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第3章 第1节
细胞膜的结构和功能
目录
01
02
03
细胞膜成分的探索
细胞膜结构的探索
细胞膜的功能
04
流动镶嵌模型的基本内容
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。
一、细胞膜的功能
一、细胞膜的功能
【活动一】合作探究：一颗鸡蛋什么结构相当于一个细胞呢？小组成员尝试着触碰下卵黄，有何感觉？将其挑破又有什么现象呢？
功能1：将细胞与外界环境分隔开
一、细胞膜的功能
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
废物（CO2、尿素等）
控制作用是相对的
细胞膜的功能特性：选择透过性
细胞合成并分泌
细胞代谢产生
思考：植物细胞的边界也是细胞膜吗？为什么不是细胞壁？
细胞壁的作用是保护和支持，维持细胞形态，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。
功能2：控制物质进出细胞
问题探讨
活细胞的细胞膜具有选择透过性，阻止台盼蓝进入细胞；死细胞的细胞膜失去了选择透过性
一、细胞膜的功能
思考：为什么活细胞不能被染色而死细胞能被染色？
一、细胞膜的功能
思考：当鼻子闻花香，在大脑皮层会产生“香”的感觉。哪些细胞参与了上述活动？这些细胞如何沟通呢？
功能3：进行细胞间的信息交流
【活动二】自主归纳细胞膜的3点功能，并学习课本P41页的图文，找出细胞间的信息交流的三种方式及实例。
一、细胞膜的功能
功能3：进行细胞间的信息交流
受体
血管
（1）化学物质间接传递信息
如：激素
功能3：进行细胞间的信息交流
一、细胞膜的功能
（2）细胞膜直接接触传递信息
如：精子和卵细胞识别、融合
受体：
1.化学本质：糖蛋白(蛋白质)
2.作用：接受激素等化学物质的信号
3.特点：专一性/特异性
（3）相邻细胞之间形成通道进行交流。如：高等植物细胞之间的胞间连丝
一、细胞膜的功能
功能3：进行细胞间的信息交流
胞间连丝
是否还需要信息分子和受体？
(1)将细胞与外界环境分隔开 保障了细胞内部环境的相对稳定。
(2)控制物质进出细胞 细胞膜的控制作用是相对的
（功能特性：选择透过性）
(3)进行细胞间的信息交流
一、细胞膜的功能
细胞膜功能总结
通过化学物质间接传递
通过细胞膜直接接触传递
通过细胞间通道接传递
1.下列关于细胞膜的功能叙述中，正确的是( )
A、细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定，使细胞成为相对独立的系统
B、科研上可以用台盼蓝染色法来鉴别动物细胞是否死亡，其中活细胞被染成蓝色
C、对细胞有害的物质不能进入细胞
D、细胞膜上的受体具有识别作用，一种受体能接收多种外界信息
A
当堂练习
【活动三】自主学习课本P42-43页的内容，根据表格在课本画记重点，小组成员相互交流学习成果并思考讨论题1。
时间 科学家或实验 贡献
细胞膜成分探索 1895 欧文顿
------ 制备纯净的细胞膜
1925 戈特、格伦德尔
1935 丹尼利、戴维森
细胞膜结构探索 1959 罗伯特森
1970 小鼠细胞和人细胞融合实验
1972 辛格、尼科尔森
思考讨论1：最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是对膜成分的提取与检测？
对植物细胞通透性
进行研究
细胞膜
不溶于脂质物质
溶于脂质物质
相似相溶原理
1.1895年--欧文顿实验
推测：
细胞膜是由脂质组成的
二、对细胞膜成分的探索
科学家利用哺乳动物成熟红细胞---得到纯净的细胞膜
2.对细胞膜进行成分分析
化学分析：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多
思考：哺乳动物成熟红细胞作材料的优点是什么？
二、对细胞膜成分的探索
哺乳动物成熟红细胞无细胞壁、细胞核和众多细胞器，即无其他膜干扰。
二、对细胞膜成分的探索
磷脂分子的结构特点
磷脂的一端为亲水的头部，另一端由两个脂肪酸构成疏水的尾部
磷脂分子在空气-水界面上分布的模型
二、对细胞膜成分的探索
空气
水
2.细胞膜的两侧都有水的环境中，磷脂分子又如何排布？
1.磷脂分子在空气-水界面上是如何排布的？
磷脂分子在水-水环境分布的模型
根据磷脂分子特点，想一想：
3.1925年--荷兰科学家戈特和格伦德尔
（2）推断：_______________________________________
细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层。
思考:若用其他生物（如：鸡/细菌）细胞膜做实验，数量关系又如何呢？
（1）实验过程：用丙酮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。
二、对细胞膜成分的探索
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。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.
