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(共30张PPT)
细胞的基本结构
3.1 细胞膜的结构及功能
教学目标
1. 生命观念
（1）从系统与环境关系的角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。
（2）分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础，概述流动镶嵌模型的主要内容。
2.科学思维
（1）分析对细胞膜成分与结构的探索历程，认同科学理论的形成是一个科学精神、科学思维和技术手段结合下不断修正与完善的过程。
新课导入
细胞膜成分的探索
细胞膜
非脂溶性物质
脂溶性物质
膜是由脂质组成的
相似相溶原理
【实验1】1895年欧文顿：多种物质对膜的通透性实验，溶于脂质的物质容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。
【思考】欧文顿对细胞膜的组成成分作出怎样的推测？
细胞膜成分的探索
【实验2】科学家利用哺乳动物成熟红细胞作为实验材料，制备出纯净的细胞膜，并对细胞膜的成分进行分析，得出组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
【思考】为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？
（1）无细胞壁，细胞容易吸水涨破；
（2）无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。
如何从混合液中分离出纯度较高的细胞膜？
细胞膜成分的探索
细胞膜成分的探索
【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。
亲水的头
疏水的尾
磷脂分子的结构
水
空气
【思考】磷脂分子在空气——水界面上会怎样排布？
磷脂的元素组成C H O N P，头部亲水，尾部疏水。
细胞膜成分的探索
【实验3】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—水界面上铺成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。
【问题1】该实验得出了怎样的推论？
【问题2】细胞膜上的磷脂分子是怎样排列的？
1层细胞膜含2层磷脂分子
水
水
细胞膜成分的探索
思考：
①用其他真核细胞（除哺乳动物成熟红细胞，如鸡的红细胞）做上述实验，若细胞表面积为S，则磷脂单分子层的表面积_______2S(”大于“、”小于“、”等于“)
②用细菌细胞做上述实验，若细胞表面积为S，则磷脂单分子层的表面积_______2S(”大于“、”小于“、”等于“)
大于
等于
人的红细胞
细胞膜成分的探索
【实验4】1935年，英国学者丹尼利和戴维森发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力；由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。
【思考】以上资料说明细胞膜中还可能含有什么物质？
推测：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。
如何证明这个推测成立？
双缩脲试剂或者蛋白酶
细胞膜成分的探索
细胞膜的成分
主要由磷脂和蛋白质组成，还有少量糖类！
动物细胞还有胆固醇。
资料：神经髓鞘的蛋白质含量不仅少，而且蛋白质种类只有3种。神经髓鞘也比较简单，主要起绝缘作用。红细胞、肝细胞、大肠杆菌的细胞膜都承担着非常复杂繁多的生理功能，它们的细胞膜中蛋白质的种类和数量均较多。
细胞膜的功能主要由 决定，功能越复杂的细胞膜，
的 和 越多。
【思考】由上述材料可知，细胞膜的功能主要由哪一类物质决定？
蛋白质
蛋白质
种类
数量
对细胞膜结构的探索
【实验5】20世纪50年代电镜诞生，电镜成像的原理是电子束照射大分子物质散射度高，呈暗带；照射小分子物质，散射度低，呈亮带。罗伯特森观察细胞膜，看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
一层明层：磷脂
两层暗层：蛋白质
生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成的三层静态的统一结构（三明治模型）。
对细胞膜结构的探索
【资料】按照“蛋白质—脂质—蛋白质”模型，细胞膜的厚度应该是单层磷脂厚度的两倍，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20 nm。但是罗伯特森电镜下的细胞膜的厚度约为7～8 nm。
请根据资料指出“蛋白质—脂质—蛋白质”的不足之处并对细胞膜的结构进行合理推测
对细胞膜结构的探索
【实验6】运用冰冻蚀刻技术即用冷刀断开冰冻标本，使断裂面暴露。
蛋白质( )在磷脂双分子层中。
镶在、嵌入、贯穿
细胞膜静态模型能否解释细胞生长和变形？
对细胞膜结构的探索
【实验7】荧光染料标记人和鼠细胞表面的蛋白质后进行细胞融合实验。
结合其他实验得出结论：膜上蛋白质和磷脂分子可以运动，细胞膜具有一定的流动性
人细胞
鼠细胞
荧光标记膜蛋白
诱导
融合
370C 40分钟
对细胞膜结构的探索
【实验8】1972年辛格和尼科尔森通过新的实验依据提出了流动镶嵌模型被多数人所接受。
自主学习
