中 含量最多
1925年 戈特和格伦德尔提取人红细胞中的脂质铺展成单分于层，其面积为红细胞表面积的 倍 细胞膜中的磷脂分子必然为
连续排列的 层
1935年 丹尼利和戴维森发现,细胞的表面明 显低于油—水界面的表面张力 细胞膜处含脂质分子外，
可能还附有 。
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
欧文顿
脂质
2
脂质
磷脂
胆固醇
磷脂
两
蛋白质
阅读课本P42,总结完成下列表格
哺乳动物
张力
细胞膜的种类 主要成分含量 蛋白质 脂质 糖类
成熟的红细胞膜 42% 53% 5%
肌细胞膜 36% 60% 4%
小肠绒毛上皮细胞膜 50% 44% 6%
许多有关细胞膜化学组成的资料 ,都来自细胞膜(尤其是红细胞膜) 的研究 。下表是猪的几种细 胞的细胞膜组成成分 ,回答问题:
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
(1)我们常用猪成熟的红细胞作为细胞膜制备的材料 ,可否用鸡的红细胞作为细胞膜制备的材料呢
不可以。鸡不是哺乳动物,其红细胞内含有细胞核和众多的细胞器,不易获得较纯净的细胞膜。
(2)小肠绒毛上皮细胞膜蛋白质含量最高 ,功能也最复杂 ,这说明什么
说明蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用。功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类与数量就越多。
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
磷脂分子的结构如图所示
结构图
模型
示意图
【磷脂】是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子。磷酸“头部”是亲水的，脂肪酸“尾部”是疏水的。
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
(3)若细胞内外均为水环境 ,细胞膜中的磷脂分子应如何分布 若细胞中的脂肪颗粒由磷脂分子包裹 ,磷脂分 子又如何分布 请分别画图表示。
苯等疏水环境
水
水
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
脂质
蛋白质
少量的糖类
（50%）
（40%）
（2%~10%）
功能越复杂的细胞膜
蛋白质种类和数量越多
磷脂（主要）
胆固醇（动物细胞膜）
细胞膜的成分
分析比较数据，结合教材P43第一段：概括细胞膜成分的异同
C、H、O
+N
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
阅读课本P43-P44,总结完成下列表格。
时间 科学家或实验 结论
1959年 罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的 的三层结构 所有细胞膜都由 ，
且为 的统一结构。
1970年 科学家用荧光染料标记小鼠和人细胞表面的 ，进行融合实验细胞 细胞膜具有 。
1972年 辛格和尼科尔森通过新的观察和实验证据提出 提出 模型。
模型的建立与修正——细胞膜结构的探索
【任务3】
静态
暗—亮—暗
蛋白质—脂质—蛋白质
蛋白质
静态
流动镶嵌模型
罗伯特森该模型可以解释细胞的哪些功能？不能解释哪些现象？
蛋白质在细胞膜两侧可以帮助细胞进行物质运输等，但是错误的将细胞膜描述为静态统一的结构，无法解释细胞的生长和分裂、变形虫的运动、受精时细胞融合等。
模型的建立与修正——细胞膜结构的探索
【任务3】
1970年，用不同颜色荧光染料分别标记人的细胞和鼠的细胞，然后将人—鼠细胞融合，一段时间后,不同颜色的荧光染料均匀分布在融合细胞膜表面。
通过人—鼠细胞融合的结果，可以得出什么结论？
细胞膜具有流动性
分析细胞膜中蛋白质分子的排布特点
模型的建立与修正——细胞膜结构的探索
【任务3】
阅读教材P44—P45关于流动镶嵌模型的基本内容，回答下列问题：
细胞膜的基本支架是什么？
蛋白质在细胞膜上如何分布？
细胞膜具有流动性的原因是什么？
什么叫糖蛋白、糖脂、糖被？
糖被有什么功能？
流动镶嵌模型的基本内容
【任务4】
A
B
C
(1)图中A
名称：______________
作用：膜的__________
特点：______________
磷脂双分子层
可侧向自由移动
基本支架
(2)图中B
名称：___________
三种位置
镶在磷脂双分子层表面
部分或全部______磷脂双分子层中
______于整个磷脂双分子层
特点：大多数蛋白质分子是可以______的
蛋白质分子
嵌入
贯穿
运动
流动镶嵌模型的基本内容
【任务4】
A
B
C
名称：
位置：细胞膜的____表面
作用：与细胞表面的____、细胞间的________等功能有密切关系
(3)图中C
外
识别
信息传递
(4)结构特点
特点：
具有流动性
原因：
组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质大都是运动的
流动镶嵌模型的基本内容
【任务4】
糖类分子(糖被),能和蛋白质结合(糖蛋白)或与脂质结合(糖脂)
思考：既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？（P45）
①水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；
②膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。
流动镶嵌模型的基本内容
【任务4】
癌症——21世纪的“第一杀手”
细胞膜的组分并不是不可变的，如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降，产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。
与生活的联系
构建网络
细胞膜
功能
成分与结构
特点
将细胞与外界分隔
控制物质相对进出
信息交流
脂质：
蛋白质：
糖类：
磷脂双分子层一基本支架
镶、嵌、贯穿
糖蛋白
功能特点:
结构特点:
(选择透过性)
(流动性)

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