资源简介

(共37张PPT)
人体的边界-皮肤
系统的边界
动物细胞-细胞膜
植物细胞-细胞膜
系统是有边界的，边界对系统的稳定性是至关重要的。
注：细胞壁具有全透性，无法给细胞提供一个稳定的内部环境，因此无法作为细胞边界。
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。
细胞膜的结构和功能
Structure and function of cell membrane
授课人：冰粉冰冰凉
第三章 细胞的基本结构 第一节
新人教版必修一
鉴别动物细胞是否死亡
问题探讨
死细胞会被染成蓝色，活细胞不会被染色
原理
讨论：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。
台盼蓝
染液
CONTENT
细胞膜的功能
01.
The function of the cell membrane
对细胞膜结构的探索
02.
Exploring the structure of cell membrane
流动镶嵌模型
03.
Fluid mosaic model
总结
04.
Summary
本 节 内 容
细胞膜的功能
PART 01
The function of the cell membrane
N
C
1.将细胞与外界环境分隔开
细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。
细胞膜的功能
推测的原始海洋景观图
H
H
H
H
H
H
H
C
OH
H
O
不同原子之间相互作用形成简单的小分子，小分子之间相互作用形成生命必需的有机物（氨基酸、核苷酸、核糖、脱氧核糖、磷脂和嘌呤等有机分子）。细胞膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，成为相对独立的系统。
细胞膜的功能
需要的营养物质
代谢废物
不需要的物质或病毒、细菌等有害物质
分泌物
2.控制物质进出细胞
控制作用是相对的
功能特点：选择透过性
需要的营养物质
（1）通过信号分子间接传递信息
细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流
通过细胞分泌化学物质完成间接的信息交流
如：内分泌细胞的激素（部分激素是蛋白质，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。
（2）通过细胞间直接接触
细胞膜的功能
3.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
如：例如精子和卵细胞之间的识别和结合
（3）通过形成细胞通道传递
细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流
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。
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。
细胞间进行信息交流时,受体和信号分子的结合具有特异性。
细胞膜上的受体不是细胞间信息交流所必需的结构,例如,高等植物细胞通过胞间连丝进行信息交流,不需要受体。
易错提醒
PART 02
对细胞膜结构的探索
Exploring the structure of cell membrane
19世纪末 1895年
时间
欧文顿（E.Overton）
人物
实验
对细胞膜成分的探索（1）
对细胞膜结构的探索
01
用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验。
●
●
●
●
●
●
●
●
溶于脂质的物质
●
●
不溶于脂质的物质
细胞膜是脂质组成的
推论
确定脂质成分
目标
卵细胞、神经细胞、哺乳动物成熟红细胞
材料
实验
对细胞膜成分的探索（2）
对细胞膜结构的探索
01
制备纯净的细胞膜进行化学分析
细胞膜的成分有磷脂（最多）和胆固醇
结果
红细胞吸水胀破
对细胞膜成分的探索（2）
对细胞膜结构的探索
01
红细胞吸水胀破
思考讨论
为什么选哺乳动物的红细胞？
无细胞壁，易吸水胀破。
无核膜和众多的细胞器膜，可以制备出纯净的细胞膜。
所有的细胞膜都有磷脂和胆固醇吗？
磷脂参与所有细胞膜的形成，胆固醇参与动物细胞膜的形成。
对细胞膜成分的探索（2）
对细胞膜结构的探索
01
磷脂分子
磷脂的分子一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾。
对细胞膜成分的探索（2）
对细胞膜结构的探索
01
请模拟磷脂分子的排布方式
在空气-水界面上
完全浸没在水中
置于水—苯的混合溶剂中
请思考细胞膜内外的环境，模拟细胞膜中磷脂分子的排布方式。
对细胞膜结构的探索
对细胞膜成分的探索（2）
01
在空气-水界面上
水—苯的混合溶剂中
完全浸没在水中
请思考细胞膜内外的环境，细胞膜中磷脂分子的排布方式和哪种情况接近。
