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第3章 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。
第1节 细胞膜的结构及功能
本节核心问题
1
细胞膜有哪些主要功能？
2
流动镶嵌模型的基本内容是什么？
3
通过对细胞膜成分和结构探索过程分析，你对科学的过程和方法有哪些领悟？
国家的边界：边防线等
人体的边界：皮肤和黏膜
细胞的边界：细胞膜
（质膜）
细胞质
纤毛
细胞膜
细胞壁
鞭毛
核糖体
拟核
思考：细胞的边界为什么是细胞膜而不是细胞壁？
细胞壁的作用是维持细胞形状,具有全透性，并不能控制物质进出细胞,所以不是真正的边界。
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。
无机小分子
有机小分子
火山爆发
光照、闪电
有机大分子
“团聚体”
出现细胞膜
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。
推测的原始海洋景观图
功能一：将细胞与外界环境分隔开
资料1：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。
【思考】为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
资料2：
【思考】为什么用凉水洗苋菜水不变色，而炒或者煮汤汁都会变红？可能原因是什么，这一现象与细胞膜的功能有什么关系？
问题探讨
需要的营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）
抗体、激素等
细胞合成并分泌
一、 细胞膜的功能
功能二：控制物质进出细胞
不需要、有害的物质（如细菌、病毒等）
细胞膜的功能特性：选择透过性
细胞膜的控制作用是相对的
细胞代谢产生
废物
（CO2、尿素等）
有用的成分
核酸等
可
不易
可
不可
问题探讨
资料：施莱登和施旺在细胞学说中强调“细胞既是一个相对独立的单位，又和其他细胞构成的整体起作用”。由此说明多细胞生物体的生命活动必须依赖于细胞之间的协调配合才能完成。
【思考】细胞之间是如何实现协调配合的？
【思考】细胞之间信息交流的方式有哪些？
功能三：进行细胞间的信息交流
细胞分泌化学物质间接传递信息
受体
信号分子
化学本质：糖蛋白、糖脂
作用：接受激素等化学物质信号
特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）
受体
一、 细胞膜的功能
发出信号的细胞
靶细胞
与膜集合的信号分子
精子和卵细胞之间的识别和结合
细胞膜直接接触传递信息
一、 细胞膜的功能
功能三：进行细胞间的信息交流
形成通道，传递信息
是否需要信号分子和受体？
相邻两个细胞之间形成 ，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。
例如，高等植物细胞之间通过_________ 相互连接，也有信息交流的作用。
胞间连丝
通道
胞间连丝
一、 细胞膜的功能
功能三：进行细胞间的信息交流
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、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
？
一、 细胞膜的功能
1 梳理出各科学家做了那些实验？得出了什么结论？
2 磷脂分子有什么特点？细胞膜是由磷脂双分子层构成的原因做 出分析？
3 说出细胞膜的组成成分及组成元素。
任务一：根据P42“思考与讨论”完成下列问题
二、细胞膜成分的探索
结构图
模型
示意图
亲水“头部”
疏水“尾部”
思考·讨论
空气
磷脂分子排列为单分子层
根据磷脂分子的特点，推测磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？
思考·讨论
水
水
A
水
水
B
水
水
C
亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水
在水中形成的磷脂双分子层模式图
水
水
细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中怎样排列为两层呢？
二、细胞膜成分的探索
科学家
实验
结论
欧文顿
科学家
戈特、格伦德尔
丹尼利、戴维森
用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验
现象：溶于脂质的物质，更容易通过细胞膜
细胞膜是由脂质组成的
科学家利用哺乳动物的红细胞，制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。
组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，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。
细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层。
研究细胞膜张力，发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。由于人们已经发现了油脂表面如果附有蛋白质成分，则表面张力会降低
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
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 外膜 线粒体
内膜
蛋白质/% 20 49 59 67 52 76
脂类/% 79 43 35 33 48 24
糖类/% 少 8 2.9 少 少 少
二、细胞膜成分的探索
问题：脂质、蛋白质、糖类是如何组成细胞膜的呢？
细胞膜 成分
脂质(50%)
蛋白质(40%)
少量的糖类(2%~10%)
磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇
重要的功能作用，功能越复杂的细胞膜，种类和数量越多
二、细胞膜成分的探索
小结
细胞膜元素
C H O N P
对细胞膜结构的探索
2
1 梳理出各科学家做了那些实验？得出了什么结论？结论是否一定正确？
2 细胞膜在结构具有什么特点？为什么？
3 流动镶嵌模型的基本内容有哪些？
任务二：阅读P43 完成下列问题
三、细胞膜结构的探索
物理学家将细胞膜冰冻处理后用冷刀断开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面， 复膜后在电镜下观察断裂面的形态结构。（冰冻蚀刻显微技术）
蛋白质镶嵌、嵌入或贯穿于磷脂双分子层中。
体现了膜结构内外的不对称性，不同上述蛋白质排列结构
图3-2 冰冻蚀刻电镜技术观察的蛋白质分布模型
发现：
实验：
三、细胞膜结构的探索
时间：1972年
人物：辛格和尼科尔森提出生物膜模型——流动镶嵌模型，为多数人所接受。
三、细胞膜结构的探索
任务三：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？
4.什么叫糖蛋白？有什么功能？
流动镶嵌模型的基本内容
细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成。
磷脂双分子层构成膜的基本支架。其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能通过，因此具有屏障作用。
蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂分子层中：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。这些蛋白质在物质运输方面由重要作用。
流动镶嵌模型的基本内容
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
组成
细胞膜具有流动性。（结构特性）
结构
特点
细胞膜外表面，有糖类分子与蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。糖被在生命活动中具有重要功能，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。
蛋白质
胆固醇
磷脂分子
磷脂双分子层
糖蛋白
糖脂
细胞膜（质膜）
流动镶嵌结构模型
将细胞和外界环境分开
控制物质进出
（选择透过性）
进行细胞间的信息交流
磷脂双分子层构成膜的基本支架
蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中
流动性
结构特性
磷脂
蛋白质
糖类
功能
成分
糖被
主要内容
普遍认可 的结构模型
构成
主要和贯穿型蛋白质有关
课堂小结

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