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第三章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能
一、细胞膜的功能
资料1：科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能逸出细胞。
【功能1】将细胞与外界环境分隔开
【活动1】分析资料，说明其反映了细胞膜的何种功能。完成学案，时间3min。
一、细胞膜的功能
资料2：科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。例如，台盼蓝是细胞不需要的物质，用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。
【功能2】控制物质进出细胞
细胞膜的功能特点：选择透过性
选择透过性是相对的
【活动1】分析资料，说明其反映了细胞膜的何种功能。完成学案，时间3min。
一、细胞膜的功能
资料3：胰岛素是由位于胰腺的胰岛B细胞分泌的蛋白质类激素，经由血液运输到肝脏，可促进肝细胞将葡萄糖转化为糖原。
【功能3】进行细胞间的信息交流
【活动1】分析资料，说明其反映了细胞膜的何种功能。完成学案，时间3min。
通过化学物质进行信息交流
一、细胞膜的功能
细胞间的信息交流的三种方式
内分泌细胞
靶细胞
靶细胞
发出信号
的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
受体
受体
通道
类型一
类型二
类型三
通过化学物质
通过细胞膜直接接触
通过通道
胞间连丝
组分
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
形成
决定
如何排列？
有哪些？
我是欧文顿，
经过上万次
实验我发现……
细胞膜
非脂溶性物质
脂溶性物质
相似相溶原理
二
对细胞膜成分的探索
1.欧文顿实验
实验现象：
结论：
脂质分子更容易通过细胞膜
细胞膜是由脂质组成的
【活动2】阅读资料并结合课本P42页的内容，分析与细胞膜成分探索相关的实验。将结果写在学案上，时间2min。
(1)实验：研究细胞膜的张力。发现细胞的表面张力明显低于油—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作如下推测：
细胞膜除含有脂质分子外，还可能附有蛋白质。
二
对细胞膜成分的探索
2.英国学者丹尼利和戴维森
科学家对细胞膜中的脂质进一步分析发现：脂质主要是磷脂，动物细胞膜中还含有胆固醇。
如何设计实验证明细胞膜中含有磷脂和蛋白质呢？说出实验思路。
提示：物质能被对应的酶分解，且酶具有专一性，如淀粉酶只能分解淀粉。
加双缩脲，变紫……
【实验验证】科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜会被磷脂酶和蛋白酶分解。
从以上实验中能得出什么结论？
细胞膜的组成成分中含有磷脂和蛋白质
1号
2号
分别滴加等量（2管）清水、磷脂酶、蛋白酶
1号
2号
3号
1号
2号
3号
加清水
加磷脂酶
加蛋白酶
【资料】神经髓鞘的蛋白质含量不仅少，而且蛋白质种类只有3种。神经髓鞘也比较简单，主要起绝缘作用。
细胞膜的功能主要由 决定，功能越复杂的细胞膜, 的 和 越多。
【思考】由上述材料可知，细胞膜还含有什么物质？
细胞膜的功能主要由哪一类物质决定？
蛋白质
蛋白质
种类
数量
细胞类型 蛋白质% 脂质% 糖类等
其他成分%
红细胞膜 49 33 8
神经髓鞘 细胞膜 20 79 8
小肠上皮细胞膜 50 44 6
3.不同细胞膜成分对比
__________（约50%）
__________（约40%）
主要
成分
____________（约2%~10%）
________（主要）
_________（动物细胞膜具有）
脂质
蛋白质
糖类
磷脂
胆固醇
细胞膜
细胞膜的成分的总结
三
对细胞膜结构的探索
1.磷脂的分布
【资料1】1917年,科学家朗姆瓦研究指出，磷脂分子的头部是亲水的，尾部是疏水的。
【活动3】阅读与探究磷脂排列方式有关的资料，完成学案上的相关问题。时间3min。
结合磷脂分子的结构特点，构建出:单层磷脂分子在空气与水界面上的分布模型。
磷脂分子在空气与水界面上分布的模型
三
对细胞膜结构的探索
S1
S2
实验推断：_______________________________________
细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层。
三
对细胞膜结构的探索
【资料2】荷兰科学家戈特和格伦德尔从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。
水
水
三
对细胞膜结构的探索
1.磷脂的分布
细胞膜两侧都是水环境，磷脂分子排列成内部疏水的双层。
结合磷脂分子的结构特点，构建出:细胞膜中磷脂分子的排列方式。
20世纪40年代，有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。
