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3.1 细胞膜的结构和功能
细胞的边界是什么呢？
国家的边界：边防线等
人体的边界：皮肤和黏膜
一个系统总有它的边界
膜的出现对生命起源过程至关重要
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。
细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，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。
任务1：认识细胞膜的功能
①. 伊红为什么不能溢出细胞？推测细胞可能起作用的结构是什么？
②.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？据此推测，细胞膜作为细胞的边界（系统的边界），应该具有什么功能？
不需要或对细
胞有害的物质
需要的物质
废物
注意：细胞膜的控制作用是相对的
任务1：认识细胞膜的功能
控制物质进出（选择透过性）
释放到细胞外发
挥作用的物质
细胞内的核酸等重要成分
任务1：认识细胞膜的功能
细胞之间的交流
当你和朋友面对面时，你们会通过什么方式交流？当你和朋友不在一个地方，你们又会通过什么方式交流呢？如果你们不在一个地方，但是又想面对面交流，那又怎么办呢？
间接交流
直接交流
通道交流
思考：多细胞生物各个细胞不是孤立的，只有通过信息交流才能保持功能的协调，生物体才能作为一个整体完成生命活动。那么细胞之间具体如何交流呢？
任务1：认识细胞膜的功能
认识细胞间信息交流过程中细胞膜的作用
内分泌细胞分泌的激素（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。
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。
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
间接传递
直接传递
通道传递
归纳总结细胞膜的功能
是谁，隔开了原始海洋的动荡
是谁，奏鸣了生命的交响
是谁，为我日夜守边防
是谁，为我传信报安康。
啊，伟大的细胞膜呀！
没有你，我会是何等模样！
与外界环境隔开
——控制物质进出
—进行细胞间信息交流
通过物质传递
细胞间直接传递
细胞间的通道传递（胞间连丝）
任务2：对细胞膜成分的探索
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
细胞膜
推测：细胞膜是由脂质组成的
资料1：
时间：19世纪末
人物：欧文顿
实验：欧文顿选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的研究
发现：凡是易溶于脂类的物质，也容易穿过膜；反之，不易溶于脂类的物质，也不容易穿过膜。
资料2：
时间：20世纪初
实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离然后进行化学分析。
细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
任务2：对细胞膜成分的探索
结论：
结构图
模型
示意图
空气
水
亲水头部
疏水尾部
磷脂有一个亲水磷酸“头”部，和一个疏水的脂肪酸的“尾”部。
资料4：1925年两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气－水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的2倍。
任务2：对细胞膜成分的探索
得出结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。
资料3：科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜会被蛋白酶分解。
（提示：蛋白酶是生物体内普遍存在的只对蛋白质分解起催化作用的物质）。
得出结论：细胞膜的组成成分中还含有蛋白质
水
水 D
A
水 C
水
B
水
水 E
C
__________（约50%）
__________（约40%）
____________（约2%~10%）
________（主要）
_________（主要是动物细胞膜具有）
脂质
蛋白质
糖类
磷脂
胆固醇
蛋白质的_______与________
决定细胞膜功能的复杂程度。
种类
数量
脂质和蛋白质等成分如何组成细胞膜的呢
细胞膜成分探索小结
细胞膜
任务3：对细胞膜结构的探索
资料1
时间：1959年
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。
假说：“三明治模型”，细胞膜由蛋白质－脂质－蛋白质三层结构构成，亮层是脂质、暗层是蛋白质。他把生物膜描述为静态的统一结构。
思考：“三明治模型”是否存在不足？
变形虫摄食纤毛虫
任务3：对细胞膜结构的探索
细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的，即细胞膜具有流动性
资料2
时间：1970年
实验：用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞的膜蛋白;用发红色荧光的染料标记人细胞的膜蛋白
40分钟后
370C
诱导
融合
人细胞
鼠细胞
荧光标记 蛋白质
观察、认识细胞膜中的磷脂的运动。
任务3：对细胞膜结构的探索
构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜蛋白也能运动
细胞膜具有流动性，对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都非常重要
资料3
罗伯特森利用电子显微镜拍摄测定到膜的厚度是7-8nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍。而按照“三明治”模型，加上两侧蛋白质，膜的总厚度应当超过20nm。
思考：①根据电镜测得的膜厚度，你认为电镜证据能支持磷脂双分子层的假说吗？那么“三明治”三层结构呢？
②蛋白质如何排列呢？
任务3：对细胞膜结构的探索
人工合成的脂双层也呈现为“暗-亮-暗”结构。
冰冻蚀刻技术研究细胞膜结构
资料4：通过冰冻蚀刻实验结果，你可以得出什么结论？
任务3：对细胞膜结构的探索
流动镶嵌模型的基本内容
任务3：对细胞膜结构的探索
1972年辛格（S. J. Singer）和尼克尔森（G. Nicolson）提出了新的生物膜模型——流动镶嵌模型，为多数人所接受。
细胞膜主要由磷脂和蛋白质分子构成。
磷脂双分子层是膜的基本支架，内部是磷脂分子的疏水端。
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，有的贯穿于整个磷脂双分子层。
任务3：对细胞膜结构的探索
糖蛋白
磷脂双分子层
蛋白质分子
1、细胞膜的主要成分_____ ___
2、基本支架为_______ _____
3、蛋白质在细胞膜中的位置
__________ __ 4、细胞膜的外表面有__________与细胞表面的识别和细胞间的信息交流有关。
5、结构特点_________ ___
磷脂和蛋白质
磷脂双分子层
镶嵌在磷脂双分子层中（镶、嵌、贯穿）
糖被
具有流动性
糖被
19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 组成的；
20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由
＿＿＿＿＿＿＿组成；
1959年罗伯特森提出的结构模型：所有生物膜都有
三层静态结构；
1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有 ；
1972年，辛格和 提出了 。
脂质
脂质和蛋白质
蛋白质－脂质－蛋白质
流动性
尼科尔森
流动镶嵌模型
生物膜结构的探索历程
脂双层为基本骨架
细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动
磷脂
蛋白质
镶嵌、嵌入、贯穿
细胞膜
糖类（少）
组分
内部疏水，屏障
物质运输等
细胞表面
信息传递等
运动
运动
结构特点：流动性
1.将细胞与外界环境分隔开
结构
功能
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
课堂小结
牛刀小试
1.下列哪项不属于细胞膜的功能:
A.控制物质进出细胞
B.将胰岛细胞形成的胰岛素，分泌到胰岛细胞外
C.提高细胞内化学反应的速率
D.作为系统的边界，维持细胞内环境的稳定
2.下列不属于细胞间信息交流方式的是:
A.胰岛细胞形成的胰岛素通过血液运输作用于组织细胞
B.精子和卵细胞相互接触完成受精作用
C.细胞膜将细胞与环境分隔开
D.高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接
3.下列哪项不属于生物膜流动镶嵌模型的基本内容( )
A.磷脂双分子层构成膜的基本支架
B.蛋白质以不同的方式镶在、嵌入、贯穿磷脂双分子层
C.磷脂双分子层具有流动性,蛋白质分子也可以运动
D.磷脂分子和蛋白质分子是静止的
4.细胞膜是系统的边界,下列有关其结构和功能的叙述,错误的是( )
A.脂质和蛋白质是组成细胞膜的主要物质
B.细胞膜的选择透过性是绝对的
C.功能越复杂的细胞膜,蛋白质种类和数量越多
D.细胞产生的激素可与靶细胞膜上相应受体结合

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