资源简介

(共37张PPT)
第3章 细胞的基本结构
第一节 细胞膜的结构和功能
向变形虫培养液中滴入蓝色染料，数分钟后在显微镜下观察，发现变形虫没有被染成蓝色。
细胞作为一个完整的系统，它有边界
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。
1．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，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.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？
具有控制物质进出细胞的功能
问题探讨
思考：细胞的边界为什么是细胞膜还是细胞壁？
细胞壁的作用是维持细胞形状,具有全透性，并不能控制物质进出细胞,所以不是真正的边界。
细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。
原始地球环境
对于原始生命，膜的出现有着至关重要的作用，它将生命物质与外界环境分隔开，产生原始细胞，使细胞成为相对独立的系统。
一、细胞膜的功能
功能一：将细胞与外界环境分隔开
将细胞与外界环境分隔开
1、鸡蛋黄和鸡蛋清是分开的，说明了细胞膜有什么作用？
2、细胞膜具有该功能的意义是什么？
保障细胞内部环境的相对稳定
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
一、细胞膜的功能
准备好含Ca2+、Mg2+、Si4+的培养液，将番茄放在上述培养液中培养。一段时间后，番茄培养液中的Ca2+、和Mg2+下降，但几乎不吸收Si4+。这一切说明了什么？
营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）
不需要、有害的物质（如细菌、病毒等）
抗体、激素等
细胞合成并分泌
废物
（CO2、尿素等）
细胞代谢产生
细胞膜的控制作用是相对的，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病。
功能二：控制物质进出细胞
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。
1．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，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.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？
具有控制物质进出细胞的功能
问题探讨
假如你想跟朋友联系，你的方式有？
功能三：进行细胞间的信息交流
一、细胞膜的功能
激素
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。
（1）通过细胞分泌化学物质间接传递信息。
受体
化学本质：糖蛋白
作用：激素等化学物质的信号接受
特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）
信息分子
功能三：进行细胞间的信息交流
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
（2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息
精子和卵细胞之间的识别和结合
功能三：进行细胞间的信息交流
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。
（3）相邻两细胞之间形成通道，来传递信息
胞间连丝
细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的
是什么决定了细胞膜具有这样的功能呢？
是否还需要信息分子和受体？
相邻两个细胞之间形成通道，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胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。
功能三：进行细胞间的信息交流
如图是细胞间的三种信息交流方式，据图分析：
(1)图中物质或结构的名称：①与膜结合的 ；② ；③ 。
(2)植物细胞间的胞间连丝、人体内胰岛素的作用过程、精子和卵细胞之间的识别和结合分别属于上面的哪种方式？
信号分子
受体
胞间连丝
提示　分别属于图C、图A、图B。
练习：
(3)图中受体的化学本质是什么？受体和信号分子的结合有没有特异性？
(4)是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？
提示　受体的化学本质是糖蛋白，受体和信号分子的结合具有特异性。
提示　不是，有些小分子物质(如脂溶性的信号分子性激素)的受体在细胞内部。
请同学们阅读教材P42-P44细胞膜结构探索历程，并思考：（5min)
1
欧文顿做了什么实验？实验现象是什么？
2
欧文顿提出了什么假说？谁用什么方法证明了他的假说？
3
1925年科学家们做了什么实验？得出了什么结论？
4
6
20世纪学者的推测是什么？1959年罗伯特森发现了什么？由此推测？
5
20世纪60年代以后，人们提出什么质疑？
7
1970年科学家做了什么实验？他们得出了什么结论？
1972年桑格和尼克森在什么基础上提什么观点？
8
糖类在细胞膜上如何排列的呢？
二. 细胞膜结构的探索
时间：19世纪末 1895年
人物：欧文顿（E.Overton）
实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜。
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
相似相溶原理
提出假说：膜是由脂质组成的
二、对细胞膜成分的探索历程
结论：细胞膜中的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
为什么要用哺乳动物的红细胞来制备出纯净细胞膜呢？
