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第1节
细胞膜的结构和功能
我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精确 ————翟中和《细胞生物学》
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，而活细胞不会被染色。
讨论：
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，应该具有什么的功能？
用台盼蓝染液染色后的
死细胞和活细胞（放大200倍）
活细胞的细胞膜具有控制物质进出细胞的功能
台盼蓝染色剂是活细胞不需要的物质，一般情况下，不能通过活细胞的细胞膜，因此活细胞不能被染色。而死细胞的细胞膜不具有控制物
质进出细胞的的功能，台盼蓝染色剂能够进入死细胞，使其被染成蓝色
一、细胞膜的功能
阅读教材40页～41页，总结细胞膜的功能。
相对独立的系统
相对稳定的内部环境
功能一：
将细胞与外界环境分隔开
细胞内
（水、氧气、无机物、氨基酸等）
营养物质
（二氧化碳、尿素等）废物
不需要的物质
对细胞有用的物质（核酸等）
有害物质、病毒、病菌等
控制作用的相对性
（激素、抗体等）分泌物
功能二：控制物质进出细胞
1.用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜汤，汤却是红色的。这与细胞膜的功能有何关系？
说明细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。
2.课本40页“问题探讨”中，用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞呈现不同颜色，请解释原因。
活细胞的细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，不能被染色剂台盼蓝染色；死细胞丧失了这种功能，能被染色剂台盼蓝染色。
学以致用：
功能三：进行细胞间的信息交流
受体
靶细胞：接受信号的细胞
受体：靶细胞膜上与信号特异性结合的位点
方式1：通过体液传送
1
2
3
4
方式2：通过细胞膜直接接触
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的
信号分子
受体
功能三：进行细胞间的信息交流
方式3：相邻细胞间形成通道
胞间连丝
携带信息的物质通过通道进入另一个细胞
功能三：进行细胞间的信息交流
归纳：细胞膜的功能
（1）将细胞与外界环境分隔开
（2）控制物质进出细胞
（3）进行细胞间的信息交流
方式1：化学信号传递
方式2：接触传递
方式3：通道传递
除了以上的三种功能外，细胞膜还有细胞识别、保护细胞、参与细胞的运动、分泌等功能。
1.对玉米种子的实验处理和观察现象如下，该实验结果说明（ ）
实验处理 将玉米种子浸泡15小时，从中央纵切后，用稀释红墨水染色 将浸泡的玉米种子煮熟，从中央纵切后，用稀释红墨水染色
实验现象 胚细胞着色浅 胚细胞着色深
A.细胞膜具有流动性
B.红墨水能自由进出玉米细胞
C.细胞膜具有全透性
D.活的细胞膜具有控制物质进出的作用
小试牛刀
D
2.下列不属于细胞间信息交流方式的有（ ）
A.精子和卵细胞相互接触完成受精作用
B.内分泌细胞分泌的激素经血液运输并作用于组织细胞
C.细胞膜将细胞与外界环境分隔开
D.植物细胞间有胞间连丝，是植物细胞进行信息交流的方式
C
细胞膜
二、对细胞膜成分的探索
1.19世纪末，欧文顿（E.Overton）用500多种化学物质，进行了上万次实验，发现：
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
（1）你从欧文顿的实验现象能得到的结论是什么？
细胞膜是由脂质组成的。
（2）最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取与检测？
对现象的推理分析。
思考：
2.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，得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
亲水的头
疏水的尾
磷脂分子的结构
思考：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？
磷脂分子有亲水的头和疏水的尾，在空气—水界面上，磷脂的头向着水，尾远离水而向着空气，从而铺展成单分子层。
3.1925年，两位荷兰科学家戈特（E.Gorter）和格伦德尔（E.Grendel）用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展呈单分子层，测的单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍，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。
