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胰岛细胞
细胞中是不是有一条条的”生产线”呢？
第3章 细胞的基本结构
《分子与细胞》
细胞的基本结构是怎样的呢？细胞的各种结构又是怎样协调配合，共同完成生命活动的呢？
我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧！
------引自翟中和院士等主编的《细胞生物学》
细胞是最基本的生命系统，它的边界？
细胞膜，也叫质膜
第1节 细胞膜的结构和功能
1
简述细胞膜的功能
2
体会科学家探索细胞膜结构的过程
3
简述细胞膜流动镶嵌模型的基本内容
【问题探讨】
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。
——“染色排除法”
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？
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。
细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。
目标一
细胞膜的功能
原始海洋环境
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，膜将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始细胞。
原始生命诞生的标记？
1.将细胞与外界环境分隔开
（1）对细胞本身的意义
（2）在进化方面的意义
保障细胞 的相对稳定，并成为 的系统。
是生命起源过程中至关重要的阶段，产生了原始的细胞。
内部环境
相对独立
膜的出现
营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）
不需要、有害的物质（细菌、病毒等）
Y
Y
Y
抗体、激素、酶等分泌物
尿素、CO2等细胞产生的代谢废物
2.控制物质进出细胞
2.控制物质进出细胞
有用成分如，核酸
细胞膜的控制作用具有相对性
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？
抗体、激素
？
病毒、病菌
多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞“社会”。
各个细胞并不是孤立存在的，它们之间必须保持功能的协调。
协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于信息的交流。
细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构有关。
3.进行细胞间的信息交流
内分泌细胞分泌的激素（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
方式1、化学物质通过血液的运输
糖蛋白
化学本质？
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
方式2、通过细胞膜直接接触
例如，精子和卵细胞之间的识别和结合。
受体
相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞直接传递给另一个细胞。
方式3、通过细胞间形成通道
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。
细胞膜的功能
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
方式 实例
化学物质 （间接交流） 激素随血液可达全身各处，将信息传递给_____________
直接接触 精子和卵细胞之间的________________
形成通道 高等植物细胞之间的________________
靶细胞
识别和结合
胞间连丝
（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）进行细胞间的信息交流都依赖于靶细胞的细胞膜上的受体与信号分子结合（　　）
（3）高等植物的胞间连丝也能使细胞间进行物质交换（　　）
【判断正误】
1．如图表示细胞膜的功能模式图。据图分析，下列说法不正确的是（　　）
【典题应用】
B
A．功能①在生命起源过程中具有重要作用
B．功能②表示进入细胞的物质对细胞都有利
C．胰岛素调控生命活动可用图中③表示
D．相邻的高等植物细胞可通过功能④进行信息交流
2．（2023·江苏南京高一期末）如图是细胞间的3种信息交流方式，下列叙述错误的是（　　）
A．图1内分泌细胞产生的化学物质，随血液运输到全身各处，作用于靶细胞
B．图2可表示精子与卵细胞之间的识别
C．图中a表示受体，细胞膜上的受体是所有细胞间信息交流所必需的结构
D．图中b表示胞间连丝，是植物细胞间传递信息的通道
C
细胞膜的功能
细胞膜的
成分和结构
决 定
？
目标二
对细胞膜结构的探索
1．对细胞膜成分的探索
阅读《教材》P42
探索1.时间：1895年
人物：欧文顿
实验：
细胞膜是由脂质组成的。
据此推测？
【小知识】相似相溶原理分子结构越相似的物质，越是容易相互溶解。
500多种化学物质通透性研究
【讨论1】最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取与检测？
通过对实验现象的推理分析。
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纯净的细胞膜，进行化学分析：
组成细胞膜的脂质有 和 ，其中 含量最多。
磷脂
胆固醇
磷脂
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。
唯一含有的膜结构就是细胞膜。
哺乳动物成熟的红细胞？
【核心探讨】分析细胞膜中磷脂分子的排布特点。
尾部
头部
磷脂分子示意图
亲水头
疏水尾
水
请你排布
【思考】根据磷脂分子的结构特点，展开你的想像力，尝试画出磷脂分子在空气——水界面中的排布方式。
空气
（1）将磷脂放入盛有水的容器中，下列能正确反映其分布的是 。
将磷脂放入盛有油的容器中，下列能正确反映其分布的是 。
油
A
B
【讨论2】尝试画出磷脂分子在水——苯的混合溶剂中的分布方式。
疏水
（2）若细胞内外均为水环境，推测细胞膜中的磷脂分子应如何分布？请画图表示。
自发地形成磷脂双分子层
脂质体
探索3.时间：1925年
人物：荷兰科学家戈特和格伦德尔
实验：
细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层！
据此推断？
用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的 倍。
2
【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
探索4.时间：1935年
人物：英国学者丹尼利和戴维森
实验：
研究细胞膜的张力，发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。
人们发现油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。
