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3 . 1细胞膜的结构和功能
第三章
细胞的基本结构
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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巧。
——翟中和院士
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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。
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 么功能
新鲜的苋菜叶泡进水中，水一般不会变红，但高 温炒熟的苋菜中却有红红的汤汁，这可能是因为什么
古代国家的边防建筑——长城
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流动镶嵌模型的基本内容
对 细 胞 膜 结 构 的 探 索
细 胞 膜 的 功 能
● 将细胞与外界环境分隔开
生命起源于原始地球—— 一盆“热汤”中，膜的出现 是生命起源过程中至关重要 的阶段，细胞膜将生命物质 与外界环境分隔开，产生了 原始的细胞，并成为相对独 立的系统。细胞膜保障了细 胞内部环境的相对稳定。
一 .细胞膜的功能
● 控制物质进出细胞
A.代谢废物 a. 能进入细胞
B. 营养物质 b. 不易进入细胞
C. 核 酸 c. 从细胞中排出
D. 灰尘、病菌等 d. 不会从细胞中流失
思考：这种作用是绝对的吗
相对的
细胞膜对进出细胞的物质具有控制作用。细胞需要的营养物质可 以从外界进入细胞，细胞不需要的物质不容易进入细胞。
一 .细胞膜的功能
● 进行细胞间的信息交流
激素
血管
内分泌细胞分泌的激素
(如胰岛素),随血液到达
全身各处，与靶细胞的细胞
膜表面的受体结合，将信息
传递给靶细胞。 靶细胞
与膜结合的信号分子
靶细胞
发出信号的细胞 靶细胞
相邻两个细胞的细胞膜 接触，信息从一个细胞传递 给另一个细胞。
一 .细胞膜的功能
一 .细胞膜的功能
胞间
连丝
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。例如，
高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接， 也有信息交流的作用。
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流动镶嵌模型的基本内容
对 细 胞 膜 结 构 的 探 索
细 胞 膜 的 功 能
脂溶性物质 水溶性物质
使用哺乳动物成熟的
红细胞获得了细胞膜
欧文顿
化学分析后发现组成 细胞膜的脂质有磷脂 和胆固醇，磷脂含量 最多 。
二 .对细胞膜结构的探索
细胞膜由脂质组成
二 .对细胞膜结构的探索
水中形成的磷脂双分子层
1925年 提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层
戈特、格伦德尔
测 得 面 积S
测 得 面 积S
S =2S 细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层
细胞膜可能还含有蛋白质
后来研究发现
脂质((50% ) ▲主要是磷脂，还
含有少量胆固醇
蛋 白 质(40%)
糖类(2%~10%)
二 .对细胞膜结构的探索
已知：油滴表面如果吸附有蛋白质，表面张力就会降低。
推
测
细
胞
胪莫
细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力
丹尼利和戴维森
1925年
电镜下看到了细胞膜清晰的暗一亮一
暗的 三 层 结 构 ( 7 ～ 8nm)。
细胞外
蛋白质
静态结构的细胞膜能使其实现复杂的功能吗 这个模型能解释细胞的生长吗
脂双层
蛋白质—
细胞内
二 .对细胞膜结构的探索
细胞膜结构的电镜照片
(静态结构)
蛋白质一脂质一蛋白质三层结构的细胞膜
1959年 罗伯特森
1970年 绿色荧光染料 标记的膜蛋白
用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用 发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞
和人细胞融合。
细胞膜具有流动性。
小鼠细胞 人细胞 细胞 融合
37℃
40min
红色荧光染料 标记的膜蛋白
正在融合的细胞 融合细胞
二 .对细胞膜结构的探索
两种颜色的荧
光均匀地分布
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流动镶嵌模型的基本内容
对 细 胞 膜 结 构 的 探 索
细 胞 膜 的 功 能
细胞膜主要是由磷脂分子和 蛋白质分子构成的。
磷脂双分子层是细胞膜的基 本支架，其内部是磷脂分子的 疏水端，水溶性分子或离子不 能自由通过，因此具有屏障作 用 。
辛格、尼科尔森提出了细胞膜的流动镶嵌模型。
亲水头部
疏水尾部 糖脂
三 .流动镶嵌模型的基本内容
亲水
疏 水<
亲水一
细胞内部
蛋白质分子
细胞骨架纤维
细胞外部 糖蛋白
磷脂双分子层
磷脂
糖链
糖链 糖脂 思考 (P45)
糖蛋白 既然膜内部分是疏水的，水 分子为什么能跨膜运输呢
磷脂双分子层
【答案】一是因为水分子 极小，可以通过由于磷脂
蛋白质分子 分子运动而产生的间隙；
二是因为膜上存在水通道
细胞骨架纤维 蛋白，水分子可以通过通
道蛋白通过膜。
亲水头部
疏水尾部
细胞外部
细胞内部
三 .流动镶嵌模型的基本内容
亲水
疏水
亲 水
磷脂
蛋白质分子以不同方 式镶嵌在磷脂双分子层 中：有的镶在磷脂双分 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。这些蛋 白
磷脂双分子层
蛋白质分子
细胞骨架纤维
亲水头部
疏水尾部
细胞外部
细胞内部
三 .流动镶嵌模型的基本内容
质分子在物质运输等方
面具有重要作用。
糖链
糖蛋白
亲水
疏 水<
亲水
磷脂
糖脂
细胞膜的外表面还 有糖类分子，它和蛋白 质分子结合形成的糖蛋 白或与脂质结合形成的 糖脂，这些糖类分子叫 做糖被，糖被在细胞生 命活动中有重要的功能， 例如糖被与细胞表面的 识别、 细胞间的信息传 递等功能有密切关系
磷脂双分子层
蛋白质分子
细胞内部
细胞骨架纤维
三 .流动镶嵌模型的基本内容
亲水头部
疏水尾部
细胞外部
糖链
糖蛋白
亲水
疏 水<
亲水
磷脂
糖脂
流动镶嵌模型的一个动态的模型，细胞膜具有流动性，构成膜的磷脂分子可 以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。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。
流动镶嵌模型与蛋白质—脂质—蛋白质的“三明治”模 型，除了蛋白质的分布不同之外，最主要的区别在哪里
三 .流动镶嵌模型的基本内容
三.流动镶嵌模型的基本内容
名称： _ 磷脂双分子层
(1)图中①地位：细胞膜的 基本支架
特点：具有_ 一定的流动性
(2) 图
③ ②
蛋白质
名 称 ：
① 镶在磷脂双分子层的表面；
位置部分或全部嵌入磷脂双分子层中； 贯穿整个磷脂双分子层
② 特点：大多数蛋白质分子是可以_ 运动的
名 称 ： 糖 蛋 白，又 叫糖被
(3)图中③ 作 用 ：保护、润滑和细胞识别_等
四.随堂检测
1.下列生物膜结构探索历程的说法，错误的是( )
A. 最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的
B. 三层结构模型认为生物膜为静态的结构
C. 流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子 可以运动
D. 三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布
是不均匀的
D
四.随堂检测
2.一位科学家发现，当升高一定温度时，细胞膜的厚度变小而面积增
大，这是由于细胞膜的什么特性所决定的( )
A. 具有一定的流动性
B. 是选择透过性膜
C. 具有专一性
D. 具有运输物质的功能
A

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