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(共40张PPT)
第3章第1节 细胞膜的结构和功能
每个国家都有自己的边界，人体也有自己的边界，细胞的边界又是什么呢？
问题探讨
细胞膜作为细胞的边界，在生命活动中起什么样的功能？
细胞膜，也叫质膜。
原始海洋
膜的出现对生命起源过程至关重要
细胞膜保障了细胞__________的相对稳定。
内部环境
使细胞成为___________的系统。
相对独立
一、细胞膜的功能
1、将细胞与外界物质分隔开
P40问题探讨：为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
活细胞的细胞膜具有选择透过性，染料台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，因此活细胞不被染色。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。
2、 细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出的功能。
一、细胞膜的功能
用冷水和热水处理菠菜，观察水的颜色变化
如何验证细胞膜具有控制物质进出的功能？
一、细胞膜的功能
营养物质
(氨基酸、无机盐、葡萄糖等）
分泌物
(抗体、激素等)
废物
（CO2、尿素等）
不需要、有害的物质
(细菌、病毒)
控制的相对性
控制物质进出细胞。
功能特性：
选择透过性
（DNA等）
×
细胞
细胞膜让什么物质进出？控制物质进出的功能是绝对的吗？
一、细胞膜的功能
3、进行细胞间的信息交流
一、细胞膜的功能
受体
血管
细胞信息交流方式1：
（内分泌）细胞分泌的信号分子（如激素），随体液到达全身各处，与靶细胞的（细胞膜表面的）受体结合，将信息传递给靶细胞。
3、进行细胞间的信息交流
3、进行细胞间的信息交流
受体：
1、化学本质：糖蛋白
2、作用：接受激素等化学物质的信号
3、特点：专一性（一种受体只能识
别一种或者一类物质）
发出信号的细胞
靶细胞
信号分子
通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息。
例如：精子和卵细胞之间的识别和结合。
细胞信息交流方式2：
3、进行细胞间的信息交流
胞间连丝
细胞信息交流方式3：
通道
胞间连丝
3、进行细胞间的信息交流
相邻两个细胞之间形成 ，携带信息的物质通过其进入另一个细胞。 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。
受体
胞间连丝
3、进行细胞间的信息交流
物质传递
（远距离调控）
通道传递
接触传递
1.将细胞与外界环境分隔开
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
（1）物质传递
（2）接触传递
（3）通道传递
小结-细胞膜的功能
一、 细胞膜的功能
细胞壁的成分和功能
2．功能：
（1）保护作用。
（2）支持作用
3．特性：全透性。
细胞壁与细胞膜结构示意图
1．成分：
植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖。
一、细胞膜的功能
一些细胞的边界为什么不是细胞壁呢？
Year
1895年
1.欧文顿（E.Overton）实验
细胞膜
现象：脂溶性物质更容易进细胞
推论：
细胞膜是由脂质组成的。
非脂溶性物质
脂溶性物质
小资料
相似相溶
原理：通
俗的讲，
即分子结
构越相似
的物质，
越是容易
相互溶解。
二、对细胞膜成分的探索
我是欧文顿，经过上万次
实验我发现……
2.实验验证：科学家第一次将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。
红细胞的细胞膜
Year
20世纪初
2023/9/27
磷脂和胆固醇
磷脂
化学分析表明：
组成细胞膜的脂质有 ，其中 含量最多。
二、对细胞膜成分的探索
植物细胞
动物细胞
细菌
哺乳动物成熟的红细胞
亲水“头”部
（极性）
疏水“尾”部
（非极性）
磷脂分子结构特点
甘油
尾部
头部
(亲水)
(疏水)
磷酸
胆碱
Year
对细胞膜分子排布的探索
3.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，测得：单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍
推论：
细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！
1925年
2023/9/27
二、对细胞膜成分的探索
空气
水
实验现象：S单层磷脂 = 2 S红
如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？
如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂的“头部”将与水接触，“尾部”与苯接触，磷脂分子分布成单层。
苯溶液
对细胞膜成分的探索
多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。
二、对细胞膜成分的探索
Year
1925年
1895年
1935年
4.(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。
二、对细胞膜成分的探索
思考：如何证明这个推测成立？
新问题：
细胞膜的表面张力小于脂质-水界面的表面张力
实验证据：
油脂表面吸附有蛋白质时，表面张力会减小
丹尼利与戴维森
活动：分析比较数据，概括细胞膜成分的异同。
细胞类型 蛋白质% 磷脂% 固醇% 糖类等其他成分%
哺乳动物红细胞 49 33 10 8
玉米叶肉细胞 47 26 7 20
大肠杆菌 75 25 0 0
脂 质：约占50%（磷脂最丰富，含少量胆固醇）
蛋白质：约占40%（在细胞膜行使功能时起重要作用；功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。）
糖 类：占2~10%
假说：“细胞膜中含有蛋白质” 成立
膜的主要成分是脂质和蛋白质
二、对细胞膜成分的探索