三
对细胞膜结构的探索
2.蛋白质的分布
提出假说
【活动4】阅读与探究蛋白质排列方式有关的资料，完成学案上的相关问题。时间5min。
实验验证
所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。
【资料3】1959年，罗伯特森在电子显微镜下看到了细胞膜暗—亮—暗的三层结构，他结合其他科学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说：
“三明治”模型，细胞膜是静态的统一结构。
细胞膜结构的电镜照片
三
对细胞膜结构的探索
2.蛋白质的分布
蛋白质电子密度高，显微镜下较暗
脂质电子密度低，显微镜下较亮
蛋白质的位置在磷脂分子两侧吗？你赞同细胞膜是静态的吗？
三
对细胞膜结构的探索
2.蛋白质的分布
罗伯特森的三明治模型
三
对细胞膜结构的探索
2.蛋白质的分布
该资料说明了什么？
【资料4 】随着技术的发展，科学家发现单独测量膜蛋白厚度为5-10nm，磷脂双分子层厚度为3.5nm，一般细胞膜的厚度约为7.5nm。
蛋白质不是在磷脂分子两侧
冰冻蚀刻实验证明蛋白质是如何排布的，有何特点？
蛋白质镶在磷脂双分子层表面、部分或全部嵌入、贯穿于磷脂双分子层中。体现了膜结构内外的不对称性。
三
对细胞膜结构的探索
2.蛋白质的分布
【资料5】物理科学家将标本用干冰等冰冻，在低温下用冷刀将细胞膜切开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面（冰冻蚀刻法），发现蛋白质在膜中的分布情况。
以上现象说明细胞膜是流动的，如何用实验证明？
三
对细胞膜结构的探索
3.细胞膜的流动性
白细胞吞噬细菌
变形虫运动
细胞分裂
【资料7】20世纪60年代以后，人们对这一模型的异议增加了，不少科学家对于生物膜是静态的观点提出质疑。你能举例说明细胞膜不是静态的吗？
融合细胞
细胞
融合
37℃
40min
红色荧光染料标记膜蛋白
绿色荧光染料标记膜蛋白
人细胞
小鼠细胞
结论：
实验方法：荧光标记法
三
对细胞膜结构的探索
3.细胞膜的流动性
【资料8】人-鼠细胞融合实验：1970年，弗雷和埃迪登等科学家将小鼠细胞和人细胞融合后，用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子。
细胞膜（蛋白质分子）具有流动性。
磷脂分子会运动吗？
三
对细胞膜结构的探索
3.细胞膜的流动性
磷脂分子的侧向自由移动
膜中的蛋白质大多也能运动
细胞膜的结构特点：具有一定的流动性
4.糖类的分布
三
对细胞膜结构的探索
请根据结构与功能相适应这一观点分析，糖被应位于细胞膜的哪一侧？
糖被位于细胞膜外侧，参与细胞间的信息交流等。
【资料9】细胞膜中的糖类分子极少,主要是一些寡糖和多糖链，叫作糖被。糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息交流等功能有密切关系。
5.流动镶嵌模型
三
对细胞膜结构的探索
1972年，辛格和尼科尔森提出了新的细胞膜模型——流动镶嵌模型，为多数人所接受。
【活动5】构建细胞膜的流动镶嵌模型，画在学案上。时间3min。
①_______________是膜的基本支架。
磷脂双分子层
②_________________以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中。
蛋白质分子
a.有的镶在磷脂双分子层表面；
b.有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中；
c.有的贯穿于整个磷脂双分子层；
四、细胞膜流动镶嵌模型的主要内容
③细胞膜上 和 可以运动，
因而细胞膜不是静止不动的，而是具有 。
一定的流动性
磷脂
大多数蛋白质
④在细胞膜外表面，糖类分子与蛋白质结合形成___________，或与脂质结合形成_________，这些糖类分子叫做_______。
糖蛋白
糖脂
糖被
血型取决于红细胞细胞膜上糖链的类型
学以致用
磷脂分子构成的脂质体，可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞（靶细胞）发挥作用。药物一般分为两种：水溶性的和脂溶性的。
(1)请推测：两种药物分别被包裹在脂质体的什么位置？为什么？
(2)如果需要将药物精准运输到特定细胞，还需要对脂质体进行何种修饰？
（1）脂质体的内部是亲水的，两层磷脂分子之间是疏水的。
（2）需要在脂质体上加上能与特定细胞的细胞膜上的受体特异性识别的信号分子（一般是抗体）。
双分子层为基本支架
镶、嵌入、贯穿
流动镶嵌模型
磷脂
蛋白质
糖类（少）
组分
位于细胞外侧
构成糖蛋白、糖脂
可运动
大多能运动
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
【课堂小结】
功能特点：选择透过性
【连一连】将细胞膜的组分和其参与执行的功能联系起来。

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