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第三章 细胞的基本结构
第一节 细胞膜的结构和功能
课前检查：
1.核酸的种类、组成单位、存在位置
2.核苷酸的种类
3.细胞膜的功能
4.细胞间信息交流的方式
学习目标
1. 阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。
2.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。
3.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。
疑难突破一：细胞膜的功能
资料一：膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。细胞膜的出现将生命物质与外界环境分隔开，产生原始的细胞，并成为相对独立的系统。细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。
资料二：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。
资料三：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”的感觉？这体现了细胞膜的什么功能？
功能一：将细胞与外界环境分隔开
功能二：控制物质进出细胞
小组讨论以下问题，分析细胞膜功能
功能三：进行细胞间的信息交流
选择透过性
细胞
营养物质
（水、葡萄糖、氨基酸、无机盐等）
代谢废物
（CO2、尿素等）
（细菌、病毒等）
有害物质
控制的相对性
细胞分泌物
（抗体、激素等）
细胞膜的功能特性
信息交流的方式
激素
受体
信息分子
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。
化学本质：糖蛋白/蛋白质
作用：接受信息分子
作用特点：专一性
“受体”小知识
1.通过细胞分泌化学物质间接传递信息。
信息交流的方式
2.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
相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。
精子和卵细胞之间的识别和结合
受体
细胞膜的功能
3.相邻两细胞之间形成通道，来传递信息
胞间连丝
胞间连丝
相邻两个细胞之间形成通道，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。
胞间连丝既可以进行物质交换也可以进行信息交流
细胞膜功能总结
细胞膜的功能
将细胞和外界环境分隔开
进行细胞间的信息交流
控制物质的进出
通道（胞间连丝）
通过化学物质交流
细胞膜直接接触
选择透过性
功能特性
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实验,发现 的物质容易穿过细胞膜; 的物质,不容易穿过细胞膜 细胞膜是由 组成的
20世纪初，科学家 提取 的细胞膜进行化学分析 细胞膜上的脂质有磷脂和胆固醇，其中 含量最多
1925年,戈特和格伦德尔 提取的人的红细胞的脂质在空气—水界面形成单分子层,发现单分子层的面积恰好为红细胞表面积的 倍 细胞膜中的磷脂分子必然排列为
1935年,丹尼利和戴维森 细胞的表面张力明显 油—水界面的表面张力 细胞膜除含有脂质分子外,可能还附有
疑难突破二：对细胞膜成分和结构的探索
溶于脂质
不溶于脂质
哺乳动物成熟红细胞
2
脂质
相似相溶
无核膜和众多的细胞器膜
连续的两层
磷脂
磷脂分子的结构
亲水头
疏水尾
胆碱
磷酸
甘油
脂肪酸
对细胞膜成分的探索
【思考1】磷脂分子将如何在水—空气界面上排布？
【思考2】正常情况下细胞膜一般处于什么环境？磷脂分子如何排布？
水
空气
水
水
【思考3】如果提取口腔上皮细胞的脂质铺展成单分子层，其对应面积与细胞表面积的关系？
大于细胞膜表面积的2倍
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实验,发现 的物质容易穿过细胞膜; 的物质,不容易穿过细胞膜 细胞膜是由 组成的
20世纪初，科学家 提取 的细胞膜进行化学分析 细胞膜上的脂质有磷脂和胆固醇，其中 含量最多
1925年,戈特和格伦德尔 提取的人的红细胞的脂质在空气—水界面形成单分子层,发现单分子层的面积恰好为红细胞表面积的 倍 细胞膜中的磷脂分子必然排列为
1935年,丹尼利和戴维森 细胞的表面张力明显 油—水界面的表面张力 细胞膜除含有脂质分子外,可能还附有
对细胞膜成分的探索
溶于脂质
不溶于脂质
哺乳动物成熟红细胞
2
脂质
相似相溶
无核膜和众多的细胞器膜
连续的两层
低于
蛋白质
磷脂
细胞膜成分总结
细胞膜的组成成分
糖类
（2%-10%）
蛋白质
（约40%）
胆固醇（少量）
磷脂最丰富
脂质
（约50%）
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多
与膜蛋白质或膜脂结合成糖蛋白或糖脂
对细胞膜结构的探索
资料1: 1959年罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构
提出假说：
细胞膜由蛋白质-脂质-蛋白质构成，是静态的统一结构
蛋白质
蛋白质
脂质
【思考】“三明治模型”有什么不足？
无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动。把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。
对细胞膜结构的探索
资料2: 1970年，科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将两个细胞融合。
【思考】人鼠细胞融合实验，得出的结论是什么？
膜上蛋白质可以运动，结合其他实验证据证明细胞膜具有流动性
结构特性
荧光标记法
对细胞膜结构的探索
资料3: 1972年，辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受
蛋白质
磷脂双
分子层
糖蛋白
科学方法——提出假说
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。
疑难突破三：流动镶嵌模型的基本内容
磷脂双分子层
糖被
1.细胞膜主要是由磷脂和蛋白质构成。磷脂双分子层构成基本支架，内部是磷脂分子疏水端，水溶性分子和离子不能通过
2.蛋白质分子镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在表面，有的部分或全部嵌入，有的贯穿双分子层
3.细胞膜具有流动性：磷脂分子可以侧向自由移动，蛋白质大多也能运动
糖蛋白
糖脂
糖被功能：与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系
课堂小结
功能
对细胞膜成分和结构的探索历程
流动镶嵌模型的基本内容
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
细胞膜的结构和功能
间接交流
直接交流
通道交流
组成成分：脂质、蛋白质、少量糖类
细胞膜模型：流动镶嵌模型
细胞膜的结构特性：具有流动性
功能特性：选择透过性

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