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(共25张PPT)
第3章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能
本节聚焦
细胞膜有哪些主要功能？
流动镶嵌模型的基本内容是什么？
通过对细胞膜结构的探索过程的分析，你对科学的过程和方法有哪些领悟？
探究点一、细胞膜的功能
将细胞与外界环境分隔开
控制物质进出细胞
进行细胞间信息交流
生理意义：保障了细胞内部环境的相对稳定
进化价值：膜的出现标志着原始细胞的形成
探究点一、细胞膜的功能
将细胞与外界环境分隔开
控制物质进出细胞
进行细胞间信息交流
前提条件：活细胞
应用：台盼蓝染色法鉴别细胞死活
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
拓展
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，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色。
讨论：
（1）活细胞不能被染色，而死细胞能被染色的现象说明什么？
（2）台盼蓝染色法能鉴别细胞死活的原理？
活细胞不能被染色说明活细胞不能吸收台盼蓝，死细胞的细胞膜不能控制物质进出细胞，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。
活细胞的细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。
探究点一、细胞膜的功能——细胞间信息交流的三种方式
方式一：激素等信息分子→体液运输→靶细胞表面受体
方式二：两个细胞的细胞膜直接接触传递信息。
方式三：相邻细胞间形成通道。如高等植物细胞间的胞间连丝。
生理意义：
使多细胞生物体内细胞保持功能的协调。
探究点二、关于膜成分的探索历程
科学家 实验 实验现象 实验结论（推论）
欧文顿 研究植物细胞的通透性 凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜 推测：膜是由脂质组成的（假说）
将膜分离提纯并进行化学成分分析 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
戈特和格伦德尔 用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，并放在空气——水界面上 单分子层的面积恰好是红细胞表面积的2倍。 推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 。
丹妮利和戴维森 研究细胞膜的张力。 细胞膜张力＜油-水界面张力。 推测：细胞膜除含脂质外，还含有蛋白质。
提取细胞膜的实验材料：哺乳动物的红细胞。
选材原因：无细胞核和各种具膜的细胞器，易制得纯净的细胞膜；无细胞壁保护。
拓展
共同探讨：单层磷脂分子在空气－水界面上如何排列？
A
B
C
D
A
头部亲水
尾部疏水
磷脂分子结构式
共同探讨：在细胞膜中，磷脂分子应该如何排布？
磷脂分子的“头部”是亲水的，“尾部”是疏水的，而细胞膜内外两侧都是水环境，所以磷脂分子的“头部”朝向细胞膜内外两侧，“尾部”在内侧。
探究点二、关于膜成分的探索历程
细胞膜的主要成分
脂质 大约占50%
蛋白质 大约占40%
糖类 大约占2%～10%
磷脂最丰富，还有少量胆固醇
承担膜的主要功能，功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多
探究点三、对细胞膜结构的探索
罗伯特森
实验用具：电子显微镜
实验现象：细胞膜呈暗-亮-暗三层
假说：生物膜由蛋白质-脂质-蛋白质三层构成，把生物膜描述为静态 的统一结构。
局限性：无法解释细胞生长、变形虫的变形运动现象。
探究点三、对细胞膜结构的探索
1970年人鼠细胞融合实验；技术手段：荧光标记法
细胞融合
37℃
40min
人细胞
小鼠细胞
杂交细胞
结论：细胞膜具有流动性！
探究点四、流动镶嵌模型的基本内容
1972年， 辛格 和 尼科尔森
名称：_____________
作用：膜的 ，具有 作用（水溶性分子或离子不能自由通过）
特点：_________________
磷脂双分子层
可以侧向自由移动
①
①
基本支架
屏障
探究点四、流动镶嵌模型的基本内容
1972年， 辛格 和 尼科尔森
②
名称：___________
三种分布：
特点：大多数蛋白质分子是可以 的
蛋白质分子
运动
部分或全部嵌入磷脂双分子层中
贯穿于整个磷脂双分子层
镶在磷脂双分子层表面
②
探究点四、流动镶嵌模型的基本内容
③
④
⑤
糖脂
糖蛋白
⑤
名称： 。
位置：细胞膜的 表面
作用：与细胞表面的 、细胞间的 等功能有密切关系
外
识别
信息传递
糖类分子(糖被)
细胞膜的结构特点：
流动性
不对称性：糖类只分布与细胞膜外表面；由于功能不同，细胞膜内外
表面所含蛋白质种类和数量也不完全相同；
可变性：如癌细胞表面甲胎蛋白和癌胚抗原增多，而糖蛋白会减少，
所以容易扩散和转移。
原因：
意义：
磷脂分子可以侧向自由移动，蛋白质分子大多也能运动
