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第2章 细胞的结构与功能
第一节 质膜
第1课时 质膜的结构与功能
教学目标
核心素养
针对与细胞结构、功能相关的现象提出问题，对细胞的结构进行观察，并通过实验探究和资料收集来获得证据，分析细胞结构与功能之间的关系。
通过资料分析说出膜组成成分的生理作用，结构和功能的关系，建构质膜模型。
说出植物细胞壁的组成和生理作用。
探讨质膜结构模型，认同生物体结构与功能相统一的生物学观点，树立辩证唯物主义观点。
学会通过实验探究和资料收集来获取证据。
质膜控制物质进出
质膜具有一定的流动性
质膜参与细胞间的信息交流
细胞壁
验证酵母菌细胞质膜的功能
目录
CONTENTS
质膜的应用
科学家用微细的探针向细胞内刺入时，看到细胞表面出现凹陷，同时还感受到了阻力。一旦针尖刺破细胞,进到细胞内部,阻力就随之消失了。这表明细胞表面的确存在一层薄膜，这层膜被命名为质膜( plasma membrane)，也就是我们所说的细胞膜。质膜有什么特性和功能呢
【新课导入】
一、质膜具有一定的流动性
资料1. 科学家发现脂溶性的物质更易进入根毛细胞。后来，科学家对哺乳动物的成熟红细胞和其他几种细胞的质膜进行成分分析，得到表2-1所示结果。科学家将人红细胞质膜中的磷脂提取出来，在空气-水界面上铺成单分子层，测得其所占面积约是红细胞表面积的2倍。
通过资料阅读，寻找证据：
1. 质膜的成分
【问题1】质膜的组成成分是什么？质膜中含有几层磷脂分子，脂溶性物质更易进入细胞的原因是什么？
质膜的主要成分是脂质和蛋白质，其中脂质中磷脂含量最多，还有少量的糖类。动物细胞中还有一定量的胆固醇。
质膜由双层脂质分子构成。
根据物质相似相溶的特性。
1. 质膜的成分
资料2.电镜照片显示出质膜具有3层结构：两侧着色较深，称为暗带，平均厚度约为2nm；中间层着色较浅，称为亮带，厚度约为3.5nm。利用冷冻蚀刻电镜技术观察质膜的断裂面，可以看到蛋白质像鹅卵石一样镶嵌在质膜中。
红细胞质膜的透射电镜照片
冷冻蚀刻电镜技术观察细胞质膜断裂面示意图
2. 蛋白质的分布
【问题2】资料2中的质膜电镜观察结果说明蛋白质分子在质膜中怎样排布的？它们可能承担哪些功能？
蛋白质在膜中的分布是不对称的，蛋白质镶嵌、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。它们可能是物质进出细胞的载体。
2. 蛋白质的分布
资料3.科学家用荧光分子标记细胞的膜蛋白，然后用高能激光来照射质膜的某一区域，该区域内的荧光分子发生不可逆的破坏，这一区域称为光漂白区，继续观察，可以发现光漂白区逐渐重新出现荧光。
质膜荧光漂白恢复实验示意图
3. 质膜的结构特点
【问题3】资料3中光漂白区重新出现荧光的原因是什么？
质膜是静态的还是有一定流动性的？
细胞膜上的蛋白质组分是呈流动状态的。
说明质膜具有流动性（结构特点）。
3. 质膜的结构特点
4. 磷脂
质膜的基本骨架：
亲水头部
疏水尾部
组成元素：
C、H、O、N、P
磷脂分子包含1个磷酸基团和含氮碱基组成的“头部”是极性、亲水的，由2条脂肪酸长链形成的“尾部”是非极性、疏水的。
5. 流动镶嵌模型
流动镶嵌模型的内容：
质膜中的磷脂分子头部向外，尾部相对，排列成连续而闭合的磷脂双分子层（简称脂双层），构成了质膜的基本骨架。
各种各样的蛋白质分子，有的嵌入或者贯穿脂双层，有的结合在膜的表面，是质膜功能的主要承担者。
脂双层是可流动的，而大多数蛋白质分子也是可以运动的，因此质膜具有一定的流动性。
1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了细胞膜的流动镶嵌模型，奠定了生物膜结构和功能的基础。
质膜的外表面还具有呈链状的寡糖分子。糖链或者与膜蛋白连接形成糖蛋白，或者与磷脂分子连接形成糖脂。
糖蛋白可以介导细胞间或细胞与胞外基质间的识别、黏附等，众多的糖链还可以作为细胞的保护性屏障。
动物细胞质膜的脂双层中包埋有胆固醇分子，胆固醇能够调节质膜的流动性，增加质膜的稳定性。
5. 流动镶嵌模型
质膜的流动性的生理意义（体现流动性的实例）：细胞的生长、分裂、运动、分泌、内吞和细胞间的融合等生命活动的实现都依赖于质膜的流动性。
真核细胞内部存在由膜围绕构建的细胞核和线粒体、叶绿体等细胞器。核膜和各种细胞器膜与质膜具有共同的结构特征，它们统称为生物膜（biomembrane）。
5. 流动镶嵌模型
思考：根据结构与功能相适应的原理，质膜具有哪些功能？