1925年
时间
戈特（E.Gorter)和格伦德尔（F.Grendel)
人物
实验
对细胞膜成分的探索（3）
对细胞膜结构的探索
01
用从红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺成单层分子，发现面积是红细胞表面积的2倍。
细胞膜中的磷脂分子是连续的两层
推论
表面积=S
单分子层表面积=2S
1935年
时间
丹尼利(J.f Danielli)和戴维森(H. Davson)
人物
实验
对细胞膜成分的探索（4）
对细胞膜结构的探索
01
水等液体会产生使表面尽可能缩小的力，这个力称为“表面张力”。
研究细胞膜表面的张力，发现细胞表面张力明显低于油-水界面的表面张力。
1935年
时间
丹尼利(J.f Danielli)和戴维森(H. Davson)
人物
实验
对细胞膜成分的探索（4）
对细胞膜结构的探索
01
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
推论
研究细胞膜表面的张力，发现细胞表面张力明显低于油-水界面的表面张力。
细胞表面张力＜油水界面张力
有蛋白质的油水界面张力＜油水界面张力
实验总结-对细胞膜成分的探索
Summary of the experiment—Exploration of cell membrane components
1895年
1895-1925
1925年
1935年
通过对细胞膜通透性的实验探究推测：细胞膜是由脂质组成的。
欧文顿
利用哺乳动物成熟的红细胞分析：细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
测定磷脂单分子层的面积推测：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
。
戈特和格伦德尔
通过测定细胞膜表面张力推测：细胞膜除了含有磷脂分子外，还有蛋白质。
丹尼利和戴维森
1935-1959
研究发现：细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。此外，还有少量的糖类
约占50%，磷脂最丰富；动物细胞膜还含有少量胆固醇。
研究结果
细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的，还有少量的糖类。
01脂质
02蛋白质
03糖类
约占40%，功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多。
占2%～10%，糖类与蛋白质、脂质组成糖蛋白和糖脂。
对细胞膜成分的探索成果
01
对细胞膜结构的探索
对细胞膜结构的探索（1）
02
对细胞膜结构的探索
时间：1959年
人物：罗伯特森
发现：在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
“三明治”模型
假说：所有的细胞膜都由蛋白质—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。他把细胞膜描述为静态的统一结构。
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、变形虫的运动这样的现象都难以解释。
对细胞膜结构的探索（2）
02
对细胞膜结构的探索
科学技术的不断发展，科学家们发明了冷冻蚀刻技术，发现蛋白质不是分布在磷脂分子的内外表面，而是而是以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中。
对细胞膜结构的探索（3）
02
对细胞膜结构的探索
荧光标记法：利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物对研究对象进行分析的方法，常用的荧光蛋白有绿色和红色两种颜色。
荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图
膜蛋白具有流动性
这一实验和其他实验共同说明细胞膜具有流动性。
结果表明
PART 03
流动镶嵌模型
Exploring the structure of cell membrane
流动镶嵌模型
1972年，辛格（S.J.Singer）和尼科尔森（G.Nicolson)提出“流动镶嵌模型”。
流动镶嵌模型
流动镶嵌模型的主要内容
磷脂双分子层：构成细胞膜的基本支架，可以侧向自由流动。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（承担膜的主要功能）：镶在表面、部分或全部嵌入、贯穿磷脂双分子层，大多数也能运动。蛋白质在物质运输方面具有重要作用。
细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的
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。消化道和呼吸道表面的糖蛋白具有保护和润滑作用。
