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第3章 细胞的基本结构
我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧。
——引自翟中和院士等主编的《细胞生物学》
3.1 细胞膜的结构与功能
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）
植物细胞
动物细胞
思考：细胞的边界是什么？
思考：有细胞壁的细胞中，为什么细胞的边界不是细胞壁？
不能。细胞壁是全透性的。
植物细胞的边界是什么呢？为什么？
拓展提升
细胞壁对要进出细胞的物质没有选择性（即全透性），它不能保证细胞内部的稳定。
植物细胞的边界是细胞膜。
主要功能：支持和保护
特性：全透性
细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
细胞外
细胞内
营养
物质
细胞内
核酸
对细胞有害物质病毒、病菌
抗体、激素、代谢废物
细胞膜
活细胞的细胞膜具有选择透过性。控制作用是相对的。例如：有些病毒、细菌也能侵入细胞，使生物体患病。
一、细胞膜的功能
①间接交流（化学物质如激素）
②直接接触
③形成通道（胞间连丝）
受体
血管
（1）间接交流：
1、化学本质：糖蛋白
2、作用：接受激素等化学物质的信号
3、特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）
受体简介
接受信号的细胞
靶细胞:
内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素），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，将信息传递给靶细胞。
（2）通过细胞膜直接接触传递信息。
发出信号的细胞
信号分子
靶细胞
受体
如：精子和卵细胞之间的识别与结合
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。
思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？
胞间连丝
通道交流不需要细胞膜上的受体
（3）通过通道交流和识别
相邻两细胞之间形成通道，来传递信息。
细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
【思考】细胞膜的功能是由什么决定的？
结构→功能
间接交流——化学物质传递
直接交流——细胞膜接触
通道交流——胞间连丝
膜功能小结：
除了以上提到的三种功能外，细胞膜还有细胞识别、保护细胞、参与细胞的运动、分泌等功能。
时间 人物 发现 结论
1895年 欧文顿
20世纪初
1925年 戈特和格伦德尔
1935年 丹尼利和戴维森
溶于脂质的物质
更容易透过细胞膜
推测：细胞膜由脂质组成
提取哺乳动物成熟红细胞的细胞膜进行化学分析
得知：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多
从人红细胞中提取脂质进行实验，单分子层是双分子2倍
推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层
研究细胞的表面张力
推测：细胞膜上还有蛋白质
二、细胞膜成分的探索
1、细胞膜成分的探索
【思考】为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？
①无细胞壁，细胞容易吸水涨破；
②无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。
磷脂分子结构式
磷脂分子模型
头部亲水
尾部疏水
磷脂分子示意图
磷脂分子结构
单层磷脂分子在水中的排布
水
空气
思考：细胞膜的两侧都有水存在，两层磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
(1)成分
_____（约50% ）
_______（约40% ）
糖类（2%～10%）
_____（主要 ）
胆固醇 (动物细胞膜具有)
脂质
磷脂
蛋白质
含有的元素:
2、细胞膜成分
C、H、O、N、P
脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？
思考：细胞膜的功能主要由什么成分决定？
(1)1959年，罗伯特森
①方法：在电子显微镜下观察细胞膜。
②现象：细胞膜呈现清晰的______________的三层结构。
③结论：所有的细胞膜都由______________________三层结构构成，是一种______的统一结构。
暗—亮—暗
蛋白质—脂质—蛋白质
静态
分析：“三明治模型”的静态结构模型不能解释哪些功能？
不能解释细胞的生长、白细胞吞噬细菌、受精时细胞融合等。
两层暗
一层亮
三、细胞膜结构的探索
(2)1970年，人鼠细胞融合实验
①方法：________法(如图)。
②现象：
a．开始：一半发________，另一半发________。