因为哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器。
科学家利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析，得知组成细胞膜的脂质有：
磷脂分子结构
小资料
磷脂是组成细胞的主要脂质，是一种由甘油、脂肪酸、和磷酸等所组成的分子。
它有一个亲水磷酸“头”部，和一个疏水的脂肪酸的“尾”部。
亲水“头部”
疏水“尾部”
根据磷脂分子的特点，推测磷脂分子在空气——水界面上会怎么样铺展？
水
空气
细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
水
水
A
水
水
B
水
水
C
在水中形成的磷脂双分子层模式图
水
水
时间：1925年
人物：荷兰科学家戈特和格伦德尔
实验：从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的表面积的2倍
结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层
时间：1935年
人物：英国学者丹尼利和戴维森
实验：研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油一水界面的表面张力
由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低，因此丹尼利和戴维森推测：
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
细胞膜的主要组成成分
细胞膜成分
脂质(50%)
蛋白质(40%)
少量的糖类(2%~10%)
磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多
脂质和蛋白质是如何组成细胞膜的呢？
蛋白质
蛋白质
脂质
蛋白质-脂质-蛋白质的“三明治”模型
时间：1959年（探究生物膜模型）
人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）
实验：在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
静态的统一结构
“三明治”静态结构模型有什么不足？
三、对细胞膜结构的探索
1970年，人鼠细胞融合实验： （荧光标记技术）
融合细胞
细胞
融合
37℃
40min
正在融合的细胞
红色荧光染料标记膜蛋白
绿色荧光染料标记膜蛋白
人细胞
小鼠细胞
这一实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性。
时间：1972年
人物：辛格和尼科尔森
提出：生物膜的流动镶嵌模型
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。
磷脂双分子层
蛋白质分子
1.磷脂双分子层构成膜的基本支架。其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能通过，因此具有屏障作用。
2.蛋白质分子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，有的贯穿整个磷脂双分子层。这些蛋白质在物质运输方面由重要作用。
（体现了膜结构内外的不对称性）
四、流动镶嵌模型的基本内容
3.细胞膜具有流动性。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，因此细胞膜具有流动性。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。
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
糖蛋白
糖脂
糖被
4.细胞膜外表面，有糖类分子与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。）
与生活的联系
细胞膜的组分并不是不可变的，如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降，产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。
癌症——21世纪的“第一杀手”
烧烤食物
油炸食物
吸 烟
霉变食物
课堂小结:
一、 脂质（磷脂最丰富）约50%
细胞膜的主要成分 蛋白质 约40%
糖类 约2%—10%
二、 将细胞与外界环境分隔开
控制物质进出细胞
进行细胞之间的信息交流
细胞膜的功能
决定
细胞膜的结构
组成
三、流动镶嵌模型的内容
1. 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，细胞膜上会留下一个空洞。( × )
练习与应用
2.下列哪一项不属于细胞膜的功能（ ）
A.控制物质进出细胞 B.将产生的抗体分泌到细胞外
C.维持细胞内的小环境的稳定 D.使细胞内的各种生物化学反应加快
3.下列有关细胞膜成分的叙述，错误的是（ ）
A.细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质
B.细胞膜上蛋白质的种类和数量越多，功能越复杂
C.脂质在细胞膜中的含量比蛋白质要少
D.动物细胞膜中不仅含有磷脂，还含有少量的胆固醇
D
C
4.下列与细胞膜相关的叙述，正确的是（ 　）
A.组成不同细胞膜的化学成分种类基本相同，但每种成分的含量不同
B.白细胞能吞噬某些细菌，说明细胞膜具有一定的选择透过性
C.在细胞膜的内表面还有糖类和蛋白质分子结合形成的糖被
D.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
A
5.下图是生物膜的结构模型示意图，A、B表示细胞膜的两侧，①、②和③表示生物膜的组成成分。下列有关叙述错误的是( )
D
A.①是糖蛋白，可根据①判断A侧为细胞外侧
B.②是磷脂双分子层，构成了生物膜的基本支架
C.③是蛋白质分子，大多数是可以运动的
D.同一个体的不同种类细胞所含①、②、③的比例相同

展开更多......

收起↑