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第一节 细胞膜的结构与功能
第3章 细胞的基本结构
地球的边界
大气层
国家的边界
边防线
人体的边界
皮肤和黏膜
细胞的边界
细胞膜（质膜）
一个系统总有它的边界
是你，隔开了原始海洋的动荡。是你，为我日夜守边防。
是你，奏鸣了生命的交响，
是你，为我传信报安康。
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
阅读教材P40-41页的内容，找出细胞膜的功能。
探究活动一
小资料：没有受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可看作是一个卵细胞,蛋黄和蛋清之间有没有一层膜？它可以看作什么膜？蛋黄和蛋清是分开的，说明了细胞膜有什么作用？蛋黄内的物质不能流出，体现细胞膜的什么功能？
将细胞与外界环境分隔开。
控制物质进出细胞
1.将细胞与外界环境分隔开
细胞内部环境的相对稳定
的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始细胞，并成为相对独立的系统。
细胞膜保障了 。
膜
一、细胞膜的功能
是你，隔开了原始海洋的动荡
需要的营养物质
不需要的物质
抗体、激素等物质
代谢废物
细胞
可以进入
不容易进入
排出
分泌出去
有用的成分不会轻易流失到细胞外
细胞膜的功能特性：选择透过性
病菌、病毒等
可能 侵入
2、控制物质进出细胞
细胞膜的控制作用：是相对的
一、细胞膜的功能
是你，为我日夜守边防。
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。
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？
台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过活的细胞膜，故活细胞不被染色；死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能进入细胞，死细胞能被染成蓝色。
控制物质进出细胞
问题探讨
（1）通过化学物质进行信息传递——间接交流（长距离）
内分泌细胞的激素（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。
一、细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流
受体：化学本质:糖蛋白
靶细胞膜上与信号特异性结合的位点
特点：专一性
受体
接受信号的细胞
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
精子和卵细胞之间的识别和结合
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。
（2）通过细胞膜的直接接触进行信息交流（近距离）
受体
一、细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流
胞间 连丝
相邻两个细胞之间形成 ，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。
（3）相邻两细胞之间形成通道
高等植物细胞之间通过 相互连接，进行信息、物质交流。
胞间连丝
细胞壁
一、细胞膜的功能
3.进行细胞间的信息交流
通道
胞间连丝
是你，为我传信报安康
1、判断正误
(1)细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入细胞，而对细胞有害的物质则不能进入(　　)
(2)进行细胞间的信息交流都依赖于靶细胞的细胞膜上的受体与信号分子结合(　　)
(3)高等植物的胞间连丝也能使细胞间进行物质交换(　　)
(4)可以用台盼蓝染色法鉴定细胞死活（ ）
×
×
√
√
当堂练习
2、如图为细胞间信息交流的三种方式，下列有关叙述错误的是（ ）
A、图甲可表示胰岛素经血液运输到靶细胞对其生命活动进行调节
B、图乙可表示同种动物精子和卵细胞之间的识别和结合
C、这三种方式中都需要信号分子与细胞膜上的受体进行识别与结合
D、图丙可表示高等植物细胞间通过胞间连丝相互连接并运输物质
C
当堂练习
●
●
细胞膜
●
●
●
●
●
●
溶于脂质的物质
●
●
不溶于脂质的物质
脂质更容易通过细胞膜,不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜。
细胞膜是由脂质组成的。
二、对细胞膜成分的探索
资料一：1895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：
推测：
讨论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？
红细胞的细胞膜
化学分析表明：
组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
资料二：20世纪初科学家利用哺乳动物的红细胞，制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。
二、对细胞膜成分的探索
CH
CH2
CH2
O
C=O
CH-CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
C=O
CH2
O
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
=
CH
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
ˉ
N
+
（CH ）
3
3
O
O
O=P
ˉ
O
甘油
脂肪酸
尾部
头部
(亲水)
(疏水)
磷酸
磷脂分子
磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子
请画出磷脂分子在空气与水的界面上排列的情况
磷脂分子
二、对细胞膜成分的探索
思考：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。
磷脂分子会如何排列形成细胞膜呢？
水环境
水环境
水环境
水环境
