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主讲老师：
§3-1 细胞膜的结构和功能
高中生物必修一
问题探讨
为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具备什么功能？
活细胞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。
讨论
具有控制物质进出细胞的功能。
细胞膜的功能
将细胞与外界环境分隔开
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，使细胞成为一个相对独立的系统。
保障了细胞内部环境的相对稳定。
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，使细胞成为一个相对独立的系统。
保障了细胞内部环境的相对稳定。
控制物质进出细胞
相对性
营养物质
细胞不需要的物质
细胞分泌物
代谢废物
有用成分
环境中的有害物质可能进入；
病毒、病菌的侵入，使生物体患病。
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，这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于信息的交流。
进行细胞间的信息交流
物质传递
细胞分泌物与靶细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。
含义
内分泌细胞分泌的激素与靶细胞表面的受体结合。
举例
进行细胞间的信息交流
接触传递
相邻两个细胞膜的接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。
含义
精子与卵细胞间的识别和结合。
举例
进行细胞间的信息交流
通道传递
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。
含义
高等植物细胞间的胞间连丝。
举例
细胞膜的成分
思考
结论
现象
方法
细胞膜成分的探索
1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次的实验。
溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。
脂质的推测
科学家是如何证明脂质存在的呢？
推测细胞膜是由脂质组成的。
思考
结论
结果
方法
细胞膜成分的探索
科学家利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。
组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
脂质类型的确定
脂质分子在细胞膜中是如何排布的呢？
不仅证明了脂质的存在，而且还得出细胞膜中含有的脂质类型。
思考
结论
结果
方法
细胞膜成分的探索
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。
测得单层分子的面积为红细胞表面积的2倍。
磷脂双分子层的推断
两层磷脂分子又是如何排布的呢？
推断细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
细胞膜成分的探索
磷脂分子结构式
磷脂分子模型
磷脂分子示意图
头部(亲水性)
尾部(疏水性)
磷脂分子
细胞膜成分的探索
两层磷脂分子的排布
细胞外——水
细胞内——水
思考
结论
结果
方法
细胞膜成分的探索
1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。
发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。
蛋白质的推测
蛋白质分子又是如何排布的呢？
推测细胞膜可能还附有蛋白质。
细胞膜的成分
脂质
蛋白质
糖类
50%
40%
2~10%
磷脂最丰富
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
细胞膜的结构
思考
方法
细胞膜结构的探索
20世纪40年代，曾经有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。
蛋白质分布方式的推测
科学家是如何证明该推测是否正确的呢？
蛋白质
磷脂
蛋白质
结论
现象
方法
细胞膜结构的探索
1959年，罗伯特森电镜观察。
看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
蛋白质分布方式的证明
细胞膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，中间亮层是脂质分子，两边暗层是蛋白质分子。
细胞膜结构的探索
质疑
　　20世纪60年代以后，不少科学家对于细胞膜是静态的观点提出质疑：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都难以解释。
根的生长
变形虫的运动
结论
现象
细胞膜结构的探索
两种颜色的
荧光均匀分布
细胞膜流动性的发现
小鼠细胞
人细胞
正在融合的细胞
融合细胞
刚融合的细胞一半发绿色荧光，另一半发红色荧光
融合细胞
方法
37℃
40min
细胞融合
细胞融合
绿色荧光染料标记的膜蛋白
红色荧光染料标记的膜蛋白
细胞膜具有流动性
1970年
细胞膜结构的探索
蛋白质镶嵌在脂质双分子层中的发现
随着新的技术手段不断运用于细胞膜的研究，如冰冻蚀刻扫描电镜技术的应用，科学家发现膜蛋白有的_____在脂质双分子层中的。
镶嵌
细胞膜结构的探索
模型的提出
1972年，辛格和尼科尔森提出了细胞膜的流动镶嵌模型
细胞膜的流动镶嵌模型
镶在表面
部分或全部嵌入
贯穿
糖被
排布：细胞膜外表面
特点：和蛋白质结合形成糖蛋白，
　　　或与脂质结合形成糖脂
作用：与细胞表面识别、细胞间
　　　信息传递等有密切关系
磷脂双分子层
蛋白质
排布
作用：在物质运输等方
　　　面具有重要作用
排布：内部是疏水端
作用：膜的基本支架；
　　　具有屏障作用
成分(组成)：糖类分子
细胞膜的结构特点——具有流动性
构成膜的磷脂分子有多种运动方式，主要表现为侧向自由移动。
膜中的蛋白质大多也能运动。
表现
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。
意义
侧向扩散
旋转运动
摆动运动
伸缩震动
翻转运动
旋转异构

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