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第3章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能
讨论：
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。
1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？
具有控制物质进出细胞的功能。
问题探讨
台盼蓝不是细胞需要的物质，活细胞的细胞膜具有选择透过性，死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。
一个国家有陆地、海域、领空的边界；皮肤和黏膜是人体的边界。边界的存在对于维持国家及机体的稳定至关重要！
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。
细胞膜在细胞的生命活动中起什么作用呢？
一、细胞膜的功能
原始海洋景观
意义： 膜的出现至关重要，它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始细胞，成为相对独立的系统，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
2、控制物质进出细胞
细胞内成分
抗体、激素、代谢废物
营养物质
细胞膜的控制作用具有相对性
营养物质
抗体
代谢废物
环境中一些对细胞有害的物质、细菌、病毒等一定不能进入细胞吗？
不需要的物质
有用成分如，核酸
细胞膜的功能特点：选择透过性
激素
内分泌细胞的激素（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。
受体
信息分子
内分泌细胞
靶细胞
激素
受体
3、进行细胞间的信息交流
方式一：通过细胞分泌化学物质间接传递信息。
方式二：通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息。
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
例如，精子和卵细胞之间的识别和结合。
一、细胞膜的功能
一、细胞膜的功能
3、进行细胞间的信息交流
胞间连丝
相邻两细胞之间形成通道，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胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。
方式三：相邻细胞通过通道传递信息。
３种方式
（2）物质传递
细胞膜信息交流3种方式
（1）接触传递
（3）通道传递
3.进行细胞间的信息交流
2.控制物质进出细胞
一、细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开
【实验分析】
【实验一】将新鲜的红玫瑰花瓣分成等量的两组，一组放入蒸馏水中浸泡，一组放入蒸馏水中加热，结果是没有加热的一组蒸馏水不变色，而加热的一组蒸馏水出现红色。
（1）以上实验说明细胞膜具有 的功能，实验一产生的原因是红玫瑰花瓣活细胞中的红色色素 通过细胞膜进入蒸馏水，而加热杀死的玫瑰花瓣细胞，其细胞膜失去 ，红色色素进入蒸馏水。
控制物质进出
不能
控制物质进出细胞的功能
【实验分析】
【实验二】将玉米籽粒从中部纵切成两半，每一半都含有一部分胚和胚乳。其中一半加热煮熟，另一半不进行加热处理，然后将它们放入红墨水中浸泡，10min后取出用自来水冲洗表面的浮色。结果是：加热煮熟的一半籽粒的胚是红色的，而没有加热处理的一半籽粒的胚是无色的。
（2）实验二产生的原因是红墨水是细胞不需要的物质， 通过活细胞的细胞膜进入细胞，而加热煮熟的一半籽粒的胚已经死亡，死细胞的细胞膜 控制物质进出细胞的功能，所以红墨水能够进入死细胞内，使其被染色。
不能
无
判断常考语句，澄清易混易错：
（1）细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入细胞，而对细胞有害的物质则不能进入 （　　）
（2）植物细胞之间的胞间连丝具有物质运输的作用 （　　）
（3）细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构 （　　）
细胞膜的功能
细胞膜的成分和结构
决 定
？
我是欧文顿，经过上万次
实验我发现……
细胞膜
非脂溶性物质
脂溶性物质
提出假说：膜是由脂质组成的
资料1：
1895年，欧文顿实验
哈哈，熟人，请进请进
哼，不熟，免进
相似相溶原理
二、对细胞膜成分的探索
2. 20世纪初，科学家利用哺乳动物成熟的红细胞制备出细胞膜，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。
哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和线粒体等众多的细胞器。
尾部
疏水端
头部
亲水端
对磷脂分子排布方式的探索
磷脂分子结构式
磷脂分子示意图
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可能是怎样排布的呢？
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
Year
1925年
1895年
实验：
用丙酮从人的红细胞中提取出脂质，在空气--水界面铺成单分子层。
细胞膜结构的探索
（荷兰）戈特和格伦德尔
空气
水
空气
水
s
s
红细胞膜
笔记 S单层= 2S细胞膜材料：
哺乳动物成熟红细胞/原核生物
（无核膜、无细胞器膜）
S单层= 2S红细胞膜
空气
水
s
s
细胞膜
核膜
细胞器膜
S单层＞ 2S细胞膜
鸡红细胞、人口腔上皮细胞
实验现象：S单层磷脂 = 2S红
细胞膜结构的探索
实验结论：细胞膜中的脂质分子必然
排列为 连续的两层！
【思考】细胞膜上两层磷脂分子如何排布
磷脂双分子层的排布
二、对生物膜成分的探索
细胞膜内外两侧的环境
请画出两层磷脂分子在水环境中的排列情况。
细胞核
细胞膜
组织液
细胞内液
血液
内侧
外侧
细胞膜
水环境
水环境
双层磷脂分子
已知细胞膜中有磷脂、胆固醇，且磷脂呈双层排列，还会不会存在其他物质？
水
水
水
水
Year
1925年
1895年
细胞膜结构的探索
1935年
(英国)丹尼利和戴维森