水环境
水环境
水环境
根据磷脂分子的特点，分析推测细胞膜中磷脂分子的排布情况。
A
水环境
戈特和格伦德尔
1925年
二、对细胞膜成分的探索
思考：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。
资料三：1925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。
实验证据：
S2＝2S1
S1
S2
二、对细胞膜成分的探索
结论:细胞膜中的脂质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。
思考讨论
2.如果把细胞换成口腔上皮细胞呢？大肠杆菌呢？
S2＝2S1
S2 > 2S1
资料四： 1935年 丹尼利和戴维森
研究膜的张力，发现：细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。
（人们已经发现了油脂滴表面如果附有蛋白质成分则表面张力会降低）
据此推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质
二、对细胞膜成分的探索
思考：如何证明这个推测成立？
资料五：科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜会被蛋白酶分解。
（提示：蛋白酶是生物体内普遍存在的只对蛋白质分解起催化作用的物质）。
结论：细胞膜的组成成分中还含有蛋白质
二、对细胞膜成分的探索
思考：还有什么方法可以鉴定细胞膜中含有蛋白质？
脂质 约占50%
蛋白质 约占40%
糖类 约占2%~10%
主要成分
（种类和数量越多，功能越复杂）
细胞类型 蛋白质% 磷脂% 固醇% 糖类等其他成分%
哺乳动物红细胞 49 33 10 8
玉米叶肉细胞 47 26 7 20
大肠杆菌 75 25 0 0
分析比较下列数据，概括细胞膜成分的异同。
（磷脂最丰富,动物细胞含有少量的胆固醇）
2.细胞膜的成分
资料1：1959年，罗伯特森利用电镜获得了清晰的细胞膜照片，照片显示暗—明—暗的三层结构。
细胞膜结构的电镜照片
注：蛋白质的电子密度高，在电镜下会呈暗色。磷脂分子相对来说电子密度低，显亮色。
三、对细胞膜结构的探索
思考：三层结构中“暗”和“亮”
分别是什么物质？
“暗”是蛋白质,“亮”是脂质
提出生物膜的模型：
①生物膜由蛋白质—脂质—蛋白质
三层结构构成。
②生物膜为静态的统一结构
罗伯特森提出的“蛋白质-脂质-蛋白质”三明治模型不能解释哪些现象？
不能解释细胞的生长和分裂、变形虫的变形运动、白细胞吞噬病菌、细胞的吸水和失水等
变形虫摄食
细胞分裂
细胞膜具有流动性
“静态结构”
三、对细胞膜结构的探索
细胞失水质壁分离
白细胞吞噬细菌
资料2：20世纪60年代，科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结构中蛋白颗粒在磷脂双分子层中的位置
生物膜中的蛋白质镶在、嵌入、贯穿于磷脂双分子层
三、对细胞膜结构的探索
结论：细胞膜具有一定的流动性（结构特点）
人细胞
鼠细胞
荧光标记
膜蛋白
诱导
融合
40分钟后
370C
资料3：人鼠细胞融合实验
三、对细胞膜结构的探索
思考：37℃下40min后出现了什么现象？说明什么？
资料4：1972年，辛格和尼科尔森根据新的观察和实验证据，提出细胞膜的流动镶嵌模型，并为大多数人接受。
三、对细胞膜结构的探索
1、判断正误
1）蓝细菌和菠菜细胞膜的成分都有脂质和蛋白质。( )
2）人细胞和鼠细胞的融合实验运用了放射性同位素标记法。( )
3）提取蛙红细胞的脂质在空气—水界面上铺成单层，测得单层分子的面积是其红细胞表面积的两倍。( )
4）细胞膜上的糖类只与蛋白质结合形成糖被，具有保护、润滑和信息交流作用。( )
5）磷脂双分子层构成了生物膜基本支架，支架上镶嵌的大多蛋白质固定不动。( )
×
×
×
×
√
当堂练习
2.下图所示为细胞膜的局部结构模式图，下列叙述错误的是（　　）
A．②的一端为亲水性的头，一端是疏水的尾，其构成了细胞膜的基本骨架
B．①存在于细胞膜的外表面
C．膜上的②和③都具有一定的流动性，是细胞膜结构特点的基础
D．细胞膜的功能越复杂说明③和②的种类和数量越多
D
当堂练习
3.如图为磷脂分子在水中形成的球形脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。下列叙述错误的是(　　)
A．因为磷脂分子的“头”部亲水，“尾”部疏水，所以可在a处嵌入水溶性药物，在b处嵌入脂溶性药物B．图中脂质体可以和细胞膜融合，将药物送入靶细胞内部
C．在细胞膜中，由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过
D．脂质体将药物送入细胞，利用了细胞膜的结构特点——具有一定的流动性
C
当堂训练：
当堂练习
（亲水性头部朝向外侧，
疏水性尾部朝向内侧）。
有的镶在表面、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
1）基本支架：
2）蛋白质分子存在形态：
3）糖类：
四、流动镶嵌模型的基本内容
1.基本内容
磷脂双分子层
细胞膜上的蛋白质(脂质)与糖类结合形成的糖蛋白(糖脂)，这些糖类分子叫做糖被
功能： 细胞识别、细胞间信息传递
2.生物膜的结构特点：
四、流动镶嵌模型的基本内容
具有一定的流动性
磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的
原因：
3.生物膜的功能特性：
选择透过性
意义：
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。
1．下图为细胞膜结构示意图，请据图回答下面的问题：
(1)细胞膜的结构模型叫 。图中2和3表示 ；1表示 ，1和2构成 ；4表示 ，它构成了细胞膜的基本支架。
(2)在低温下，结构4排列整齐，但温度上升后，会出现排列不整齐的现象，其厚度也会减小，这说明4的结构特点是具有 性。
(3) (填“A”或“B”)侧表示细胞外侧。
流动镶嵌模型
蛋白质
糖被
糖蛋白
磷脂双分子层
流动
A
贯穿
嵌入
镶在
当堂练习

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