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(共26张PPT)
细胞膜的结构和功能
为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
是什么结构使得活细胞不被染色？
酵母菌台盼蓝染色
问题探讨
资料：将新鲜的苔藓植物叶片，放入其中加入少量红墨水的质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，发现苔藓叶肉细胞细胞壁与细胞膜之间呈现红色，细胞内为绿色，为什么？
植物细胞边界为细胞膜
1、植物细胞壁的主要化学成分是 。
2、细胞壁的作用是 。
细胞壁具有全透性
纤维素和果胶
支持和保护
细胞膜——细胞的边界
细胞壁对绝大部多数溶质是通透的，无法在细胞壁内制造一个稳定的内部环境，因此细胞壁不是细胞这一生命系统的边界
为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
是什么结构使得活细胞不被染色？
根据实验现象推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具备什么功能？
问题探讨
酵母菌台盼蓝染色
1、将细胞和外界环境分开
细胞膜赋予细胞一个稳定的内部环境，其出现在进化中具有重要意义
一、细胞膜（质膜）的功能
2、控制物质进出细胞
获取营养物质、排出代谢废物
营养物质
细胞
病菌、病毒
分泌物、代谢废物
（如消化酶、CO2等）
抗体、激素等
控制作用是相对的
一、细胞膜（质膜）的功能
间接交流
通过细胞分泌的化学物质(如激素)，随着血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信号传递给靶细胞。
3、进行细胞间的信息交流
多细胞生物体的细胞之间通过“交流”，相互协作构成一个统一的整体
一、细胞膜（质膜）的功能
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
直接交流
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。例如，精子和卵细胞之间的识别和结合。
3、进行细胞间的信息交流
多细胞生物体的细胞之间通过“交流”，相互协作构成一个统一的整体
一、细胞膜（质膜）的功能
通道交流
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
3、进行细胞间的信息交流
多细胞生物体的细胞之间通过“交流”，相互协作构成一个统一的整体
一、细胞膜（质膜）的功能
二、对细胞膜成分的探索
现象：
脂溶性物质容易通过细胞膜
假说：
细胞膜由脂质构成
假说：
细胞膜由磷脂/胆固醇等组成
化学分析：
排除甘油三酯
实验验证：
提取哺乳动物成熟红细胞的细胞膜，化学分析表明：主要含有大量磷脂和少量胆固醇，还有蛋白质等
化学常识：
碱性条件下甘油三酯易分解，而细胞膜则相对稳定
问题：
磷脂在细胞膜中如何排布？
已知：
哺乳动物红细胞的细胞膜含有大量磷脂
亲水
亲脂
单层磷脂
双层磷脂
问题：
结合细胞内外的环境，哪一种磷脂排列方式更可能存在于细胞膜中？
二、对细胞膜成分的探索
实验证据：
S2＝2S1
S1
S2
推论：
细胞膜中磷脂排列成双层
问题：
若细胞膜为单层磷脂，则S1和S2的关系如何？若细胞膜为双层磷脂呢？
二、对细胞膜成分的探索
推理：
细胞膜除脂双层外还有其它成分
实验证据2：
油脂表面吸附有蛋白质时，表面张力会减小
实验证据1：
哺乳动物红细胞膜主要含大量磷脂和少量胆固醇，还有蛋白质等
已知：
细胞膜中磷脂排列成双层
新问题：
细胞膜的表面张力小于脂质-水界面的表面张力
假说：
脂双层两侧吸附（覆盖）着蛋白质
二、对细胞膜成分的探索
人物 时间 实验过程 结果
欧文顿
1895
发现脂溶性物质更易通过细胞膜
推测细胞膜由脂质组成
科学家利用哺乳动物的红细胞制备细胞膜，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
格伦德尔
1925
从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面中铺展成单分子层，其面积是红细胞表面的2倍
细胞膜中的磷脂必然排列为连续的两层
丹尼利
戴维森
1935
研究了细胞膜的张力
细胞膜除含脂质分子外，
可能还附有蛋白质
二、对细胞膜成分的探索
科学家陆续测定了不同细胞的细胞膜的成分及含量
脂质
蛋白质
少量的糖类
（约50%）
（约40%）
（2%~10%）
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多
磷脂（主要）
胆固醇（动物细胞膜）
二、对细胞膜成分的探索
三、对细胞膜结构的探索
假说：
蛋白质和脂双层以静电作用吸附在一起
现象：
电镜“暗-明-暗”三层
磷脂双分子层夹在两层蛋白质之间，故为静态模型
假说：
脂双层两侧吸附（覆盖）着蛋白质
问题：
脂双层和蛋白质是怎样结合（吸附）的
模型（假说）：
膜都由“蛋白质-磷脂-蛋白质”三层构成（蛋白质和磷脂依靠静电作用结合在一起）
细胞膜是静态的？
细胞的生长过程
变形虫的运动
受精卵卵裂
三、对细胞膜结构的探索
人细胞
鼠细胞
荧光标记膜蛋白
诱导
融合
370C 40分钟
1970年，荧光染料标记人和鼠细胞表面的蛋白质后细胞融合。
结论：膜上的蛋白质分子是可以运动的
三、对细胞膜结构的探索
磷脂分子具有流动性
细胞膜具有流动性。
与其他实验共同得出结论结论：
三、对细胞膜结构的探索
结论：蛋白质( )在磷脂双分子层中。
镶在、
运用冻蚀技术即用冷刀断开冰冻标本，使断裂面暴露。
嵌入、
贯穿
三、对细胞膜结构的探索
蛋白质
胆固醇
磷脂分子
磷脂双分子层
糖蛋白
糖脂
1972年辛格和尼科尔森提出了流动镶嵌模型。
三、对细胞膜结构的探索
时间 科学家或实验 结论
1895年 欧文顿 细胞膜是由 组成的。
--- 制备纯净的细胞膜 组成细胞膜的脂质有磷脂和 ，其中 含量最多
1925年 戈特和格伦德尔 细胞膜中的磷脂分子必然为连续排列的 。
1935年 丹尼利和戴维森 细胞膜处含脂质分子外，可能还附有 。
1959年 罗伯特森 所有的细胞膜都由 三层结构构成。
1970年 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 细胞膜具有 。
1972年 辛格和尼科尔森 提出 模型。
总结：对细胞膜成分和结构的探索
磷脂双分子层构成膜的基本支架
磷脂的疏水尾部决定了水溶性分子或离子难以通过——屏障作用
蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中
镶嵌的具体方式：镶、嵌入或贯穿
功能越复杂的膜，蛋白质的含量越多
膜具有流动性
组成膜的磷脂分子和大部分蛋白质分子可以运动
膜的流动性对于膜执行功能非常重要
四、流动镶嵌模型的主要内容
细胞膜的结构特点：流动性
蛋白质
胆固醇
磷脂分子
磷脂双分子层
糖蛋白
糖脂
糖被是指细胞膜外表面的糖类分子，与细胞表面识别和细胞间信息传递密切相关
四、流动镶嵌模型的主要内容
细胞膜的成分结构与功能相适应
将细胞和外界环境分开
磷脂双分子层——屏障作用
控制物质进出细胞
膜转运蛋白（细胞膜上起运输作用的蛋白质——主要）和磷脂双分子层（允许弱极性或无极性分子以及极性小分子穿过，阻止离子和强极性分子通过）
进行细胞间的信息交流
糖被

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