结论或假说：
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质
研究细胞膜的张力，他们发现细胞的表面张力明显低于油水界面的表面张力。
蛋白质会降低
表面张力
P42最后1段
时间 （人物） 实验依据 结论或假说
1895年，欧文顿 对植物细胞进行通透性的实验，发现可以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
20世纪初 对哺乳动物红细胞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，其中磷脂的含量最多
1925年，戈特和格伦德尔 将从人的红细胞中提取的脂质铺成单层的分子层，其面积是红细胞表面积的两倍 细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层
1935年，丹尼利和戴维森 细胞的表面张力明显低于油水界面的表面张力 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
二、细胞膜的成分
脂质
约占50%
磷脂最丰富
约占40%
蛋白质
行使功能
占2%—10%
糖类
少量
主要
动物细胞还有少量胆固醇
细胞膜的成分与功能的关系？
蛋白质的种类和数量越多，细胞膜的功能越复杂。
人物：罗伯特森
电镜下发现： 三层结构
暗—亮—暗
蛋白质—脂质—蛋白质
细胞膜结构电镜照片
二、对细胞膜结构的探索
静态的统一结构
提出假说：
所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，他把细胞膜描述为静态的统一结构
三明治模型
蛋白质
脂质
蛋白质
P43第2段
暗
暗
亮
大分子
大分子
小分子
分子量小的物质透光率大，反之，透光率小
细胞膜的结构的电镜照片
脂质
蛋白质
蛋白质
把生物膜描述为静态的结构不能解释哪些现象：
变形虫的变形运动
细胞的生长
白细胞吞噬细菌
受精时细胞融合
……
2.1970年人鼠细胞融合实验
荧光标记法
人细胞
小鼠细胞
细胞融合
正在融合的细胞
37℃
40min
红色荧光染料标记的膜蛋白
绿色荧光染料标记的膜蛋白
融合细胞
细胞膜具有流动性。
结论？
判断常考语句，澄清易混易错：
（1）构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪、胆固醇 （　　）
（2）罗伯特森在高倍显微镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构 （　　）
（3）罗伯特森提出的细胞膜的静态结构模型不能解释细胞的生长现象 （　　）
细胞膜的主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成，细胞膜具有一定的流动性。
静态的统一结构
磷脂分子层的排布
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，被多数人认同。
观察模型示意图、阅读教材回答问题
1、生物膜的主要成分？
2、生物膜的基本支架？
3、蛋白质在脂质上的分布方式有哪些？
4、糖被的功能？
5、生物膜的结构特点？
6、生物膜的功能特点？
具有一定的流动性
具有选择透过性
1.发 现 者：辛格和尼科尔森
2.化学组成：主要是磷脂分子和蛋白质分子
流动镶嵌模型
P44第2段
磷脂双
分子层
磷脂分子
蛋白质分子
糖蛋白
糖脂
糖类
细胞外
细胞内
笔记：有糖蛋白一侧
三、流动镶嵌模型
人物：辛格和尼科尔森
笔记：1层细胞膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子
1、构成细胞膜的基本支架：磷脂双分子层
2、蛋白质：镶在、嵌入、贯穿磷脂双分子层
3、大多数蛋白质和磷脂都是可以运动的
镶在
贯穿
嵌入
笔记（课本）
三、流动镶嵌模型
P45第1，2段
细胞膜的结构特性
：具有一定的流动性
（1）磷脂双分子层是可以自由运动的；
　　
（2）大多数的蛋白质分子也是可以运动的。
(3)胆固醇分子提供了一定的刚性
笔记：细胞膜具有流动性主要原因：
磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的
细胞膜的特性
（1）糖蛋白或糖脂分布在细胞膜外
（2）磷脂分子内外两层所含的蛋白质种类和数量
4、细胞膜内外具有不对称性 笔记
功能多样性的原因：
蛋白质种类和数量不同。
2.细胞膜的结构特点：具有一定的流动性
1.细胞膜的功能特点：选择透过性
笔记
细胞壁
成分：纤维素和果胶
功能：支持和保护
特点：全透性 （笔记）
细胞壁没有生命，
不属于细胞的边界。
植物 细菌 真菌
成分
功能 纤维素和果胶
肽聚糖
几丁质
保护、支持
四、流动镶嵌模型的基本内容
？
磷脂双分子层
细胞膜的基本支架？
内部是磷脂分子的？
水溶性分子或离子不能自由通过，因此磷脂双分子层具有 作用。
磷脂双分子层
疏水端
屏障
四、流动镶嵌模型的基本内容
？
糖蛋白
糖类与蛋白质结合形成？
糖类与脂质结合形成？
糖蛋白
糖脂
分布？
细胞膜的外表面
这些糖类被称为？ 有何作用？
糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。
A
B
外侧
细胞膜的结构具有什么特点？
具有流动性
细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。
细胞膜
结构
功能
小结
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间信息交流
1.将细胞与外界分隔
脂 质
蛋白质
糖 类
磷脂双分子层
镶、嵌、贯穿
糖蛋白、糖脂
功能特点
结构特点
选择透过性
具有一定的流动性
判断常考语句，澄清易混易错：
（1）向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个孔洞 （　　）
（2）构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的 （　　）
（3）细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜 （　　）
（4）糖被在细胞膜上呈对称分布 （　　）

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