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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。
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，死细胞能被染成蓝色；
细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能
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；
这说明细胞作为一个完整的系统，是有____的；
系统的边界对系统的_____至关重要，细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是______，也叫____；
稳定
细胞膜
质膜
边界
那细胞膜作为系统的边界，它在细胞的生命活动中起什么作用呢？
电子显微镜下的细胞膜
一、细胞膜的功能
1.______________________
在原始海洋中，________是生命起源过程中至关重要的阶段；
*为什么？（膜的出现的意义）
①将________与________分隔开，产生了_________
②使细胞成为________的系统
③保障了细胞内部环境的________
将细胞与外界环境分隔开
推测的原始海洋景观想象图
膜的出现
生命物质
外界环境
原始的细胞
相对独立
相对稳定
2.________________
①细胞____的营养物质____从外界进入细胞；
②细胞______的物质______进入细胞；
③细胞内____的成分却___________到细胞外；
④环境中一些对细胞_____的物质______进入；
*_____、____等物质在细胞内合成后，____到细胞外；
*细胞产生的_____也要___到细胞外；
*有些____、_____也能_____细胞，使生物体患病；
控制物质进出细胞
需要
可以
不需要
不容易
有用
不会轻易流失
有害
有可能
抗体
激素
分泌
废物
排
病毒
病菌
侵入
由此可知，细胞膜的控制作用是_____的
相对
3._____________________
在___细胞生物体内，各个细胞都___________的，它们之间必须保持__________，才能使生物体健康的生存；
*这种功能的协调性如何实现？
不仅依赖于_______________，也有赖于_________；
进行细胞间的信息交流
多
不是孤立存在
功能的协调
物质和能量的交换
信息的交流
①通过信息分子间接交流
细胞分泌的一些化学物质作为_______（如内分泌细胞分泌的____），随_____到达全身各处，与______的细胞膜表面的____结合，将信息传递给靶细胞；
*靶细胞：接受信息的细胞
*受体：细胞膜上与信息分子特异性结合的位点，一般为糖蛋白
激素
信息分子
靶细胞
受体
血液
靶细胞
受体
信息分子
②细胞间直接接触交流
相邻两个细胞的__________，信息从一个细胞传递给另一个细胞；
*例如_____和______之间的_____和_____
与膜结合的信号分子
细胞膜接触
精子
卵细胞
识别
结合
③经特殊通道交流
_____两个细胞之间形成_____，_____________通过通道进入另一个细胞；
*例如，高等植物细胞之间通过________相互连接，也有信息交流的作用（同时还有物质运输的作用）；
*通过胞间连丝进行信息交流______受体，由此可见，细胞膜上的受体____细胞间信息交流所必需的结构；
相邻
通道
携带信息的物质
胞间连丝
不需要
不是
补充拓展 植物的细胞壁（课本P48）
主要组成成分：__________
主要功能：__________
特性：______
果胶、纤维素
支持与保护
全透性
思考：植物细胞的边界是细胞壁吗？
不是，因为植物细胞壁是全透性的，不能保障细胞内部环境的相对稳定
细胞膜的功能是由它的_____和_____决定的；
但细胞膜非常薄，即使在高倍显微镜下依然_____看清它的真面目，人们对细胞膜化学成分与结构的认识经历了很长的过程。
结构
成分
难以
二、细胞膜的成分
探索一 实验方法 欧文顿用500多种化学物质对________的______进行了上万次的研究
实验现象 溶于脂质的物质____穿过细胞膜；
不溶于脂质的物质______穿过细胞膜；
据此推测 细胞膜是由_____组成的
思考·讨论 对细胞膜成分的探索
植物细胞
通透性
容易
不容易
脂质
思考：由此可见，最初对细胞成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取与检测？
是通过对现象的推理分析得出的
探索二 实验目的 探究细胞膜中_____________
实验方法 利用__________________，通过一定的方法制备出____的细胞膜，进行________
实验发现 组成细胞膜的脂质有_____和______，其中____含量最多
思考·讨论 对细胞膜成分的探索
脂质成分的类型
哺乳动物成熟的红细胞
纯净
化学分析
磷脂
胆固醇
磷脂
思考：
1.为什么用哺乳动物成熟的红细胞来获取细胞膜？
2.能用鸡的红细胞吗？
①哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多细胞器，没有其他膜的干扰，可获得较为纯净的细胞膜；
②动物细胞没有细胞壁，能够吸水涨破，便于获取；
不能，鸡红细胞除细胞膜外还有细胞核、细胞器等具膜结构，无法获得纯净的细胞膜；
