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(共42张PPT)
3-1 细胞膜的结构和功能
国家有边界
生物体有边界
细胞作为一个基本的生态系统，它有边界吗？
边境线
皮肤、黏膜
思考：没有受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可看作是一个卵细胞，蛋黄和蛋清之间的那层膜可以看做是什么？
细胞膜
蛋黄和蛋清之间是分开的，说明细胞膜有什么功能？
功能一：将细胞与外界环境分隔开。
细胞膜具有该功能的意义是什么？
功能一：将细胞与外界环境分隔开
细胞膜的功能
（1）对细胞本身的意义：
细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的________。
相对稳定
（2）在进化方面的意义：
________是生命起源过程中至关重要的阶段，产生了原始的细胞，并使之成为_________的系统。
膜的出现
相对独立
功能二：
核
CO2
细胞
产物
代谢
废物
O2
营 养
物 质
细胞膜
不需的，有害的物质
有些病毒病菌
控制物质进出细胞
细胞膜有________性，控制作用是_____的
选择透过
相对
功能二：控制物质进出细胞
实验原理：台盼蓝可以与DNA结合，将其染成蓝色。
活细胞的细胞膜才具有功能！
功能三：
进行细胞间的信息交流
在球场上，当发现足球快速向你头部飞奔过来，你会迅速躲避或用胳膊阻挡。
哪些细胞参与完成了上述活动？
这些细胞之间如何实现相互沟通呢
细胞间的信息交流
功能三：
进细胞间的信息交流
（1）内分泌细胞分泌的激素，通过血液运输到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体传递结合，将信息传递给靶细胞。
激素
血 液
靶细胞
内分泌细胞
受体：糖蛋白（特异性识别激素）
功能三：
进细胞间的信息交流
（2）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。例如，精子和卵细胞之间的识别和结合。
发出信号的细胞
与膜结合的信号分子
受体：糖蛋白（特异性识别信号分子）
功能三：
进细胞间的信息交流
（3）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。
可以传递物质，或者信息，且不需要信号分子和受体
细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的，但细胞膜非常薄，即使在高倍显微镜下依然难以看清它的真面目，人们对细胞膜化学成分的认识经历了很长的过程。
对细胞膜成分的探索
膜成分的探索
1895欧文顿
溶于脂质的物质容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。
20世纪初
利用哺乳动物成熟红细胞作为实验材料，制备出纯净的细胞膜，分析得出组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
膜是由脂质组成的
为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？
思考·讨论
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】是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子。磷酸“头部”是亲水的，“尾部”是疏水的。
亲水的头
疏水的尾
磷脂分子的结构
水
空气
【思考】磷脂分子在空气——水界面上会怎样排布？
磷脂分子
对细胞膜成分的探索
膜成分的探索
1895欧文顿
溶于脂质的物质容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。
20世纪初
利用哺乳动物成熟红细胞作为实验材料，制备出纯净的细胞膜，分析得出组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
1925 戈特和格伦德尔
用丙酮从人的红细胞中提取脂质，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表面积的2倍
膜是由脂质组成的
思考·讨论
1、该实验能得出怎样的推论？
2、细胞膜上的磷脂分子是怎样排列的？
1层细胞膜含2层磷脂分子
水
水
水
水
水
水
将人的肝细胞中的磷脂全部提取出来，铺成单分子层，其面积是肝细胞表面积的2倍吗？为什么？
思考·讨论
大大超过2倍，肝细胞具有多种含膜的细胞器和细胞核
对细胞膜成分的探索
膜成分的探索
1895欧文顿
溶于脂质的物质容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。
20世纪初
利用哺乳动物成熟红细胞作为实验材料，制备出纯净的细胞膜，分析得出组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
1935丹尼利和戴维森
细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力
推测：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。
1925 戈特和格伦德尔
用丙酮从人的红细胞中提取脂质，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表面积的2倍
膜是由脂质组成的
主要是_____，还有胆固醇
磷脂
对细胞膜成分的探索
对细胞膜成分的探索
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。红细胞、肝细胞、大肠杆菌的细胞膜都承担着非常复杂繁多的生理功能，它们的细胞膜中蛋白质的种类和数量均较多。
思考·讨论
由上述材料可知，细胞膜的功能主要由哪一类物质决定？
