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(共27张PPT)
第3章
细胞的基本结构
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)
情境主线 基于细胞膜结构和功能， 抗HIV药物脂质体如何有 效发挥功效 白细胞吞噬艾滋病毒并产 生抗HIV抗体的过程，离不 开各种细胞器的分工合作 研究细胞核的结构和功 能，防止细胞内HIV的繁 殖
设计人造细胞修复艾滋病人 的溃烂皮肤，并进行“人人 有权利，人人享健康”的艾 滋病零歧视宣传。
评价主线 解释细胞膜的结构决定其 功能 评价流动镶嵌模型 阐明细胞器之间分工合 作抵御病毒干扰 分析细胞核的结构决定 其功能，提出HIV防治新 思路
运用细胞中各组分协调配合， 设计人造皮肤，尝试提出预 防治疗艾滋病的合理建议
问题主线 举例说明细胞膜的功能 分析科学史和实验证据，阐 明细胞膜成分和结构特点 概述流动镶嵌模型的内容 各种细胞器是如何分工 合作完成病毒在细胞内 的清除以及抗体的分泌 什么是生物膜 细胞核的功能是什么 细胞核的结构有什么特 点
总结细胞各部分如何协调 配合形成一个有机整体
任务主线 任务1.结合生活情境概述细胞膜的 功能 任务2.科学史的分析，总结细胞膜 的成分和结构 任务3.制作流动镶嵌模型，阐明膜 的结构决定其功能 任务1.构建细胞器的结构模型， 阐述细胞器的功能 任务2.建立分泌蛋白合成运输 的概念模型 任务3.认同生物膜在结构和功 能上紧密联系 任务1.分析科学史中的经典实验 以及细胞核的结构，总结细胞核 的功能 ； 任务2.建构真核细胞的三维结构 模型
任务.举例说明细胞各部分结构 之间相互联系、协调一致，共 同执行细胞的各项生命活动。
细胞各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动
防御和治疗艾滋病的新思路
细胞膜的结构和功能 (课时1) 细胞器之间的分工合作 (课时2-3) 细胞核的结构和功能 (课时4)
单元概念构建与应用
(课时5)
单元主题
单元情境 子主题
脂质体是科学家模仿细胞膜结构和功能制造的一种人工生物膜， 能够很好地与细胞膜相融合，因此作为药物载体被广泛运用。
抗体
——聚乙二醇保护层
——水溶性药物结晶
—脂溶性药物
脂质体-一种神奇的抗HIV药物载体
第3章细胞的基本结构
第1节细胞膜的结构和功能
(1)通过观察、感受卵黄膜分析细胞膜的功能，概述细胞膜作为系统 边界所具有的功能。
(2)运用细胞膜成分结构探究的科学史情境，分析实验结果，归纳细 胞膜的成分和结构特点，培养科学思维和科学探究能力。
(3)通过建立细胞膜流动镶嵌模型，准确描述模型的基本内容，加强 对结构与功能观的理解，发展生命观念。
(4)通过“脂质体”的分析，体会科学知识与解决现实问题之间的密 切联系，关注人类健康，落实社会责任。
学 习 目 标
鸟类的卵细胞是自然界中较大的细胞，未受精的鸡蛋中，鸡蛋 黄可以看作是一个卵细胞。
【体验活动】触碰卵黄膜，感受细胞膜的存在
思考1:据此推测细胞膜作为细胞的边界应该具备什么功能
细胞膜的功能
细胞膜的功能
思考2:双黄蛋的两个卵细胞不能融合，但卵细胞却可以和精子结 合完成受精作用。这说明细胞膜还有什么功能
进行细胞间的信息交流
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的
信号分子
②通过分泌化学物质
间接交流 (激素、神经递质)
①通过细胞膜接触 直接交流
③相邻两个细胞 通过通道交流
内分泌细胞
激素
进行细胞间的信息交流
靶细胞
受体一
血管
靶细胞
细胞膜的功能
【资料1】1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性 进行了上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：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 。
思考：根据相似相溶原理，上述现象说明什么
假说：膜是由脂质组成的
细胞膜成分的探索
非脂溶性物质 脂溶性物质
实验证据
【资料2】科学家利用哺乳动物成熟红细胞 作为实验材料，制备出纯净的细胞膜，并对 细胞膜的成分进行分析，得出组成细胞膜的 脂质有磷脂和胆固醇，其 中磷脂含量最多。
思 考 ：为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜
①无细胞壁，细胞容易吸水涨破；
吸水 涨破
②无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。
细胞膜成分的探索
【资料3】1935年，丹尼利和戴维森研究了细胞膜的表面张力，发现细胞 膜的表面张力明显低于比油一水界面的表面张力，人们已经发现脂滴表 面如吸附有蛋白质成分时，表面张力则降低。
思考：根据上述现象推测细胞膜还含有哪些成分
假 说 ：细胞膜除了脂质外还可能有蛋白质
联系所学：如何证明这个推论正确