三、科学史-对细胞膜结构的探索
1.1959年，罗伯特森利用电镜，获得了清晰的细胞膜照片，显示暗—亮—暗的三层结构。
蛋白质
蛋白质
磷脂
结构特点：静止的
提出假说：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构
如果细胞膜是静止的，胞吞、胞吐、细胞分裂、细胞生长等生命活动能否完成？
胞吞
动物细胞分裂
证明细胞膜具有流动性的证据：
①白细胞吞噬细菌的过程；
②变形虫的伪足运动现象；
③受精时精子和卵细胞的融合过程；
④动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程。
科学方法：提出假说
细胞膜结构模型的探索过程，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和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的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被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合。
三、科学史-对细胞膜结构的探索
细胞膜具有流动性
结论：
资料2：人-鼠细胞融合实验(荧光标记法)
Year
1972年
2023/9/27
3、1972年辛桑格（S. J. Singer）和尼克尔森（G. Nicolson）——— 模型。
流动镶嵌
基本内容？
三、科学史-对细胞膜结构的探索
1、细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质组成，还有少量的糖类。
2、磷脂双分子层是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，具有屏障作用。
3、蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂分子中：有的镶在磷脂双分子层的表面，有的部分或者全部嵌入磷脂双分子层,有的贯穿整个磷脂双分子层。
4、细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。
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。
四、流动镶嵌模型的内容
细胞外
细胞内
磷脂双分子层
蛋白质
糖类
糖蛋白
磷脂
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。
脂双层为基本骨架
细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动
磷脂
蛋白质
镶嵌、嵌入、贯穿
细胞膜
糖类（少）
组分
内部疏水，屏障
物质运输等
细胞外表面
信息传递等
运动
结构特点：流动性
1.将细胞与外界环境分隔开
结构
功能
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
四、 流动镶嵌模型的基本内容
联系： _______是___________的基础，膜只有具有_______，才能实现___________。
流动性的实例：细胞融合、受精作用、变形虫变形、白细胞吞噬细菌(胞吞)、分泌蛋白的分泌(胞吐)、温度改变时膜的厚度改变、动物细胞吸水膨胀或失水皱缩等。
流动性
选择透过性
选择透过性
流动性
四、细胞膜的特点:
流动性
选择透过性
（结构特点）
（功能特点）
原理：构成膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是_运动的__
原理：膜上载体蛋白的__种类和数量___
膜内部是疏水的，为什么水分子能跨膜运输呢？
小，可以在间隙通过
不带电
水通道蛋白
思考
胆固醇
胆固醇是细胞膜（动物细胞膜）的重要组成成分
补充
1.基于对细胞膜结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。
(1)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。( )
(2)细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入，而对细胞有害的物质则不能进入。( )
(3)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下个空洞。( )
×
×
×
(4)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(　　)
(5)植物细胞之间的胞间连丝具有物质运输的作用(　　)
(6)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构(　　)
×
√
×
一、概念检测
练习与应用
练习与应用
2. 细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是( )
A.细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜
B.由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜
C.细胞膜的蛋白质分子有物质运输功能
D.细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型
B
观察图片中运载药物的脂质体的特点，分析回答问题。
1.为什么两类药物的包裹位置各不相同？
2. 请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞发挥作用？体现了细胞膜的什么结构特性呢？
练习与应用
制作生物膜模型
课外制作
科学研究历程
补充资料：
科学家用去污剂处理细胞膜提取蛋白质时，发现总有些区域的蛋白质不能被提取出来，说明这些区域中的蛋白质与脂质成分的联系十分紧密。
流动镶嵌模型还在不断发展中……
小结
课堂小结：
功能特点：选择透过性

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