流动镶嵌模型
细胞膜的主要特点
功能特点—选择透过性。
结构基础：膜上具有蛋白质、磷脂双分子层有屏障作用
意义：控制物质进出细胞
结构特点—具有一定的流动性
原因：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。
意义：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。
膜的流动性主要受温度影响，一定温度范围内，温度越高，流动性越强。但超过一定范围，膜结构会被破坏。
流动镶嵌模型
总结归纳
磷脂双分子层基本支架
内部输水 屏障作用
脂质
蛋白质
镶在、嵌入或贯穿
承担膜的主要功能
细胞膜
少量糖类
组分
细胞表面
信息传递
结构特点：一定的流动性
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
功能特点：选择透过性
实验总结-对细胞膜成分的探索
Summary of the experiment—Exploration of cell membrane components
1895年
1895-1925
1925年
1935年
通过对细胞膜通透性的实验探究推测：细胞膜是由脂质组成的。
欧文顿
利用哺乳动物成熟的红细胞分析：细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
测定磷脂单分子层的面积推测：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
。
戈特和格伦德尔
通过测定细胞膜表面张力推测：细胞膜除了含有磷脂分子外，还有蛋白质。
丹尼利和戴维森
1935-1959
研究发现：细胞膜主要由磷脂和蛋白质组成。此外，还有少量的糖类
实验总结-对细胞膜结构的探索
Summary of the experiment—Exploring the structure of cell membrane
1959年
1959-1970
1970年
1972年
在电镜下看到细胞膜的亮-暗-亮结构，推测：所有的细胞膜都由蛋白质—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。
罗伯特森
利用冷冻蚀刻技术和发现：蛋白质镶、嵌、贯穿于磷脂双分子层，否定了“三明治”模型。
利用荧光标记法，进行人鼠细胞融合实验及其他相关实验，证明：细胞膜具有流动性。
戈特和格伦德尔
提出“流动镶嵌模型”
辛格和尼克尔森
随堂检测
知识辨析
鉴别动物细胞是否死亡可用台盼蓝染液,用它染色时,死的动物细胞会被染成蓝色。（ ）
人体内小肠绒毛上皮细胞和口腔上皮细胞的功能不同,但两者细胞膜上蛋白质的种类和数量相同。（ ）
提取鸡红细胞的磷脂在空气—水界面上铺成单层,测得单层分子的面积是其红细胞表面积的两倍。（ ）
不能用蛋白质—脂质—蛋白质的静态模型解释细胞的生长、变形虫的变形运动、受精时精卵细胞的结合等现象。（ ）
人鼠细胞融合实验中红绿荧光在融合细胞均匀分布证明了细胞膜上的蛋白质、脂质、糖类都具有流动性,因而细胞膜具有流动性。（ ）
1
2
3
4
5
√
×
×
√
×
系统的边界对系统的稳定至关重要。细胞作为一个基本的生命系统,它的边界就是细胞膜,以下有关细胞膜功能的说法错误的是(　　)
细胞膜对于物质的运输具有选择性,细胞需要的物质可以进入细胞
动物细胞之间的信息传递需通过激素与靶细胞受体结合来实现
植物细胞间的胞间连丝,能进行信息交流和物质转运
多细胞生物体内,细胞通过细胞膜进行细胞间的多种相互作用
随堂检测
典例1
A
B
C
D
　
动物细胞之间的信息传递可以通过激素与靶细胞受体结合实现,也可通过细胞之间直接接触来实现,如精子与卵细胞结合,B错误
B
解析
如图是真核细胞膜的亚显微结构模式图,①~③表示物质。下列有关说法错误的是(　　)
①②③在细胞膜上都是运动的
细胞识别与①有关
②在细胞膜上的分布是不均匀的,在物质运输等方面具有重要作用
人体成熟红细胞的③的单层分子的面积等于该细胞所有膜面积的两倍
随堂检测
典例2
A
B
C
D
　
图中①是糖蛋白,具有细胞识别等功能,②是蛋白质,③是磷脂双分子层,膜结构中的磷脂和大多数蛋白质分子是可以运动的,A错误
A
解析
提取生物膜中的磷脂分子,将其放入水中可以形成双层脂分子的球形脂质体(如图),它载入药物后可以将药物送入相应细胞,下列相关叙述错误的是(　　)
随堂检测
典例2
A
B
C
D
　
脂质体与细胞膜具有一定的流动性是其结构特性,D错误。
解析
磷脂分子在水中能自发形成磷脂双分子层是因为其具有亲水的“头部”和疏水的“尾部”
在a处嵌入水溶性药物,利用脂质体与细胞膜融合的特点将药物送入细胞
在b处嵌入脂溶性药物,利用脂质体与细胞膜融合的特点将药物送入细胞
该脂质体与细胞膜融合是利用它们都具有流动性这一功能特性
D

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