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细胞的基本结构
第3章
第1节 细胞膜的结构和功能
问题探讨
学校的边界：校门
人体的边界：皮肤和黏膜
细胞的边界：？？
植物细胞、动物细胞、真菌、细菌等
细胞膜（质膜）
认识细胞膜的功能
细胞作为一个基本生命系统的边界就是细胞膜，也称质膜。
1. 细胞膜的功能：① 将细胞与外界环境分隔开
无机物→简单有机物→复杂化合物→原始生命体
认识细胞膜的功能
1. 细胞膜的功能：② 控制物质进出细胞
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。
鉴定动物细胞是否死亡用台盼蓝染液。死细胞会被染成蓝色，活细胞不会着色。
不需要、有害的物质
（如细菌、病毒等）_____________
②控制物质进出细胞
细胞膜的控制作用是相对的
细胞
营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）
废物
（CO2、尿素等）
不容易进入
抗体、激素等
细胞合成并分泌
细胞代谢产生
（DNA等）
×
细胞代谢消耗
选择透过性
认识细胞膜的功能
1. 细胞膜的功能：③进行细胞间的信息交流
鼻子接触鲜花，为什么大脑皮层能产生“香”的感觉？
③进行细胞间的信息交流
内分泌细胞
靶细胞
靶细胞
分泌的激素
a.物质传递
方式一：通过分泌化学物质间接信息交流
③进行细胞间的信息交流
b.接触传递
方式二：细胞膜直接接触交流
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
精子和卵细胞之间的识别和结合
③进行细胞间的信息交流
c.通道传递
方式三：相邻两细胞通过通道进行交流
胞间连丝
高等植物细胞
细胞膜的功能
将细胞与外界环境分隔开
控制物质进出细胞
进行细胞间的信息交流
物质传递（如激素等化学物质）
接触传递（如精卵细胞的识别）
通道传递（如高等植物细胞的胞间连丝）
细胞膜需要依靠哪些化学成分和怎么样的结构去行使相应的功能呢？
二、对细胞膜成分的探索
细胞膜
非脂溶性物质
脂溶性物质
相似相溶原理
据此推测：_____________________________
细胞膜是由脂质组成的
欧文顿
1895年
资料1：膜成分探究
二、对细胞膜成分的探索
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。
成分提取实验
欧文顿
1895年
磷脂是怎样参与到细胞膜结构的构建呢？
资料2：化学分析实验
二、对细胞膜成分的探索
资料3：磷脂分子结构
结构图
模型图
示意图
亲水头部
疏水尾部
脂质体
脂单分子层
微团
建模活动：
请根据磷脂分子的特点构建其在水中的分布的模型
细胞膜的两侧都有水环境存在，在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
水
水
在水中形成的磷脂双分子层模式图
二、对细胞膜成分的探索
成分提取实验
欧文顿
1895年
戈特、格伦德尔1925年
结论：__________________________________
细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层
资料4：戈特和格伦德尔对红细胞的研究
二、对细胞膜成分的探索
资料5：丹尼利和戴维森对膜张力的研究
成分提取实验
欧文顿
1895年
戈特、格伦德尔1925年
丹尼利、戴维森1935年
据此推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
油脂滴+蛋白质 < 油—水界面张力
脂质
蛋白质
糖类
二、对细胞膜成分的探索
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多
细胞膜的主要成分
（最丰富）
磷脂
胆固醇（动物细胞膜）
思考：这些成分是如何组成细胞膜的呢？
脂质（大约占50%）
蛋白质（大约占40%）
糖类（大约占2%—10%）
三、对细胞膜结构的探索
资料6： 罗伯特森“三明治”模型
细胞膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成
细胞膜结构的电镜照片
静态的统一结构
罗伯特森
1959年
三、对细胞膜结构的探索
20世纪60年代以后，科学家对细胞膜是静态的观点提出质疑
蛋白质—脂质—蛋白质的静态结构模型能解释与细胞膜结构有关的大多数生物学现象吗？
三、对细胞膜结构的探索
资料6： 人-鼠细胞融合实验
细胞膜具有流动性（蛋白质）
罗伯特森
1959年
人鼠细胞融合实验
1970年
四、流动镶嵌模型
罗伯特森
1959年
人鼠细胞融合实验
1970年
辛格、尼科尔森
1972年
四、流动镶嵌模型
1.成分：脂质、蛋白质、糖类
2.结构模型
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
糖蛋白
糖脂
糖被
说一说：据图用自己的语言描述细胞膜的流动镶嵌模型。
膜外
膜内
四、流动镶嵌模型
脂双层为基本支架
磷脂
蛋白质
镶嵌、嵌入、贯穿
细胞膜
糖类（少）
组分
内部疏水，屏障
物质运输等
细胞表面
信息传递等
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
细胞膜的结构特点——具有一定的流动性
1、原因：
（1）膜中的蛋白质大多也能运动；
（2）构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动；
细胞膜的结构特点——具有一定的流动性
2、影响因素：
膜的流动性主要受温度影响，一定温度范围内，温度越高，流动性越强。但超过一定范围，膜结构会被破坏。
细胞膜的结构特点——具有一定的流动性
3、意义：
细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。
对细胞膜成分和结构的探索
观察自然现象或实验现象
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。
科学方法——提出假说

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