探索三 实验方法 戈特和格伦德尔用_____从__________中提取_____，在___________上铺展成________，测得单层分子的面积____________________
据此推断 细胞膜中的磷脂分子____________________
思考·讨论 对细胞膜成分的探索
丙酮
思考1：根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气-水界面上铺展成单分子层？
磷脂分子的“头部”亲水，“尾部”疏水，所以在水-空气的界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，“尾部”则朝向空气的一面
人的红细胞
脂质
空气-水界面
单分子层
恰为红细胞表面积的2倍
必然排列为连续的两层
磷脂分子结构式
磷脂分子模型
磷脂分子示意图
探索三 实验方法 戈特和格伦德尔用_____从__________中提取_____，在___________上铺展成________，测得单层分子的面积____________________
据此推断 细胞膜中的磷脂分子____________________
思考·讨论 对细胞膜成分的探索
丙酮
思考2：科学家如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的？
因测得从哺乳动物成熟的红细胞中提取的脂质，铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，得出膜中的脂质必然排列为连续的两层
人的红细胞
脂质
空气-水界面
单分子层
恰为红细胞表面积的2倍
必然排列为连续的两层
思考·讨论 对细胞膜成分的探索
思考3：
磷脂分子在水中能自发地形成双分子层，如何解释这一现象？
磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”，在水溶液中，朝向水的是头部，“尾部”受水的排斥，当磷脂分子的内外两侧均是水环境时，磷脂分子的“尾部”相对排列在内侧，“头部”则分别朝向两侧水的环境，形成磷脂双分子层。
思考·讨论 对细胞膜成分的探索
思考4：
所以细胞膜为什么是磷脂双分子层？
细胞的内外环境都是水溶液，所以细胞膜磷脂分子的“头部”向着膜的内外两侧，而“尾部”相对排在内侧，形成磷脂双分子层
思考·讨论 对细胞膜成分的探索
思考5：
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？
磷脂的“头部”将与水接触，“尾部”与苯接触，磷脂分子分布成单层（如D所示）
思考·讨论 对细胞膜成分的探索
探索四 实验目的 英国学者丹尼利和戴维森研究了__________
实验现象 发现细胞的表面张力明显___于_________的表面张力(人们已发现了_____表面如果吸附有______成分则表面张力会______)
由此推测 细胞膜除含________外，可能还附有______
细胞膜的张力
低
油-水界面
油脂
蛋白质
降低
脂质分子
蛋白质
细胞膜主要是由_____（50%）和______（40%）组成的，此外，还有少量的_____（2%-10%）；
1.脂质
_____最丰富，此外(动物细胞)还有少量的______
2.蛋白质*
在细胞膜________方面起着重要的作用；
因此，_____________________________________
3.糖类（P45）
细胞膜____的糖类分子和蛋白质结合形成______，或与脂质结合形成_____，这些糖类分子叫做_____；
*糖被的功能：_______________________________
脂质
蛋白质
糖类
磷脂
胆固醇
行使功能
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多
外面
糖蛋白
糖脂
糖被
参与细胞表面的识别、细胞间的信息传递
脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？
三、细胞膜的结构
探索一 实验方法 罗伯特森在______看到了细胞膜清晰的________的三层结构
提出假说 所有的细胞膜都由________________三层结构构成，电镜下看到的中间亮层是_____分子，两边的暗层是______分子；
他把细胞膜描述为_____的____结构；
思考·讨论 对细胞膜结构的探索
电镜下
思考：
该模型不能解释哪些问题？
细胞膜复杂功能将难以实现；
细胞的生长、变形虫的变形运动难以解释；
暗-亮-暗
蛋白质-脂质-蛋白质
脂质
蛋白质
静态
统一
探索二 实验方法 科学家用发___色_________标记_____细胞表面的_______分子，用发___色荧光的染料标记___细胞表面的蛋白质分子，诱导小鼠细胞和人细胞_____；
实验现象 这两种细胞刚融合时，融合细胞的____发绿色荧光，____发红色荧光；
在_____下经过40min，两种颜色的荧光________
实验结论 *细胞膜_________
思考·讨论 对细胞膜结构的探索
绿
荧光染料
小鼠
蛋白质
红
人
融合
一半
一半
37℃
均匀分布
具有流动性
拓展思考
1.小鼠细胞和人细胞融合实验能证明脂质分子具有流动性吗？
2.由下图推测，流动的速率可能受哪个因素的影响？
不能证明，因为只标记了蛋白质分子
温度；
在适宜的温度范围内，随外界温度升高，细胞膜的流动性增强，但温度超出一定范围，会导致细胞膜被破坏；