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：
1.细胞膜的基本支架是什么？
2.蛋白质在细胞膜上如何分布？
3.细胞膜具有流动性的原因是什么？
4.什么叫糖被？有什么功能？
对细胞膜结构的探索
①A为_____________，是膜的基本支架；
②B为____________，镶嵌在磷脂双分子层中：有的___在表面，有的部分或全部______，有的______磷脂双分子层；
③细胞膜具有______性：磷脂分子侧向自由移动，大多数蛋白质可以运动；
④糖类和蛋白质结合形成C( )，与脂质结合成D( )，这些糖类叫作_______，和细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有关。
磷脂双分子层
蛋白质
镶
嵌入
贯穿
流动
糖蛋白
糖脂
糖被
A
B
C
D
流动镶嵌模型的主要内容
对细胞膜结构的探索
【提出假说】细胞膜结构的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先根据已有的知识信息，提出解释某一生物学问题的一种假说，再进一步观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，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！
【科学方法】
对细胞膜结构的探索
下列哪些可以体现膜流动性？
1.胞吞与胞吐：胞吞、胞吐：草履虫变形虫等单细胞动物的摄食、白细胞吞噬细菌、大分子的分泌；
2.变形虫运动：（伸出伪足）
3.细胞融合：精卵形成受精卵；细胞杂交（人、鼠细胞融合）
4.温度改变膜的厚度；
5.动物细胞的膨胀、收缩。
影响因素：
主要受温度 影响，在适当的范围内，随外界温度升高， 膜的流动速度 加快，超 出一定范围，导致膜的结构 破坏 。
细胞膜的功能
将生命物质与外界环境分隔开，使细胞成为一个相对独立的系统，细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。
1.将细胞与外界环境分隔开
电子显微镜下的细胞膜
细胞膜的功能
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。
死 细 胞
活 细 胞
该实验表明细胞膜具有什么功能？
细胞膜的功能
不需要、有害的物质
（如细菌、病毒等）_____________
2.控制物质进出细胞
细胞膜的控制作用是相对的
细胞
营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）
废物
（CO2、尿素等）
不容易进入
抗体、激素等
细胞合成并分泌
细胞代谢产生
（DNA等）
×
细胞膜的功能
细胞壁具有全透性，无法在细胞壁内制造一个稳定的内部环境，因此细胞壁不是细胞的生命系统的边界。
细菌细胞壁
肽聚糖
植物细胞壁
纤维素和果胶
真菌细胞壁
几丁质
☆溶菌酶可水解肽聚糖而不能水解几丁质，所以溶菌酶能杀死细菌，却对真菌基本没作用。
细胞膜的功能
细胞膜的功能特性—选择透过性实例
植物根对矿质元素的选择性吸收
肾小管重吸收葡萄糖
小肠的吸收等
可利用细胞液有颜色的植物组织，将其放入无色溶液中，然后用高温、强酸或强碱处理，观察处理前后有无溶液颜色的变化。
将种子切开，放入红墨水中，胚不被染红，而胚乳(死细胞)被染红。
有的可进，有的不能进
细胞膜的功能
流动性和选择透过性的关系
区别：流动性是生物膜的结构特点，
选择透过性是生物膜的功能特性。
联系：流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能 表现出选择透过性。
流动性原因——构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的；
选择透过性原因——膜上转运蛋白的种类和数量。
根本原因：遗传物质决定
细胞膜的功能
手被烫到，为什么大脑皮层会产生“痛”觉 ？鼻子接触鲜花，为什么大脑皮层能产生“香”“臭”的感觉？
这体现细胞间可以进行什么？其依赖细胞的什么结构？
细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流
体
液
的
传
送
内分泌细胞
分泌的激素
与靶细胞膜上的受体结合，将信息传递给靶细胞
靶细胞
靶细胞
（1）间接交流：细胞分泌化学物质（如激素），通过膜表面的受体传递信息
细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流
靶细胞
发出信号的细胞
与膜结合的信号分子
膜上接受信号分子的受体(专一性)
例如，精子和卵细胞之间的识别和结合。
演示
（2）直接交流：细胞膜的接触
只有同种生物的精子和卵细胞能够识别和结合。
细胞膜的功能
思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？
胞间连丝
通道交流不需要细胞膜上的受体
（3）通道交流：如胞间连丝
3.进行细胞间的信息交流
课堂小结
细 胞 膜
成分与结 构
功 能
2.控制物质相对进出
3.信息交流
1.将细胞与外界分隔
脂 质
蛋白质
糖 类
磷脂双分子层-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）
再见，谢谢！
细胞的基本结构

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