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第二章 细胞的结构和生命活动
第二节 细胞——生命活动的基本单位
（细胞质膜、细胞壁）
一、细胞质膜
材料1：
19世纪末，欧文顿在研究细胞对不同物质的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞质膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。
结论：细胞质膜是由 组成。
脂质
（一）探究组成细胞质膜的成分
材料2:
20世纪初，科学家将细胞质膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞质膜不但会被脂质溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。
（注：蛋白酶只能分解蛋白质）
结论：组成细胞质膜的物质还包括
蛋白质
②蛋白质40%
①脂质50%
（主要是磷脂）
③糖类2-10%
主要成分
最好选择哺乳动物成熟的红细胞
①没有细胞壁 ② 没有细胞核 ③没有细胞器
没有其他膜结构的干扰
如何获取细胞质膜呢？
哺乳动物成熟的红细胞
高等动物细胞
高等植物细胞
1.选择实验材料
制备方法：
吸水胀破法以及差速离心法
正常形态
吸水后胀破
2.实验方法
材料3:
1925年荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞细胞质膜中提取到磷脂分子，在空气—水界面上铺成单层分子，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。
结论：细胞质膜上的磷脂分子 排列
双层
（二）探究细胞质膜的结构
亲水头部
疏水尾部
磷脂的磷酸基团“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。
磷脂分子的结构特点
细胞质膜的基本支架：磷脂双分子层
细胞质膜电镜下照片
1959年罗伯特森在电镜下发现细胞质膜显示“暗—明—暗”三条带，其 中，两侧的暗带厚约 2 nm，推测为蛋白质；中间的明带厚约 3.5 nm，推测为双层脂分子。
据此，他确认细胞质膜为脂质双分子层的“单位膜模型”
材料4:
三明治模型
冰冻蚀刻技术：将生物样品在液氮温度（-196℃）下冷冻，然后用冷刀将其断裂。断面通常沿着生物膜的脂质双分子层之间形成。然后升温经过处理后可以显示断面结构。
细胞质膜的冰冻蚀刻示意图
材料5:
1.蛋白质的分布是否均匀、对称？
2.请描述蛋白质在磷脂双分子层的排布情况
蛋白质 、 、 在磷脂双分子层中
镶在
贯穿
嵌入
镶在
嵌入
贯穿
变形虫为什么会变形呢？
人鼠细胞融合实验
1970年，科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。
荧光标记细胞
人细胞
诱导
融合
鼠细胞
40分钟后
370C
融合初期
融合后期
细胞质膜的结构特点：流动性
细胞质膜的“流动镶嵌模型”
1.细胞质膜的基本支架：磷脂双分子层
2.蛋白质排布方式：镶在、嵌入、贯穿的方式与磷脂双分子层相结合
3.糖链（糖蛋白、糖脂）：分布在细胞质膜的外表面，参与细胞信息交流
细胞质膜流动性的原因？
（三）探究细胞质膜的功能
功能1：细胞质膜能将每个细胞与周围环境分隔开，维持着
细胞内部环境的相对稳定（保护、边界）
科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。例如：用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。
原理：活细胞能够控制物质进入细胞
功能2：细胞质膜控制着细胞与周围环境的物质交换：细胞需要的营养物质通过细胞质膜从外界进入细胞；细胞内合成的激素、抗体以及细胞代谢产生的废物等物质经细胞质膜运输到细胞外
材料6：
科学家做过这样的实验：准备好含Ca2+、Mg2+、Si4+的培养液，将番茄和水稻分别放在上述培养液中培养。一段时间后，番茄培养液中的Ca2+、和Mg2+下降，水稻培养液中的Ca2+和Mg2+浓度增加。Si4+的情况刚好相反：水稻吸收大量的Si4+ ，而番茄几乎不吸收Si4+ 。
细胞质膜的功能特点：选择透过性
功能3：细胞之间的信息交流通常依靠细胞质膜上的蛋白质分子完成， 功能越复杂的细胞，细胞质膜上蛋白质的种类和数量往往越多
①相邻细胞间传递信息：
相邻细胞质膜相互接触，信号分子与受体结合传递信息
②细胞间远距离传递信息：
信号分子的传递需借助于体液，例如：一些激素可随血液循环流向全身各处，通过与靶细胞质膜上或细胞内的受体结合，作用于靶细胞
③植物相邻细胞间的信息传递：
在某些植物中，相邻细胞之间可通过胞间连丝传递信息
1.存在部位：
2.组成成分：
3.功能：
植物细胞壁具有维持细胞形态、 保护细胞内部结构等作用。
坚韧的细胞壁能 使植株抵抗重力，并在空中挺立。
二、细胞壁
植物细胞最外层
多糖（纤维素、果胶）
为什么细胞质膜是细胞的边界？
低等真菌的细胞壁成分以纤维素为主
酵母菌以葡聚糖为主
高等陆生真菌以几丁质为主。
细菌：肽聚糖、磷壁酸、脂质和蛋白质
真菌：多糖、少量的蛋白质和脂质
植物：多糖（纤维素、果胶）
细胞壁主要成分
①变形虫伸出伪足 ②精子和卵细胞的融合 ③白细胞吞噬异物
一层
细胞质膜上蛋白质的种类和数量
糖链（糖脂、糖蛋白）位于细胞质膜的外侧
思考：
1.细胞质膜是几层膜？
2.如何区分细胞质膜的内侧和外侧？
3.细胞质膜功能不同取决于何种因素？
4.细胞质膜流动性的事例
回顾：细胞质膜结构的探索历程
时间 科学实验 结论
1895 测验500多种物质后发现脂质更易通过细胞膜 膜由脂质组成
1925 细胞质膜中提取的脂质铺成的单层分子面积是膜面积的2倍 膜中的脂质有两层
1959 在电镜下看到细胞质膜的“暗亮暗” 三层结构 “蛋白质-脂质-蛋白质” 结构
20世纪60年代 冰冻蚀刻观察到蛋白质在磷脂分子中的排布状况 蛋白质可镶嵌、可贯穿，分布不均匀
1970 荧光标记人和小鼠的膜蛋白，并进行细胞融合试验 组成膜的分子具有流动性
1972年，桑格和尼克森提出“流动镶嵌模型” ...... 不断发现，不断质疑，不断完善
总结
膜物质
膜结构
膜功能
脂质（磷脂）
蛋白质
糖类
构成膜支架
镶、嵌、贯穿
主要成分
分布在膜外侧
糖蛋白
1.细胞的边界
2.控制物质进出
3.细胞识别和信息交流
组成
决定

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