对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能具有重要意义。
拓展
影响因素：温度等
本节知识网络
分子
结构
功能
脂质
（主要是磷脂）
糖类
（构成糖蛋白或糖脂）
磷脂双分子层
镶、嵌、贯穿
覆盖在外表面
屏障作用
承担膜的主要功能
细胞表面的识别
将细胞与外界分隔开、
控制物质进出细胞
进行细胞间信息交流
特点：流动性
特性：选择透过性
组成
承担
蛋白质
（功能越复杂的膜蛋白质种类和数量越多）
细胞膜能 ;保障了 。
细胞膜能 ;但这种控制作用是 的。
细胞膜还能 ；使多细胞生物体内的各种细胞保持功能的 。
分泌的 ，随 到达全身各处，与 的细胞膜表面的 结合，将信息传递给靶细胞。
两个细胞的 接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。
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
本节必背
将细胞与外界环境分隔开
相对
进行细胞间的信息交流
控制物质进出细胞
细胞内部环境的相对稳定
协调
内分泌细胞
激素
血液
靶细胞
受体
细胞膜
通道
胞间连丝
课堂练习
欧文顿发现溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜，并推测：细胞膜是由
组成的。
戈特和格伦德尔用 从 中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的 倍。他们由此推断： 。
丹尼利和戴维森推测细胞膜除脂质分子外，可能还附有 。
细胞膜主要是由 和 组成的。此外，还有少量的 。 脂质中 最丰富，还有少量的 。蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要的作用，因此功能越复杂的细胞膜， 。
本节必背
脂质
丙酮
人的红细胞
2
细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层
蛋白质
脂质
蛋白质
糖类
磷脂
胆固醇
蛋白质的种类与数量就越多
在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，并提出假说：所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，是一种静态的统一结构。
科学家用 法研究人和小鼠细胞融合实验时，发现细胞膜具有 。
在此基础上 提出了 。
本节必背
罗伯特森
荧光标记
流动性
辛格和尼科尔森
流动镶嵌模型
流动镶嵌模型认为， 是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端， 不能自由通过，因此具有 作用。蛋白质分子有的 在磷脂双分子层表面，有的部分或全部 磷脂双分子层中，有的 于整个磷脂双分子层。蛋白质在 等方面具有重要作用。
细胞膜具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以 ，膜中的蛋白质 。流动性对于细胞完成 等功能都是非常重要的。
本节必背
磷脂双分子层
水溶性分子或离子
屏障
镶
嵌入
贯穿
物质运输
侧向自由移动
大多也能运动
物质运输、生长、分裂、运动
细胞膜的外表面还有 ，它和蛋白质分子结合形成 ，或与脂质结合形成 ，这些糖类分子叫作 。
糖被与 、 等功能有密切关系。
本节必背
糖类分子
糖蛋白
糖脂
糖被
细胞表面的识别
细胞间的信息传递
课堂练习
课堂练习
判断：
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。（ ）
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。（ ）
向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞。（ ）
细胞表面的受体是细胞间信息传递所必须的。（ ）
用鸡的红细胞重复戈特和格伦德尔的实验，会发现单层脂质的面积大于细胞表面积的2倍。（ ）
细胞膜内外表面所含蛋白质和脂质的种类相同。（ ）
细胞膜的流动性是因为构成细胞膜的脂质和蛋白质都能运动。（ ）
×
×
√
×
×
×
×
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
课堂练习
2．右下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。
（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内发挥作用？
(1)由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。
(2)由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，从而使药物在细胞内发挥作用。
课堂练习

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