1972年，辛格和尼科尔森总结前人的研究成果，并且在新的观察和实验证据的基础上，提出了新的细胞膜模型———___________，为多数人所接受。
流动镶嵌模型
冰冻蚀刻技术获得的细胞膜结构模型图
（蛋白质在脂双层中的分布）
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____的____和____提出________________的一种假说，再用进一步的____与____对已建立的假说进行____和____；
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_____和_________相_____；
已有
知识
信息
解释某一生物学问题
观察
实验
修正
补充
观察
实验结果
吻合
四、流动镶嵌模型的基本内容
1.结构组成
细胞膜主要是由________和_________构成的；
（1）磷脂双分子层
①地位*：_______________________
②作用：具有________
为什么？_______________________________________
_______________________________________
思考：既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输？
_________________________________________
___________________________________
③特点*：可以___________
磷脂双分子层是膜的基本支架
屏障作用
磷脂分子
蛋白质分子
磷脂双分子层内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过
水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；
膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜；
侧向自由移动
1.结构组成
（2）蛋白质
①蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中
有的___在磷脂双分子层____，有的___________
磷脂双分子___，有的____于整个磷脂双分子层
*思考：蛋白质分子在细胞膜中的分布是对称的吗？____
②作用：在________等方面具有重要作用
*思考：常见膜蛋白功能
转运蛋白：_____
受体蛋白：____________
酶：____
③特点*：____________
*如膜上与细胞内骨架纤维相结合的蛋白质一般不运动；
镶
表面
部分或全部嵌入
中
贯穿
物质运输
运输
识别、信息传递
催化
大多也能运动
不是
1.结构组成
（3）糖被（糖类分子）
①位置：细胞膜的___表面
②存在形式
和蛋白质结合形成_____或与脂质结合形成_____
③作用
与细胞表面的____、细胞间的_______等功能相关
外
糖蛋白
糖脂
识别
信息传递
2.结构模型图
①_______
②_______
③____________
④_____
⑤________
⑥A、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
3.细胞膜的特性
（1）结构特性*——__________
①结构基础（原因）*
构成膜的磷脂分子可以____________；
膜中的蛋白质____也能____；
②生理意义*
细胞膜的流动性对于细胞完成________、____、____、_____等功能都是非常重要的；
③实例
变形虫的变形、细胞融合、吞噬细胞吞噬病毒
④影响因素
主要受____影响，在适当的温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性_____，但温度超出一定范围，会导致膜的结构被____
具有流动性
侧向自由移动
大多
运动
物质运输
生长
分裂
运动
温度
增强
破坏
3.细胞膜的特性
（2）功能特性*——_________
①结构基础（原因）（课本P72）*
细胞膜上_______的__________；
________________的变化；
②实例
植物对离子的选择性吸收
③影响因素（了解）
内因：膜上蛋白质的种类和数量不同
外因：温度、pH、O2浓度等
选择透过性
转运蛋白
种类和数量
转运蛋白空间结构
3.细胞膜的特性
（3）流动性和选择透过性的联系（了解）
细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础；
因为只有细胞膜具有流动性，细胞才能完成其各项生理功能，才能表现出选择透过性；
如果细胞膜失去选择透过性，细胞可能已经死亡了；
拓展应用2（P46）
右图为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：
①能在水中结晶的药物应置于___处
②脂溶性的药物应置于___处
③为什么两类药物的包裹位置不同？
④请根据膜的结构特性推测：
脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？
a
b
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
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

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