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细胞膜的结构和功能
第一课
学习目标
1. 生命观念——通过分析细胞生活环境，理解作为系统的边界的细胞膜的功能
2. 科学探究——通过对细胞膜成分的探索资料分析，理解细胞膜的组成成分
3. 生命观念——掌握流动镶嵌模型的内容，理解细胞膜在结构上具有流动性的特点
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。此实验说明了什么？
细胞存在边界——细胞膜
问题探讨
原始地球环境
原始海洋中有机物聚集进化出原始生命
产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。
细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。
细胞膜出现
意义
1．将细胞与外界坏境分隔开---系统的边界
一、细胞膜的功能
不需要或对细
胞有害的物质
需要的物质
废物
释放到细胞外发
挥作用的物质
演示
注意：细胞膜的控制作用是相对的
2．控制物质进出细胞
间接交流：细胞分泌化学物质（如激素），通过膜表面的受体传递信息
1、化学本质：糖蛋白
2、作用：接受激素等化学物质的信号
3、特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）
受体简介
接受信号的细胞
靶细胞:
内分泌细胞
靶细胞
激素
血管
靶细胞
3．进行细胞间的信息交流
靶细胞
发出信号的细胞
与膜结合的信号分子
膜上接受信号分子的受体
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。
演示
直接交流：细胞膜的接触
强调：只有同种生物的精子和卵细胞能够识别和结合。
3．进行细胞间的信息交流
思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？
胞间连丝
植物细胞通过 传递信息。
通道（胞间连丝）
强调：通道交流不需要细胞膜上的受体
3．进行细胞间的信息交流
1．成分
植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖。
2．功能
（1）保护作用。
（2）支持作用：细胞壁具有较坚韧的支撑性，它对植物体起着骨架作用，以维持细胞正常的形态。
3．特性：全透性。
细胞壁与细胞膜结构示意图
二、细胞壁的成分和功能
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
提出假说：膜是由脂质组成的
资料1：
1895年，欧文顿实验
哈哈，熟人，请进请进
哼，不熟，免进
相似相溶原理
三、对细胞膜成分的探索
【资料2】科学家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，并对细胞膜的成分进行分析，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。
哺乳动物成熟红细胞
无细胞核和各种细胞器。
正常的红细胞
圆涨的红细胞
涨破的红细胞
【思考】为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？
【资料3】
1925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞提取脂质。
实验结果：在空气-水界面上铺成单层分子，测得单层脂质的面积恰为红细胞膜表面积的2倍。
水层
空气
S1
S2
他们由此推断：
细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
学与思
磷脂示意图
水
水
假设一
水
水
假设二
水
水
假设三
结构图
模型
示意图
思考：两层磷脂分子是如何排列形成一层细胞膜结构的？请你结合磷脂的结构特点，选择以下合适的模型构建结构。（注：细胞生活在液体环境）
【资料4】
1935年，英国学者丹尼利和戴维森发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力；当时人们已经知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低。
推测：细胞膜除了含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。
很多
研究
脂质（50%），磷脂最为丰富，少量胆固醇
蛋白质（40%），细胞膜功能越复杂，蛋白质的种类与数量就越多。
糖类（2-10%）
脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？
蛋白质该怎么放呢？
【资料1】1959年，罗伯特森（J.D.Robertsen）在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
假说：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成的三层静态统一结构。
构建模型
四、对细胞膜结构的探索
【资料2】20世纪60年代以后，人们对这一模型的异议增加了。
请同学们观察这些图形，谈谈异议增加的原因是什么？
关于细胞模型，请你提出合理的假说。
受精时
细胞融合
酵母菌的
出芽生殖
细胞的生长与分裂
白细胞追杀细菌
四、对细胞膜结构的探索
人鼠细胞融合实验
思考：通过人鼠细胞融合实验结果，你可以得出什么结论？
四、对细胞膜结构的探索
【资料4】细胞膜的主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成，细胞膜具有一定的流动性。
请同学们根据细胞膜的主要成分及结构特点，谈谈细胞膜模型更为合理的假说。
静态的统一结构
磷脂分子层的排布
蛋白质该怎么放呢？
四、对细胞膜结构的探索
1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了细胞膜的流动镶嵌模型，被多数人认同。
科学方法：提出假说
科学假说是人们将认识从已知推向未知，进而变未知为已知的必不可少的思维方法，是科学发展的一种重要形式。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已建立的假说进行修正和补充。
假说的提出要有实验和观察的依据，同时还需要严谨的推理和大胆的想象。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。
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。
磷脂双分子层
磷脂分子
蛋白质分子
糖蛋白
五、流动镶嵌模型的基本内容
1．基本内容
（1）磷脂双分子层构成了膜的基本支架，磷脂双分子层具有流动性。
（2）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，有的横跨整个磷脂双分子层。
（3）大多数蛋白质分子也是可以运动的。
（4）在细胞膜的外表有一层糖蛋白，叫糖被。与细胞识别、信息
交流有关。
五、流动镶嵌模型的基本内容
2．特点
（1）镶嵌性：膜的基本结构是由磷脂双分子层和镶嵌蛋白构成的。
（2）流动性：膜结构中的蛋白质和脂质分子在膜中可做多种形式的移动。膜整体结构也具有流动性。流动性具有重要生理意义，物质运输、细胞融合等均与之相关。
（3）不对称性：膜两侧的分子性质和结构不相同。
五、流动镶嵌模型的基本内容
1．下图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，有关其叙述错误的是（ ）
D
①
A．具有① 的一侧为细胞膜的外侧
B． ① 与细胞膜表面的识别有关
C． ②是构成细胞膜的基本支架
D．②和③不能运动
②
③
理解巩固
2．细胞之间通过信息交流，保证细胞间功能的协调。关于细胞间信息交流的说法错误的是（ ）
A．B细胞与乙细胞上的受体化学本质都是蛋白质
B．图2可以表示精子与卵细胞的识别
C．细胞间信息交流的方式多种多样，可以是细胞接触传递信息，也可以通过介质传递
D．细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构
D
理解巩固
小结
谢谢观看

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