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(共27张PPT)
生物学（新人教版）
分子与细胞
第三章第1节
细胞膜的结构与功能
细胞的边界
国家的边界
人体的边界
细胞的边界？？
细胞膜
细胞作为基本的生命系统，其边界就是细胞膜，也称质膜
问题探讨
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
用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞（放大200倍）
课本P40
1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？
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，死细胞被染成蓝色。
具有控制物质进出细胞的功能
注意：植物细胞的边界是也细胞膜，不是细胞壁，因为细胞壁是全透性的。
植物细胞的边界是什么？
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________。
1.将细胞与外界环境分隔开
相对稳定
（1）对细胞本身的意义：
相对独立
膜的出现
________是生命起源过程中至关重要的阶段，产生了原始的细胞，并成为_________的系统。
（2）在进化方面的意义：
出现细胞膜
一、细胞膜的功能
水、无机盐 氨基酸等
营养物质
病毒、病菌
代谢废物
CO2、尿素等
分泌物
抗体、激素
2.控制物质的进出
一、细胞膜的功能
教材（P46）
(相对而非绝对)
3.进行细胞间的信息交流
在多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，它们之间必须保持功能的协调，才能使生物体健康地生存。这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也有赖于信息的交流。
一、细胞膜的功能
（探索一） 时间：19世纪末 1895年
人物：欧文顿（E.Overton）
实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验.
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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
发现脂质更容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜。
提出假说：
细胞膜是由脂质组成的。
最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析,还是通过膜成分的提取和检测？
二、对生物膜成分的探索
原理：相似相溶
《三维设计》P41
（探索二）实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离然后进行化学分析。
化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
亲水头部
疏水尾部
磷脂分子结构式
磷脂分子模型
磷脂分子示意图
二、对生物膜成分的探索
磷酸
甘油
脂肪酸
水分子
为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？
思考·讨论
无细胞核膜和众多的细胞器膜，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
（探索三）
二、对生物膜成分的探索
1925年，两位荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。
细胞膜中的脂质分子为连续排列的两层
磷脂双分子层
二、对生物膜成分的探索
（探索四）
如果把细胞换成口腔上皮细胞呢？大肠杆菌呢？
26.将一个细胞中的磷脂成分全部提取出来，并将其在空气一水界面上铺成单分子层，结果测得单分子层的表面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。用下列细胞实验与此结果最相符的是
A．人的肝细胞 B．蛙的红细胞
C．大肠杆菌细胞 D．洋葱鳞片叶表皮细胞
二、对生物膜成分的探索
细胞膜内外两侧的环境
请画出两层磷脂分子在水环境中排列的情况。
细胞核
细胞膜
组织液
细胞内液
血液
内侧
外侧
细胞膜
水环境
水环境
双层磷脂分子
已知细胞膜中有磷脂、胆固醇，且磷脂呈双层排列，还会不会存在其他物质？
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-水界面的表面张力。
蛋白质会降低表面张力
细胞膜的组成成分中含蛋白质
（探索五）
二、对生物膜成分的探索
思考与讨论2？根据所学知识，思考是否可以尝试其他方法验证细胞膜中是否含有蛋白质吗？
酶解，双缩脲试剂？
三、细胞膜成分
脂质：主要有磷脂和胆固醇；其中磷脂最丰富。
蛋白质：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量越多。
糖类：与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系
时间：1959年
人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）
实验：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”的三层结构构成的静态统一结构。 《三维设计》P41
要点：①蛋白质均匀分布在磷脂双分子层两侧
②膜为静止的结构
蛋白质
蛋白质
脂质
蛋白质-脂质-蛋白质的“三明治”模型
四、对细胞膜的结构探索
黑暗处：蛋白质
光亮处：脂质
资料1
罗伯特森提出的“蛋白质-脂质-蛋白质”三明治模型能解释膜的哪些功能？不能解释哪些功能？
能解释蛋白质可以帮助物质运输，不能解释细胞的细胞的生长、膜的变形能力等。
变形虫摄食
细胞分裂
细胞膜具有流动性
“静态结构”
四、对细胞膜的结构探索
三
资料2：
构成细胞膜的磷脂具有流动性
磷脂分子的运动方式
侧向扩散
旋转运动
摆动运动
伸缩震荡
翻转运动
旋转异构
四、对细胞膜的结构探索
资料3：桑格尼克森实验
人鼠细胞融合实验过程图
构成细胞膜的蛋白质具有流动性
小鼠细胞
人细胞
细胞融合
40min
37℃
杂交细胞
红色荧光
染料标记
的膜蛋白
绿色荧光
染料标记
的膜蛋白
四、对细胞膜的结构探索
结论：蛋白质分子是可以运动的,说明细胞膜具有一定的流动性
教材P45
1972年，辛格和尼科尔森根据新的观察和实验证据，提出细胞膜的流动镶嵌模型，并为大多数人接受
资料4
四、对细胞膜的结构探索
1、_______________是膜的基本支架。
磷脂双分子层
其内部是疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。
五、流动镶嵌模型的基本内容
2、____________以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中。
有的镶在磷脂分子层表面。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表面。
蛋白质分子
3、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
作用：与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能又密切关系
如何判断细胞膜的内外侧？
三维P39
4、结构特点：
具有一定的流动性
细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能非常重要。
磷脂分子可以侧向自由移动；蛋白质大多也能运动。
生物膜特点
5、功能特点：
选择透过性
五、流动镶嵌模型的基本内容
既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？
【答案】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。
旁栏思考
①______________
②______________
③______________
④______________
⑤______________
A、B中_____为细胞外侧_____为细胞内侧
糖蛋白
蛋白质
磷脂双分子层
糖被
磷脂分子
A
B
练习与运用
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人。( )
(3)向细胞内注射物质后,细胞膜上会留下一个空洞。( )
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
一、概念检测
二、拓展应用
1. 在解释不容易理解的陌生事物时，人们常用类比的方法，将陌生的事物与熟悉的事物作比较。有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行类比：窗纱能把昆虫挡在外面，同时窗纱的小洞又能让空气进岀。你认为这种类比有什么合理之处，有没有不妥当的地方？
【提示】把细胞膜与窗纱进行类比,合理之处是说明细胞膜与窗纱一样可以允许一些物质出入，阻挡其他物质出入。这样的类比也有不妥之处。例如，窗纱是一种简单的刚性的结构，功能较单纯，细胞膜的结构和功能要复杂得多；细胞膜是活细胞的重要组成部分，活细胞的生命活动是一个主动的过程，而窗纱是没有生命的，它只能是被动地在起作用。
2. 下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞 发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。
（1）为什么两类药物的包裹位置各不相同？
【答案】由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。
【答案】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。
（2）请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？
25．下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。脂溶性药物和能在水中结晶的药物应位于脂质体的位置是
A．脂溶性药物和水中结晶的药物都位于a
B．脂溶性药物和水中结晶的药物都位于b
C．脂溶性药物位于a，水中结晶的药物位于b
D．脂溶性药物位于b，水中结晶的药物位于a

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