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(共42张PPT)
第1节 细胞膜的结构和功能
第3章 细胞的基本结构
本节聚焦
1.细胞膜有哪些主要功能？
2.流动镶嵌模型的基本内容是什么？
3.通过对细胞膜结构的探索过程的分析，你对科学的过程和方法有哪些领悟？
细胞膜——系统的边界
新鲜鸡蛋
界限分明
蛋黄依然完整
1
鸡蛋的结构
卵细胞
感受细胞膜的存在
卵黄膜被破坏后，卵细胞不再维持原先的形态
1
功能1：将细胞与外界环境分隔开
意义：保证内部环境的相对稳定性
2、控制物质进出细胞
细胞膜
细胞外
细胞内
葡萄糖
蔗糖
一、细胞膜的功能
体外培养动物细胞时，需要为细胞分裂和生长提供营养。绝大多数情况下，培养基中都会添加葡萄糖。如若添加蔗糖，细胞就会死亡。
讨论：
1.为什么添加葡萄糖细胞存活，添加蔗糖后细胞死亡？
2. 据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？
对物质进出的控制：
细胞内
细胞外
（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
具有选择性、相对性
2
（激素、抗体等）分泌物
细胞控制物质进出的前提条件：
活细胞
红苋菜
2
应用：利用台盼蓝染液判断细胞死亡
用台盼蓝染液染色后的细胞
（显微镜放大后视野）
死细胞
活细胞
2
3、进行细胞间的信息交流
阅读课本P41的内容，细胞间信息交流的方式。
化学物质
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
（信号分子）
3、进行细胞间的信息交流
（1）通过 传递信息
细胞膜间接接触
3、进行细胞间的信息交流
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。例如 ，精子和卵细胞之间的识别和结合。
（2）通过 传递信息
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
3、进行细胞间的信息交流
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。
（3）通过 传递信息
细胞通道（胞间连丝）
除了以上提到的三种功能外，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。
植物细胞的细胞壁
主要功能：支持和保护；特性：全透性
拓展提升
为什么细胞壁不是植物细胞的边界？
细胞壁对要进出细胞的物质没有选择性（即全透性），它不能保证细胞内部的稳定。
啊，伟大的细胞膜呀！
没有你，我会是何等模样！
—进行细胞间信息交流
是谁，隔开了原始海洋的动荡
是谁，奏鸣了生命的交响
是谁，为我日夜守边防
是谁，为我传信报安康。
将细胞与外界环境隔开
——控制物质进出细胞
细胞膜的功能
回到19世纪重温科学发现之旅……
科学家对细胞膜成分、结构的探索历程
1895年：欧文顿用500多种化学物质进行了上万次的实验，发现脂溶性物质比非脂溶性物质更容易透过细胞膜进入细胞中
二、对细胞膜成分的探索
→细胞膜是由脂质组成的
细胞膜
非脂溶性物质
脂溶性物质
资料一：
欧文顿对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析,还是通过膜成分的提取和检测？
提出假说
正常成熟的哺乳动物红细胞没有细胞核，也没有高尔基体和线粒体等细胞器，但它仍具有代谢功能。
二、对细胞膜成分的探索
资料二：
思考：
1、科学家利用红细胞制备细胞膜并进行成分分析的结果是什么？
2、为什么选择红细胞作为实验材料？
细胞膜是由脂质组成的→磷脂和胆固醇
1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。（有资料证明蛋白质能降低表面张力）
二、对细胞膜成分的探索
资料三：
思考：
丹尼利和戴维森发现了什么？得到怎样的推论？如何设计实验验证
二、对细胞膜成分的探索
生物膜 蛋白质/% 脂类/% 糖类
人的CNS髓鞘 20 79 少
人的红细胞膜 49 43 8
大鼠的肝细胞核膜 59 35 2.9
内质网膜 67 33 少
细胞膜的组成成分
脂质
（约50%）
糖类
（2%-10%）
蛋白质
（约40%）
磷脂
胆固醇
（少量）
资料四：
蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用，因此，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
问题:磷脂分子和蛋白质分子怎样组合 蛋白质位于细胞膜的什么位置？是怎样分布的？
细胞膜结构的探索——磷脂
疏水
亲水
脂肪分子结构式
磷脂分子结构式
磷脂分子示意图
细胞膜结构的探索——磷脂
活动一：根据磷脂的结构性质，试画出它在空气—水界面的分布情况
1917年，郎姆瓦将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完以后，磷脂分子分布排成单层。
细胞膜结构的探索——磷脂
草履虫生活的环境
1、草履虫生活的环境？
2、草履虫细胞内含量最多的化合物？
