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第三章第1节
细胞膜的结构和功能
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。
讨论
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
思考：细胞的边界为什么不是细胞壁？
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。
推测的原始海洋景观图
将细胞与外界环境分隔开
1
一、细胞膜的功能
将生命物质与外界环境分隔开，使细胞成为一个相对独立的系统，细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。
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。
控制物质进出细胞
2
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。
进行细胞间的信息交流
3
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
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
受体
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），细胞识别得以实现的基础是细胞膜表面某些生物大分子（如糖蛋白、糖脂）提供的识别信息，使细胞可以识别不同的细胞。
（2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息。
（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 ，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 相互连接，也有信息交流的作用。
通道
胞间连丝
巩固练习
1、（判断）细胞的边界是细胞膜，只有对细胞有益的物质才能通过。（ ）
2、“氨基酸被小肠上皮细胞吸收”和“高等植物细胞间的胞间连丝”所体现出 的细胞膜的功能依次为（ ）
A、进行细胞间的信息交流、将细胞与外界环境分隔开
B、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流
C、将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞
D、进行细胞间的信息交流、控制物质进出细胞
●
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细胞膜
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溶于脂质的物质
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不溶于脂质的物质
发现：
推测：
细胞膜是由脂质组成的
二、对生物膜成分的探索
实验：
时间：1895年
人物：欧文顿（E.Overton）
用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验。
脂质更容易通过细胞膜
那么细胞膜具体是由哪些脂质组成呢？
科学家以哺乳动物的红细胞为材料，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行了化学分析，最终得知组成细胞膜的脂质都有哪些
思考：为什么要用哺乳动物的红细胞来制备出纯净细胞膜呢？非哺乳动物不行吗？
因为哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器。
磷脂和胆固醇（动物细胞膜），其中磷脂含量最多
大肠杆菌等部分原核生物也可以。
可以用其他细胞代替吗？
磷脂的结构
尾部(疏水)
头部(亲水)
磷酸
甘油
脂肪酸
时间：1925年 人物：荷兰科学家哥特和格伦德尔
实验：
细胞膜中的磷脂是双层的
水
空气
推断：
从人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。
为什么磷脂铺开一定为单分子层？如何推导出磷脂在细胞膜中排列为双层这一结论？
细胞的内外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？
细胞外液
细胞内液
1935年，英国学者丹尼利和戴维森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？
无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动
时间：1959年 人物：罗伯特森
实验：在 下看到细胞膜的 三层结构
“三明治”静态结构模型有什么不足？
这显然与膜功能的多样性相矛盾。
生物膜是由 的三层结构构成的 统一结构
推论：
三、对生物膜结构的探索
电镜
“暗—亮—暗”
“蛋白质—脂质—蛋白质”
静态
三、 对细胞膜结构的探索
2、用荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验。
结论： 。
细胞膜具有一定的流动性
科学方法——
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。
提出假说
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. P44
1.细胞膜主要由 和 组成，还有少量的 。
2. 是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，具有屏障作用
3.蛋白质有的 磷脂双分子层的表面，有的部分或者全部 磷脂双分子层,有的 整个磷脂双分子层。
4.细胞膜不是静止不动的，而是具有 ，主要表现为构成膜的磷脂分子可以 移动，膜中的 大多也能运动
思考：膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？
一是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；二是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。
磷脂分子
蛋白质
糖类
磷脂双分子层
镶在
嵌入
贯穿
流动性
侧向自由
蛋白质
大多数人所接受的模型——流动镶嵌模型
糖蛋白
磷脂双分子层
（膜的基本支架）
糖脂
只存在于细胞膜外侧
细胞膜还有哪些结构？
作用？
识别、保护、润滑、黏着
糖蛋白
糖被
糖脂
位置？
1、生物膜的结构特点：
具有一定的流动性
（原因：磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的）
2、生物膜的功能（生理）特性：
具有选择透过性
生物膜的特点
小结
欧文顿假说：膜由脂质组成
1895
20世纪初
1917
1925
1959
20世纪60年代
1970
1972
朗姆瓦提出：磷脂头部亲水，尾部疏水
脂质分子排列为两层
膜的三层静态统一结构
有些蛋白质镶嵌在脂质双分子层中
细胞膜具有流动性
辛格和尼科尔森：流动镶嵌模型
膜成分为脂质和蛋白质
磷脂双分子层构成膜的基本支架，这个支架不是静止的，具有流动性。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。大多数蛋白质分子也是可以运动的。
练习与应用
概念检测
1. 基于对细胞膜结构和功能的理解，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. 细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是（ ）
A. 细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜
B. 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
C. 细胞膜的蛋白质分子有物质运输功能
D. 细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型
B
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