b．在37 ℃下经过40 min后两种颜色的荧光________。
c．结论：细胞膜具有______。
(3)1972年，辛格和尼科尔森
①方法：新的观察和实验证据。
②结果：提出为大多数人所接受的____________。
荧光标记
绿光荧光
红色荧光
均匀分布
流动性
流动镶嵌模型
三、细胞膜结构的探索
①.生物膜的基本支架：
磷脂双分子层
②.蛋白质在磷脂双分子层上的分布方式：
四、流动镶嵌模型的主要内容
①A为（ ）②B为（ ）
③糖类和蛋白质结合形成C为( )
④糖类与脂质结合成D为( )。
磷脂双分子层
1、细胞膜的结构组成
2、流动镶嵌模型主要内容
蛋白质
糖蛋白
糖脂
A
B
C
D
有的_ __在表面，有的部分或全部______于整个磷脂双分子层，有的______在磷脂双分子层；
镶
嵌入
贯穿
磷脂分子的侧向自由移动,膜中的蛋白质大多也能运动
③.生物膜的结构特点：
④.生物膜的功能特点：
具有选择透过性
具有一定的流动性
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。
⑤.糖被：
功能：（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。）
考点三
2、流动镶嵌模型的主要内容
思考：根据细胞膜的成分怎么判断细胞的内外侧？
外侧
P 45页
功能
细胞膜
组成成分
将细胞与外界环境分隔开
控制物质进出细胞
进行细胞间的信息交流
脂质：
与细胞膜功能密切相关
蛋白质：
糖类：
含量为50%，以磷脂为主
占2%~10%
流动镶嵌模型
结构特点
具有一定的流动性
主要内容
磷脂双分子层构成基本支架
蛋白质镶在表面、嵌入和贯穿
糖类形成糖蛋白或糖脂
小结
功能特点：
选择透过性
判断正误：
1．细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入细胞，而对细胞有害的物质则不能进入(　　)
2．进行细胞间的信息交流都依赖于靶细胞的细胞膜上的受体与信号分子结合(　　)
3．高等植物的胞间连丝也能使细胞间进行物质交换(　　)
4．构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪、胆固醇(　　)
5．罗伯特森在高倍显微镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构
(　　)
×
×
√
×
×
判断正误：
6．罗伯特森提出的细胞膜的静态结构模型不能解释细胞的生长现象(　　)
7．向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞(　　)
8．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(　　)
9．膜两侧的分子性质和结构不相同，如糖蛋白只分布在细胞膜外侧(　　)
√
×
×
√
1．硝苯地平是一种常见的降压药，它的作用机理是通过抑制细胞膜上的Ca2＋通道，使流入细胞的Ca2＋减少，从而导致血压降低。这体现了(　　)
A．细胞膜能将细胞与外界环境分隔开
B．细胞膜能保护细胞内部的结构
C．细胞膜可以控制物质进出细胞
D．功能越复杂的细胞膜，蛋白质的数量越多
C
2．能体现细胞膜控制物质进出细胞的是(　　)
①细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞　②细胞产生的代谢产物能排出细胞　③细胞内的核酸等重要成分不会流出细胞　④环境中一切有害的物质都不能通过细胞膜进入细胞
A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④
3．如图是细胞间的3种信息交流方式，下列叙述错误的是(　)
A．图1内分泌细胞产生的化学物质，随血液运输到全身各处，作用于靶细胞
B．图2可表示精子与卵细胞之间的识别
C．图中a表示受体，细胞膜上的受体是所有细胞间信息交流所必需的结构
D．图中b表示胞间连丝，是植物细胞间传递信息的通道
A
c
4.对细胞膜成分和结构的探索经历了漫长的过程，下列结论或假说对应错误的是(　　)
A．根据脂溶性物质更易通过细胞膜推测细胞膜是由脂质组成的
B．根据提取的哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层面积是该红细胞表面积的2倍，推测细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层
C．据电镜下细胞膜呈清晰的暗-亮-暗三层结构，罗伯特森认为所有的细胞膜都由脂质-蛋白质-脂质三层结构构成
D．小鼠细胞和人细胞融合实验可证明细胞膜具有流动性
C
5.如图为细胞膜的结构模型示意图，A、B表示细胞膜的两侧。下列有关说法错误的是(　　)
A．细胞膜因具有图中1表示的基本支架而具有对称性
B．动物细胞吸水时，图中1的厚度会变小
C．图中A侧具有糖蛋白，是细胞膜的外侧
D．细胞膜具有流动性与图中1、3都有关
A

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