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第3章 第1节 细胞膜的结构和功能
问题探讨：P40
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。
讨论
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，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。
细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。
一个国家的边界：边防线等
人体的边界：皮肤和黏膜
细胞的边界：细胞膜/质膜
注意：植物细胞的边界也是细胞膜，不是细胞壁，因为细胞壁具有支持和保护作用,具有全透性，并不能控制物质进出细胞,所以细胞壁不是边界,所有细胞的边界都是细胞膜。。
学生读：书本P40-41细胞膜的功能并思考：
细胞膜作为系统的边界，它在细胞的生命活动中起什么作用呢？
一、细胞膜的功能
草履虫
细胞膜保障了细胞内部环境的
相对稳定。
推测的原始海洋景观图
膜的出现是生命起源过程中
至关重要的阶段
1.将细胞与外界坏境分隔开
不需要、有害的物质
（如细菌、病毒等）_____________
细胞膜的控制作用是相对的。
细胞
营养物质（氨基酸、葡萄糖等）
代谢废物
（CO2、尿素等）
不容易进入
抗体、激素等
细胞合成并分泌
细胞代谢产生
（DNA等）
×
一、细胞膜的功能
2.控制物质进出细胞
（体现膜的功能特点：具有选择透过性）
思考：用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜汤，汤却是红色的，这与细胞膜的功能有何关系？
活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞，但沸水使细胞膜失去控制物质进出的功能，因此煮苋菜汤，汤是红色的。
一、细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流
（3种方式：P41图3-2）
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。
（1）间接传递：通过内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素）传递信息。
受体
化学本质：糖蛋白
作用：接受激素等化学物质信号
特点：专一性（一种受体只能
识别一种或一类物质）
一、细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流（3种方式：P41图3-2）
（2）直接传递：通过相邻细胞膜上的受体直接接触传递信息。
精子和卵细胞之间的识别和融合
一、细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流（3种方式：P41图3-2）
胞间连丝
（3）通道传递：通过相邻细胞通道（如细胞间连丝）传递信息。
思考：细胞间的信息交流都依赖于信息分子和受体吗？
一定依赖于信息分子传递信息，但不一定需要受体，如高等植物细胞之间的胞间连丝。
因此胞间连丝既有物质运输的作用，又有信息交流的作用。
1.下列关于细胞膜功能的叙述，正确的是（ ）
A.细胞膜上的受体是细胞间信息交流必须的结构
B.由于细胞膜具有控制物质进出的作用，所以对细胞有害的物质一定不会进入细胞
C.细胞膜的存在有利于保障细胞内部环境的相对稳定
D.植物细胞的系统边界是细胞壁
C
巩固练习
2.食醋中的醋酸成分是活细胞不需要的小分子物质，蔗糖不是活细胞需要的物质。用食醋和蔗糖可将新鲜的大蒜头很快地腌成糖醋蒜，其原因是 ( )
A．醋酸和蔗糖分子均能存在于活细胞的间隙中
B．醋酸和蔗糖分子均能被吸附在活细胞的表面
C. 醋酸能固定和杀死活细胞，细胞膜失去了选择性
D．因腌的时间过久，两种物质均慢慢地进入活细胞
C
巩固练习
巩固练习
3.细胞膜上的受体主要是指( )
A.糖类 B.脂质
C.糖蛋白 D.胆固醇
C
细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的，但细胞膜非常薄，即使在高倍显微镜下依然难以看清它的真面目，人们对细胞膜的化学成分与结构的认识经历了很长的过程。
学生自主阅读教材P42-43第一段
完成辅导书《师说--课前自主预习案》P193二1.（1）（2）
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细胞膜
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溶于脂质的物质
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不溶于脂质的物质
二、 对细胞膜成分的探索：P42
1.1895年，欧文顿（E.Overton）
实验：用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验。
发现：溶于脂质的物质更容易通过细胞膜,不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜。
推测：细胞膜由脂质构成
细胞膜具体是由哪些脂质组成呢
二、 对细胞膜成分的探索：P42
2.科学家利用哺乳动物的红细胞，制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。
结论：
组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
思考：为什么要用哺乳动物的红细胞来制备出纯净细胞膜呢？
①动物细胞无细胞壁，更易吸水胀破。
②哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核
和众多的细胞器。
分子模型
磷脂分子结构式
分子示意图
磷脂的一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾，多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。
亲水头部
疏水尾部
磷脂分子的结构特点：
思考：磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层,那么双层磷脂分子是如何排布构成生物膜结构的？（ ）
A
B
C
水
水
A
二、 对细胞膜成分的探索：P42
3.1925年 ，荷兰科学家戈特和格伦德尔。
推断：
细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
实验：用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。
S1
S2
S2＝2S1
在水中形成的磷脂双分子层模式图
二、 对细胞膜成分的探索：P42