结论：细胞膜内膜外都是水环境
A
C
二、对细胞结构的探索
活动二：细胞膜的两侧都有水存在，试画出磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
B
在水中形成的磷脂双分子层的模式图
水
水
二、对细胞结构的探索
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—水界面上铺成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。
推断：细胞膜中的磷脂分子必然为连续排列的两层。
表面积=S
磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架
细胞膜结构的探索——磷脂
细胞膜结构的探索——蛋白质
活动三：根据蛋白质结构特性，试画出蛋白质在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
氨基酸
蛋白质
疏水
亲水
部分亲水、部分疏水
肽链
1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜的暗-亮-暗的三层结构
提出假说：
细胞膜由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成认为细胞膜为静态的统一结构
细胞膜结构的探索——蛋白质
细胞膜结构的探索——蛋白质
为什么看到细胞膜暗—亮—暗三层结构就能得出细胞膜是由蛋白质—脂质双分子层—蛋白质三层组成的呢？
证据1：电镜观察的亮带是3.5cm，刚好符合磷脂双分子层亲水头部之间的距离
证据2：脂双层对 电子透
电子阻挡 过样品 亮带
作用小 多
蛋白质对 电子透
电子阻挡 过样品 暗带
作用大 少
变形虫摄食纤毛虫
受精卵分裂
细胞膜是静态的吗？
细胞膜结构的探索——结构特点
1970年，科学家用红、绿荧光染料分别标记小鼠细胞和人细胞表面的蛋白质分子，进行细胞融合实验
实验表明：细胞膜具有流动性
细胞膜结构的探索——结构特点
蛋白质分子运动
磷脂分子运动
1972年，辛格和尼科尔森提出了流动镶嵌模型
总结出辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型的主要内容
细胞膜结构的探索——流动镶嵌模型
活动四
脂双层为基本骨架
细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动
磷脂
蛋白质
镶嵌、嵌入、贯穿
细胞膜
糖类（少）
组分
内部疏水，屏障
物质运输等
细胞表面
信息传递等
运动
运动
结构特点：流动性
1.将细胞与外界环境分隔开
结构
功能
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
桑格和尼克森提出流动镶嵌模型
物理科学家在低温下将细胞膜切开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面（冰冻蚀刻法）。
细胞膜结构的探索——蛋白质
物理科学家在低温下将细胞膜切开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面（冰冻蚀刻法）。
细胞膜结构的探索——蛋白质
物理科学家在低温下将细胞膜切开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面（冰冻蚀刻法）。
细胞膜结构的探索——蛋白质
冰冻蚀刻技术研究细胞膜结构
镶在表面
嵌入其中
贯穿于膜
模型建构的基本方法：
实验、推理和想象
提出假说
实验验证
提出假说
实验验证
建构模型
修正模型
科学方法
1.如表关于生物膜的探索历程对应关系错误的是（　 ）
D
选项 实例（实验） 结论（假说）
A 脂溶性物质更易通过细胞膜 膜是由脂质组成的
B 红细胞膜中脂质铺展成单分子层后是红细胞表面积的2倍 细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层
C 电镜下细胞膜呈清晰的暗-亮-暗三层结构 生物膜由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成
D 人鼠细胞杂交实验中两种颜色的荧光均匀分布 细胞膜是镶嵌结构
反馈训练
2.如图为细胞膜结构模型示意图，①～③表示构成细胞膜的物质，下列叙述错误的是（　　）
A．①是糖蛋白
B．③是磷脂双分子层
C．细胞膜结构中只有③具有流动性
D．细胞膜的功能主要与①②的种类和数量有关
C
3.下列叙述中，不属于细胞膜功能的是（　　）
A．控制物质进出细胞
B．进行细胞间的信息交流
C．将细胞与外界环境隔开
D．控制细胞内物质的合成
D
4.下列过程未体现生物膜信息传递功能的是（　　）
A．蔗糖溶液使洋葱表皮细胞发生质壁分离
B．抗原刺激引发记忆细胞增殖分化
C．胰岛素调节靶细胞对葡萄糖的摄取
D．传出神经细胞兴奋引起肌肉收缩
A
6.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

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