推测：细胞膜除含有脂质分子外，还可能附有蛋白质。
4.1935年--丹尼利和戴维森
二、对细胞膜成分的探索
膜功能越复杂，蛋白质的种类与数量就越多。
占比
脂质 50%
蛋白质 约40%
糖类 2%--10%
主要：脂质和蛋白质
脂质中磷脂最丰富，还有少量的胆固醇
细胞膜的成分总结
二、对细胞膜成分的探索
细胞外
胞质溶胶
酶
受体
连接蛋白
运输蛋白
1959年，科学家罗伯特森在电镜下观察细胞膜有“暗-亮-暗”结构。
提出：静态统一的蛋白质-脂质-蛋白质结构模型。
1.罗伯特森--静态统一蛋白质-脂质-蛋白质结构模型
三、对细胞膜结构的探索
阅读以下资料，指出静态统一模型的不足，并作出合理推测。
资料1：细胞生长分裂和变形虫摄食现象
思考：分析静态统一结构模型是否成立？
无法解释：1.细胞的生长与分裂，变形虫摄食 细胞膜应该能流动
三、对细胞膜结构的探索
资料2：电子显微镜下，细胞膜的厚度约为7~8 nm，是单层磷脂厚度的两倍，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过 20 nm。
无法解释：2.电镜下细胞膜的厚度
蛋白质不是全部平铺在磷脂双层两侧
三、对细胞膜结构的探索
将小鼠肝细胞膜用干冰（液氮）冰冻后用冷刀断开，升温后暴露断裂面，
在电镜下发现有些蛋白质分布是不对称的，是 、 、
磷脂双分子层中。
冰冻蚀刻电镜技术观察的蛋白质分布模型
蛋白质
科学新进展：冰冻蚀刻电镜技术
三、对细胞膜结构的探索
镶在表面
嵌入
贯穿
人鼠细胞融合实验
荧光标记法
2.实验：1970年，荧光染料标记膜蛋白技术
实验证明了细胞膜具有流动性
方法
结论
三、对细胞膜结构的探索
思考：改变该实验的温度，荧光均匀分布所需要的时间是否改变？
补充资料：
科学家用去污剂处理细胞膜提取蛋白质时，发现总有些区域的蛋白质不能被提取出来，说明这些区域中的蛋白质与脂质成分的联系十分紧密。
流动镶嵌模型还在不断发展中……
科学研究历程
科学方法：提出假说
细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先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易已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或者被否定，取决于它是否能与以后得到的观察和实验结果相吻合。
内容：
（1)基本支架：磷脂双分子层
（2) 蛋白质分子镶在表面、部分或全部嵌入、贯穿于脂双层；
（3)细胞膜具有流动性：磷脂分子可以侧向自由移动， 膜中的蛋白质大多可以运动。
（膜外) ：糖蛋白、糖脂 、糖被
与细胞之间的识别，信息传递有关
3.1972年，辛格和尼科尔森提出流动镶嵌模型
四、流动镶嵌模型的基本内容
磷脂双分子层
糖蛋白
蛋白质
糖脂
糖被
磷脂双分子层为基本骨架
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）
成分
内部疏水，屏障
物质运输等
细胞外表面
信息传递等
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
功能特点：选择透过性
（大多）运动
四、流动镶嵌模型的基本内容
当堂练习
2. 下列说法中，与生物膜发现史不一致的是( )
A.欧文顿在实验基础上提出，膜是由脂质组成的
B.荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺展成单分子层，测得单分子层面积为红细胞表面积的两倍.由此推出：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层
C.罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构，提出所有的生物膜都是由磷脂-蛋白质-磷脂三层结构构成的
D.科学家将不同荧光染料标记的人细胞和鼠细胞进行融合，证明了细胞膜的流动性
C
3.下图为细胞膜的结构模式图，下列叙述不正确的是( )
A、A面是细胞膜的外侧
B、细胞膜上的蛋白质都像②一样贯穿于③中
C、③构成了细胞膜的基本支架
D、结构①有识别功能
B
当堂练习
当堂练习 课本P46 拓展题
4.观察图片中运载药物的脂质体的特点，分析回答问题。
（1）为什么两类药物的包裹位置各不相同？
（2）请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞发挥作用？体现了细胞膜的什么特性呢？
由磷脂双层构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能稳定的包裹在其中；脂质体内部是水溶液环境，能把在水中结晶的药物稳定的包裹在其中。
由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合；也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。 体现了细胞膜的结构特性：流动性
【活动四】：尝试用我们手中的小卡片
建构流动镶嵌模型模型
思考：我们用卡片构建的细胞膜模型与真实的细胞膜相比，有什么不合理？
我们构建的模型是个平面结构，静态的
而真实细胞膜是立体结构，且细胞膜具有流动性。
你还能想到用什么废旧材料制作生物膜模型呢？制作个立体的细胞膜流动镶嵌模型
课外制作
胆固醇
胆固醇是细胞膜（动物细胞膜）的重要组成成分
补充 若是动物细胞膜，胆固醇如何在膜中分布？（查阅文献）
细胞膜的结构和功能
细胞膜的功能
细胞膜的结构探索历程
流动镶嵌模型
将细胞与外界分隔开
控制物质进出细胞 （选择透过性）
进行细胞间的信息交流
通过化学物质间接交流
通过细胞膜接触直接交流
通过细胞间形成通道交流
成分探索
脂质：
蛋白质
糖类（少量）
主要是磷脂，还有少量胆固醇（动）
基本支架：磷脂双分子层
蛋白质分子有的镶在表面、贯穿、部分或全部嵌入磷脂双分子层
磷脂和大多数蛋白质分子可以运动 （流动性）
（膜外）糖蛋白、糖脂 、糖被
结构探索
同学们再见！
课堂小结

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