4.1935年 ，英国学者丹尼利和戴维森。
实验：丹尼利和戴维森研究细胞膜张力，发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。由于人们已经发现了油脂表面如果附有蛋白质成分，则表面张力会降低。
推断：
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
小结:对细胞膜成分的探索 P42 （学生读）
1.1895年，欧文顿的实验和推论：细胞膜是由脂质组成的；
2.通过制备纯净的动物细胞膜，进行化学分析得知组成膜的脂质有磷脂和胆固醇；
3.1925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮提取脂质，
推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层；
4.1935年，英国学者丹尼利和戴维森通过研究细胞的表面张力，推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
主要
脂 质：约占50%
蛋白质：约占40%
总结：细胞膜的成分(P43)
（磷脂最丰富,动物细胞膜中还有少量胆固醇）
细胞膜的功能和 有关，功能越复杂的细胞膜，
———————————————— 就越多。
蛋白质
蛋白质的种类和数量
糖类： 占2%—10%（与脂质或蛋白质结合形成糖脂或糖蛋白，分布在细胞膜的外表面。）
少量
脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？
三、对细胞膜结构的探索：P43
1.1959年 ，罗伯特森：在电镜下看到了细胞膜清晰的暗－亮－暗的三层结构。
提出假说：
细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。
静态的统一结构。
两暗层是蛋白质
亮层是脂质分子
三、对细胞膜的结构的探索：P43
20世纪60年代以后，科学家对于细胞膜是静态的观点提出质疑：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都难以解释。
细胞的生长
三、对细胞膜结构的探索：P43
2.1970年 ，科学家将小鼠细胞和人细胞融合，并用绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面蛋白质分子，用红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子。这两种细胞刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37℃下经过40 min，两种颜色的荧光均匀分布。
绿色荧光染料标记的膜蛋白
实验表明：细胞膜具有流动性。
（膜的结构特点）
红色荧光染料标记的膜蛋白
小鼠细胞
人细胞
细胞融合
37 ℃
40min
融合细胞
三、对细胞膜结构的探索：P44
3.1972年 ，辛格和尼科尔森提出：流动镶嵌模型，为多数人所接受
科学方法：细胞膜结构模型探索过程，放映了提出假说这一科学方法的作用。（P44)
小结:对细胞膜结构的探索P43-44 （学生读）
1. 1959年，罗伯特森通过在电镜下看到的暗-亮-暗三层结构，提出假说：所有生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成；把细胞膜描述为静态统一结构；
2.1970年，荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有流动性；
3.1972年，辛格和尼科尔森提出了流动镶嵌模型。
四、流动镶嵌模型的基本内容 P44-45
1.细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的；
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，因此具有屏障作用。
蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在磷脂双分子层表面，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。
四、流动镶嵌模型的基本内容 P44-45
2.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。
细胞膜流动性的意义：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。
①___________
②___________
③_______________
④___________
⑤___________
A、B中_____为细胞外侧,_____为细胞内侧
糖蛋白
蛋白质
磷脂双分子层
糖被
磷脂分子
A
B
细胞膜的外表面还有糖类分子，和蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。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。
糖脂
四、流动镶嵌模型的基本内容：P45
一是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙;
二是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。
练习与应用:书本P46页 一、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
既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？
练习与应用:书本P46页
一、概念检测
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
不变的。( )
(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,细胞膜上会留下一个空洞。( )
×
×
×
练习与应用:书本P46页
二、拓展应用
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？
由于双层磷脂分子构成的脂质体，脂质体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；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。
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，也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。
感谢聆听

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