（1）科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层” 这一结论的？
人的成熟红细胞只有细胞膜这一种膜结构，铺展成单分子层的磷脂全部来自于红细胞膜。
（2）磷脂分子在水—苯的混合溶剂中会如何排布？在水中呢？
磷脂在水—苯的混合溶剂中会排列成单层，头在水中，尾在苯中；
磷脂在水中会排列成连续的两层，即形成磷脂双分子层。
思考：
4.1935年，英国学者丹尼利（J.F.Danielli）和戴维森（H.Davson）研究了细胞膜的张力，从而推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
思考：你认为细胞膜的成分有哪些物质？
细胞膜的成分有脂质和蛋白质，其中脂质中磷脂含量最多。
脂质（大约占50%）
蛋白质（大约占40%）
糖类（大约占2%—10%）
脂质
蛋白质
糖类
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多
（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？
细胞膜的主要成分
三、对细胞膜结构的探索
1.1959年，罗伯特森（J. D. Robertson ）用超薄切片技术在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
思考：三层结构中“暗”和“亮”分别是什么物质？罗伯特森据此提出的细胞膜模型假说有什么不足之处？
“暗”是蛋白质分子，“亮”是脂质分子。
模型假说的不足之处有：
细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动等现象无法解释。
2.荧光标记细胞融合实验
绿色荧光染料标记的膜蛋白
红色荧光染料标记的膜蛋白
小鼠细胞
细胞融合
40min
37 ℃
杂交细胞
人细胞
思考：该实验说明了细胞膜的结构具有什么特点？
说明了细胞膜具有流动性。
3.科学方法：提出假说
提出假说的一般流程：
依据已有的知识和信息
提出解释某问题的假说
用观察和实验进行修正和补充
生物膜结构模型
时间：1972年
人物：辛格 和 尼科尔森
提出：流动镶嵌模型
四、流动镶嵌模型的基本内容
磷脂双分子层
（亲水性头部朝向外侧，
疏水性尾部朝向内侧）。
有镶在表面、嵌入、贯穿于磷脂双分子层
糖蛋白（细胞膜的外表面）、糖脂
磷脂双分子层
蛋白质
糖蛋白
膜表面的糖被有什么功能呢？
糖被在细胞生命活动中重要功能，
如识别、信息传递等功能
1.基本支架：
2.蛋白质分子存在形态：
3.糖类（糖被）：
水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；
另膜上还存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。
既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？（P45页思考题）
细胞膜
功能
把细胞和周围环境分隔开
结构
控制物质进出细胞
进行细胞间信息交流
化学成分
结构模型
通过体液的运输
通过细胞膜直接接触
通过相邻细胞间的通道
脂质
蛋白质
糖类
流动镶嵌模型
课堂小结
1.下图为细胞膜结构模型示意图，请回答下列问题。
(1)图中② 是构成细胞膜的基本支架。
(2)离子进入细胞的方向是 (用图中字母和“→”表示)。
(3)与细胞相互识别有关的是图中③ 。
(4)膜功能复杂程度主要取决于膜成分中 的种类和数量。
磷脂双分子层
A→B
糖蛋白
蛋白质
课堂检测
2.下列有关细胞间信息交流，据图回答问题：
（1）图中反映的是细胞膜的_________功能．
（2）图中乙表示________，丙表示________．
（3）细胞间信息交流的方式多种多样，有直接传递信息的，如_______________的识别和结合就是通过两个细胞的________直接接触，完成信息交流．
信息交流
靶细胞
受体
精子和卵细胞
细胞膜
课堂检测
3．下列有关细胞间信息交流的叙述正确的是（ ）
A．细胞间信息交流均与细胞膜的选择透过性有关
B．各细胞间功能协调性的实现只依赖于信息的交流
C．细胞膜上的受体是细胞间信息交流必需的结构
D．信息既可以通过细胞接触传递，也可以通过介质传递
4.“流动镶嵌模型”是被大多数人接受的关于细胞膜结构的一种模型。下列相关叙述错误的是（ ）
A．该模型是由辛格和尼科尔森提出的
B．组成细胞膜基本支架的物质属于脂质
C．水溶性分子或离子难以自由通过细胞膜
D．细胞膜中的各种成分都能侧向自由移动
D
D
5.细胞膜是细胞的边界。下列关于细胞膜功能的叙述，正确的是（ ）
A．原核细胞的结构简单，其细胞膜仅具有将细胞与外界环境分隔开的功能
B．细胞膜像海关和边防检查站，不需要的物质都不能通过细胞膜进入细胞
C．细胞膜功能的复杂程度取决于细胞膜上脂质和糖类的种类和含量
D．不同物种的精子和卵细胞不能受精，与细胞膜具有信息交流的功能有关
D

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