细胞膜成分的探索
头部亲水
尾部疏水
磷脂分子示意图
磷脂分子模型
CH —N(CHjs; CH
o=P-○-
CH一
C=0
H
CH CH
疏水尾部 ·
(脂肪酸)
H
CH
E
E
细胞膜结构的探索
磷脂分子结构式
磷脂的结构
胆碱
磷 酸
CH
C=0
亲 水 头 部
甘 油
式式
细胞膜结构的探索
1、如果将磷脂分子在空气—水界面上铺展成单分子层，磷脂分子的头尾 将如何排布
2、如果搅动水槽中的水，迫使磷脂分子进入水溶液中，它又将如何分布
3、推测磷脂分子在细胞膜上的排布情况并说明理由
膜外(水)
假说：磷脂分子形成两层
【资料1】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，测得单分子层的 面积为红细胞表面积的2倍。
表面积=S 脂单分子层面积=2S
实验结论：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层
细胞膜结构的探索
【资料2】1959 年，罗伯特森用锇酸对细胞膜进行染色，在电子显微镜
下观察到清晰的“暗—亮—暗”三层结构(经锇酸染色后，亲水性物质 的电子密度高，在电镜下显暗色；脂溶性物质的电子密度低，在电镜下 显亮色)
细胞外
蛋白质
脂双层
蛋白质一
假 说：①细胞膜为蛋白质-脂质-蛋白质三层结构组成
②细胞膜是静态统一的结构
细胞膜结构的探索
【资料3】科学家研究发现，有些膜蛋白的特定区域主要由疏水氨 基酸组成，这些区域很可能与脂双层的疏水区域结合，造成这些部 分会深深插入膜的内部。
思考：蛋白质在细胞膜中的分布
细胞膜结构的探索
。用冷刀骤然将标本断开，是细胞膜从疏水层断开。
内层磷脂内部
【资料4】冰冻蚀刻显微技术： 将细胞膜置于-100℃的干冰或-196℃
的液氮中进行冰 冻
升温后冰在真空条件下迅即升华，暴露出断面结构，称为蚀刻。 随 后
用铂一碳将断面制成模板在电镜下观 察。
结论：细胞膜中的蛋白质镶在、嵌入、贯穿于磷脂双分子层。
细胞膜结构的探索
技大
绿色荧光染料标记膜蛋白
细胞融合 37℃
40 min
红色荧光染料标记膜蛋白 融合细胞
【资料5】科学家用一定的技术手段诱导人鼠细胞融合，将两种荧 光染料标记的抗体与相应细胞膜表面相应的抗原结合，杂交细胞 一半呈红色，一半呈绿色。接着将杂交细胞在37℃下保温，40分 钟后，两种颜色的荧光均匀分布。
细胞膜结构的探索
结论：细胞膜具有流动性
小鼠细胞
人细胞
磷脂分子的运动
细胞膜结构的探索
流动性的实例
细胞膜结构的探索
白细胞追杀细菌
变形虫的摄食
细胞分裂
精卵结合
1972年，辛格 (S.J.Singer) 和尼克尔森(G.Nicolson) 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——流动镶嵌模型，为多数人所接受。
流动镶嵌模型的基本内容
模型构建：—流动镶嵌模型
要求：1、小组分工合作，利用已有材料和档案袋1中粘土构建模型，
时 间 4min。
2、 组内自评、组间互评，评价构建的模型的优缺点，
时间3min。
流动镶嵌模型的基本内容
模 型 完 善 ：一糖类的发现
【资料6】对细胞膜的深入研究发现，细胞膜的外表面还有糖类分子，
它和蛋白质分子结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类 分子叫糖被。糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。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
流动镶嵌模型的基本内容
学以致用—
1、紫杉醇具有高度亲脂性，应包裹在脂质 体的哪个部位
2、请推测：脂质体到达细胞后，药物将如 何进入细胞发挥作用
细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，脂质体
与细胞膜结构相似，可与细胞膜发生融合，
使药物进入细胞
3、为了降低毒副作用，如何实现脂质体特异性识别被HIV侵染的细胞 请设计脂质 体的改造方案。
提示：HIV 表面有一种蛋白gp120 与T淋巴细胞表面的CD4蛋白特异性结合，HIV 感染 细胞表面表达有gpl20。
抗体
——聚乙二醇保护层
A
B
1997年，西蒙斯(K.Simons)和伊琳娜.易科宁(Elina Ikonen)等人提出提
出了“脂筏模型”,可以说是细胞膜功能最新的功能解释模型。脂筏是细胞膜 上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域，其中的胆固醇就像胶水一样，对鞘磷脂亲 和力很高，并特异吸收或排除某些蛋白质，形成一些特异蛋白聚集的区域，该 区域与膜的信号转导、蛋白质分选、跨膜物质运输等均有密切的关系。
糖脂 脂筏
深度探索
上网或查阅相关书籍，了解细胞膜研究新进展或细胞膜与诺 贝尔奖，小组为单位形成调查报告，生物兴趣时间汇报。
课下任务：

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