细胞膜的功能主要由 决定，功能越复杂的细胞膜， 的
和 越多。
蛋白质
蛋白质
种类
数量
1．如图表示细胞间信息交流的三种方式，叙述不正确的是（　　）
A．图C中植物细胞依靠胞间连丝交流信息，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞
B．精子和卵细胞受精时要发生图B所示的信息交流方式
C．从图中可以看出细胞间的信息交流方式多种多样
D．细胞间的信息交流一定需要细胞膜上的受体参与
跟踪检测
D
3．把一个细胞中的磷脂分子全部提取出来，在空气和水界面上将它们铺成单分子层（假定单分子间距离适当且相等），推测在下列生物中，空气和水界面上磷脂分子层的面积与原细胞的表面积之比最小的是（　　）
A．洋葱根尖成熟区表皮细胞
B．人体浆细胞
C．支原体细胞
D．酵母菌细胞
C
4．科学家进行细胞膜化学成分分析时，采用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，通过特殊处理使细胞破裂，一些物质溶出，将溶出的物质洗掉，即可得到纯净的细胞膜（又称“血影”）。科学家将“血影”中的脂质提取出来，使其在空气—水界面上铺展成单分子层，发现单分子层的面积是原细胞表面积的2倍。下列说法错误的是（　　）
A．“特殊处理”是将红细胞放在低渗溶液中使红细胞吸水涨破
B．“血影”的成分是磷脂双分子层
C．可用丙酮溶液提取“血影”中的脂质
D．鸡血细胞不适合作为提取细胞膜的实验材料
B
思考·讨论
根据磷脂分子的特点，探究磷脂分子在不同溶剂中的排布情况？
1、在空气—水界面上铺展成单分子层，磷脂分子的头尾将如何排布？
思考·讨论
2、根据磷脂分子的特点，推测并画出磷脂分子在水环境中的排布方式？
空气
水环境
思考·讨论
3、如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？
三、流动镶嵌模型的建立
对细胞膜结构的探索
脂质两边各覆盖着蛋白质
20世纪40年代
罗伯特森的蛋白质-脂质-蛋白质三层静态结构
1959年
两层暗
一层亮
方法
在电子显微镜下观察细胞膜
现象
细胞膜呈现清晰的暗-亮-暗三层结构
结论
所有的细胞膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，是一种静态的统一结构
罗伯特对细胞膜结构的探索
罗伯特森的观点能否满足变形虫的变形运动对膜结构的需求？
对细胞膜结构的探索
脂质两边各覆盖着蛋白质
20世纪40年代
罗伯特森的蛋白质-脂质-蛋白质三层静态结构
1959年
人鼠细胞融合实验
1970年
方法
荧光标记法
现象
开始：一半发绿色荧光，一半发红色荧光
在37 ℃下经过40 min后两种颜色的荧光均匀分布
结论
细胞膜具有流动性（结构特点）
对细胞膜结构的探索
脂质两边各覆盖着蛋白质
20世纪40年代
罗伯特森的蛋白质-脂质-蛋白质三层静态结构
1959年
人鼠细胞融合实验
1970年
1972年
辛格和尼克尔森提出流动镶嵌模型
自主学习
1.细胞膜的基本支架是什么？
2.蛋白质在细胞膜上如何分布？
3.细胞膜具有流动性的原因是什么？
4.什么叫糖被？有什么功能？
阅读教材P44—P45关于流动镶嵌模型的基本内容，回答下列问题：
流动镶嵌模型的基本内容
1.细胞膜的基本支架是什么？
磷脂双分子层构成膜的基本支架
（磷脂的疏水尾部决定了水溶性极性分子或离子难以通过——屏障作用）
2.蛋白质在细胞膜上如何分布？
蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中
镶嵌的具体方式：嵌入、镶或贯穿
功能越复杂的膜，膜上蛋白质的种类，数目越多
流动镶嵌模型的基本内容
嵌
贯穿
镶
3、膜具有流动性的原因：
组成膜的磷脂分子可以侧向移动，此外大部分蛋白质分子也可以运动。
（膜的流动性对于其控制物质进出细胞的功能非常重要，此外该特点对于细胞的生长发育、分裂和运动功能也非常重要）
流动镶嵌模型的基本内容
温度等外界环境可影响膜的流动性
4. 糖被的概念及其功能？
糖被是指细胞膜外表面的糖类分子，可以和蛋白质（糖蛋白，只分布于细胞膜外侧）和脂质结合，与细胞表面识别和细胞间信息传递密切相关。
科学方法
细胞膜结构的探索过程，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信息，提出解释某一生物学问题的一种假说，再进一步观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合！
跟踪检测
1．1959年有学者提出了细胞膜的“蛋白质—脂质—蛋白质”静态统一结构模型，1972年又有学者在此基础上提出了细胞膜的流动镶嵌模型，后者不同于前者的结构特点是（　　）
①细胞膜由脂质和蛋白质组成
②蛋白质可部分或全部嵌入磷脂双分子层中
③细胞膜具有选择透过性
④细胞膜具有一定的流动性
A．①②④ B．②③④ C．①④ D．②④
D
2．如图表示磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物（图中◎表示）的运载体，将药物运送到特定的细胞发挥作用。下列有关叙述错误的是（　　）
A．脂质体的形成与磷脂分子在结构上具有一定的流动性的特点有关
B．图a中是能在水中结晶或溶解的药物，图b中是脂溶性的药
C．若要让携带药物的脂质体与特定细胞起作用，可在脂质体膜上镶嵌某种蛋白质
D．当脂质体与特定细胞接触时，图a的药物可能通过膜融合或胞吞的方式进入细胞内
A
3．如图为荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图。下列有关该实验的叙述，错误的是（　　）
A．小鼠细胞和人细胞的细胞膜主要成分都是脂质和蛋白质
B．温度会影响不同荧光染料标记的膜蛋白的运动速率
C．该实验证明了细胞膜具有选择透过性的功能特性
D．该实验可证明细胞膜上的一些蛋白质分子是可以运动的
C

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