二、 质膜控制物质进出
质膜控制物质进出
细胞内、外都是水溶液环境，质膜脂双层内部的疏水区域能够阻挡水溶性物质随意进出细胞，而众多与物质转运有关的蛋白质则能够控制物质进出，维持细胞内部环境的相对稳定。
质膜具有控制物质进出的功能，体现了质膜具有选择透过性的功能特点。
作为最基本的生命系统，细胞是如何维持其内部成分和结构的相对稳定性及有序性的？这与其成分之间有什么关系？
质膜控制物质进出
为什么SARS病毒、HIV病毒等又可以侵入人体细胞呢？
流感病毒入侵细胞
质膜的控制作用是相对的，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、细菌也能侵入细胞，使生物体患病。
三、质膜参与细胞间的信息交流
质膜参与细胞间的信息交流
每个细胞都不是孤立存在的，它们除了不断地与外界环境发生着
物质交换，还发生着信息交流。细胞之间的信息交流方式多种多样。
精子和卵细胞，可以通过质膜表面的信号分子（糖蛋白）进行识别和结合，达到信息交流的目的。
细胞分泌的化学物质（如激素）随血流到达全身各处，与靶细胞的质膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。
高等植物细胞间通过胞间连丝相互连接形成通道，完成信息交流。
综上所述：细胞都有质膜包裹，质膜将细胞与其环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流。
四、 细胞壁
1. 细胞壁的成分
植物
真菌
细菌
纤维素和果胶
壳多糖（几丁质）
肽聚糖
联系生活：
事例1、青霉素为什么能杀菌？
青霉素抑制细菌合成肽聚糖。因为不能合成细胞壁物质，细菌就不能生长和繁殖，所以青霉素能杀菌。
事例2、参天大树为什么能挺立？
靠细胞壁的支撑、支持作用。
2. 细胞壁的作用
细胞壁的作用：保护、支持。
五、质膜的应用
质膜的应用
脂质体既可用于研究特定膜蛋白的功能，又可以作为运载体，将药物或DNA分子运送到细胞内。
可用于海水淡化处理、肾功能衰竭患者的血液透析治疗、食品工业中浓缩果蔬汁和酱汁的制作等。
破坏掉艾滋病患者T淋巴细肥的CCR5基因，对质膜进行改造，有望治愈艾滋病。
01
02
03
01
脂质体
02
人工生物膜
03
治疗艾滋病
六、验证酵母菌细胞质膜的功能
验证酵母菌细胞质膜的功能
一、目的要求
1.利用台盼蓝染色法检测细胞活性。
2.比较酵母菌死细胞和活细胞的质膜透性。
3.阐明质膜具有控制物质进出的功能。
正常活细胞的质膜能够阻止台盼蓝染料进入细胞。细胞损伤或死亡后，质膜的选择透过性丧失，台盼蓝可进入细胞，使细胞呈现蓝色。
二、实验原理
二、方法步骤：
验证酵母菌细胞质膜的功能
配置、培养
分组
染色
观察得结论
用天平称取2g干酵母，加到48mL质量分数为5%的葡萄糖溶液中，在25~35℃的环境中培养12h。
二、方法步骤：
验证酵母菌细胞质膜的功能
配置、培养
分组
染色
观察得结论
将培养好的酵母菌菌液平均分成两份，其中一份标记为A组，用酒精灯煮沸5min；另一份标记为B组，不进行处理。
二、方法步骤：
验证酵母菌细胞质膜的功能
配置、培养
分组
染色
观察得结论
从A组和B组酵母菌菌液中各取出9mL，分别与1mL质量分数为0.4%的台盼蓝染色液混合。
二、方法步骤：
配置、培养
分组
染色
观察得结论
在与染色液混合后3min内，分别在显微镜下观察A组和B组酵母菌的颜色。
验证酵母菌细胞质膜的功能
1. 若将细胞膜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图是（ ）
2. 白细胞可以吞噬整个病菌，这一事实说明细胞膜（ ）
A. 具有选择透过性 B. 具有全透性 C. 具有一定的流动性 D. 具有保护作用
检测评价
A
C
3. 下面有选择透过性细胞膜的一组细胞是（ ）
①食用的糖醋蒜的细胞 ②蚕豆叶的表皮细胞 ③植物的根毛细胞
④人口腔上皮细胞 ⑤用盐酸解离的洋葱根尖细胞
A. ①②③ B. ②③⑤ C. ①④⑤ D. ②③④
4. 细胞膜与其完成各种生理功能极为重要的结构特点是（ ）
A. 磷脂排列成双分子层 B. 蛋白质分子覆盖或镶嵌于磷脂双分子层
C. 两侧膜物质分子排列不对称 D. 膜物质具有一定的流动性
检测评价
D
D
质膜
结构组成
结构特点
功能特点
一定的流动性
选择透过性
脂双层
膜蛋白
决定
课堂小结
谢谢观看！

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