细胞膜中除含脂质分子外，可能还附有 。
据此推测？
表面张力？指的是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。
蛋白质
水环境
根据磷脂分子的特点，分析推测细胞膜中磷脂分子的排布情况。
探索5.科学家陆续测定了不同细胞的细胞膜组成，请概述细胞膜的组成成分及细胞膜功能的复杂程度主要与哪种成分相关联？
细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量的糖类。
成分 种类 蛋白质(%) 脂质(%) 糖类(%)
神经髓鞘 22 77 1
变形虫细胞膜 54 42 4
小鼠肝细胞膜 44 52 4
人红细胞膜 49 43 8
细胞膜功能的复杂程度主要与蛋白质有关。
2．细胞膜的成分
（1）细胞膜的成分
脂质
磷脂
蛋白质
糖类
动物细胞膜中还有少量胆固醇
（2）细胞膜成分与功能的关系？
功能越复杂的细胞膜， 的种类与数量就越多。
蛋白质
功能
3．对细胞膜结构的探索
阅读《教材》
P42-44
探索1.1959年，罗伯特森
在电子显微镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗三层结构。
【核心探讨2】分析细胞膜中蛋白质分子的排布特点
【资料1】关于电镜成像：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。
请根据资料1，分析罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构中蛋白质的分布方式。
电子显微镜下，由于蛋白质电子密度高，故显暗带；
磷脂分子电子密度低则呈亮带。
蛋白质—脂质—蛋白质
所有细胞膜都是“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成。
把细胞膜描述为静态的统一结构。
“细胞膜模型”的提出
“三明治”模型
变形虫摄食纤毛虫
白细胞吞噬病菌
探索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？
【核心探讨2】分析细胞膜中蛋白质分子的排布特点
【资料2】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2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。
资料2表明：“蛋白质—脂质—蛋白质”模型中蛋白质平铺在磷脂双分子层表面形成的膜厚度与真实所测不符。
因此，蛋白质不会只覆盖在磷脂双分子层两侧，可能会有蛋白质嵌入磷脂双分子层。
【资料3】20世纪60年代，冰冻蚀刻技术得到了应用。科学家将细胞进行快速低温冷冻，用冷刀将细胞标本骤然冲断开。这时，磷脂双分子层的疏水端裂开，从而显示出蛋白质颗粒在膜之中的真实分布情况。通过一定的技术处理，科学家在电子显微镜下观察到，细胞膜的外层磷脂和内层磷脂表面都有凸起的蛋白质颗粒，还有蛋白质随着另一层磷脂离开之后留下的窟窿。
【核心探讨2】分析细胞膜中蛋白质分子的排布特点
蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于磷脂双分子层。
探索3.1972年，辛格和尼科尔森
流动镶嵌模型
细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子组成
（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（　　）
【判断正误】
3．对细胞膜成分和结构的探索经历了漫长的过程，下列结论或假说对应错误的是（　　）
A．根据脂溶性物质更易通过细胞膜推测细胞膜是由脂质组成的
B．根据提取的哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层面积
是该红细胞表面积的2倍，推测细胞膜中的磷脂分子排列为连
续的两层
C．根据电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯特森
认为所有的细胞膜都由脂质—蛋白质—脂质三层结构构成
D．小鼠细胞和人细胞融合实验可证明细胞膜具有流动性
【典题应用】
C
4．用绿色荧光染料标记细胞膜上的蛋白质，待荧光分布均匀后，在细胞膜上选定需进行漂白的部位，用激光照射使荧光分子内部结构发生不可逆改变，从而使此部位的荧光消失。一段时间后，漂白部位荧光会有一定程度的恢复。下列有关叙述错误的是（　　）
A．绿色荧光在膜上一般不呈均匀分布状态
B．根据荧光恢复速度可推算细胞膜中蛋白质分子的运动速度
C．漂白部位荧光一定程度的恢复是因为细胞膜具有流动性
D．漂白部位荧光的恢复是因为被标记蛋白质恢复空间结构
D
目标三
流动镶嵌模型的基本内容
1．结构模型
（1）图中 a？
磷脂双分子层
细胞膜的基本支架？
磷脂双分子层
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，因此磷脂双分子层具有 作用。
屏障
构成膜的磷脂分子可以 。
结构特点？
侧向自由移动
（2）图中 b？
蛋白质分子
三种分布位置？
有的镶在磷脂双分子层的表面；
有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中；
有的贯穿于整个磷脂双分子层中。
膜中的蛋白质大多也能 。
结构特点？
运动
镶
嵌入
贯穿
（3）图中 c？
糖类分子
也叫作糖被
糖类与蛋白质结合形成？
糖类与脂质结合形成？
糖蛋白
糖脂
分布位置？
细胞膜的 外 表面
A
B
外侧
③？
糖蛋白
作用？
糖被与细胞表面的 、细胞间的 等功能有密切关系。
识别
信息传递
2．细胞膜的结构特点
流动性
磷脂分子
蛋白质
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。
细胞膜流动性的意义？
（1）向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞（　　）
（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）膜两侧的分子性质和结构不相同，如糖蛋白只分布在细胞膜外侧（　　）
【判断正误】
5．（2022·江苏常州高级中学高一期中）如图为细胞膜的结构模型示意图，A、B表示细胞膜的两侧。下列有关说法错误的是（　　）
A．细胞膜因具有图中1表示的基本支架而具有对称性
B．动物细胞吸水时，图中1的厚度会变小
C．图中A侧具有糖蛋白，是细胞膜的外侧
D．细胞膜具有流动性与图中1、3都有关
A
6. 提取生物膜中的磷脂分子，将其放入水中可以形成双层磷脂分子的球形脂质体（如图所示），它载入药物后可以将药物送入相应细胞，下列关于细胞膜和脂质体的叙述，正确的是（多选）（　　）
A．磷脂分子在水中能自发形成磷脂双分子层是因为其具有亲水的“头部”
和疏水的“尾部”
B．在a处嵌入水溶性药物，利用脂质体与细胞膜融合的特点将药物送入细胞
C．在b处嵌入脂溶性药物，利用脂质体与细胞膜融合的特点将药物送入细胞
D．该脂质体与细胞膜融合是利用它们都具有流动性这一功能特点
ABC
【网络构建】

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