3.1 细胞膜的结构和功能

第三章细胞的基本结构

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。

——引自翟中和院士等主编的《细胞生物学》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？？

活细胞的细胞膜具有选择透过性，染料台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，所以活细胞没有被染色。死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的这一功能，台盼蓝能够通过细胞膜进入到细胞中，所以死细胞能够被染成蓝色。细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。第1节细胞膜的结构和功能中国陆地细胞膜（质膜），皮肤、黏膜细胞（最基本的生命系统）的边界一、细胞膜的功能1.将细胞与外界环境分隔开。（作为界膜，保障细胞内部环境的相对稳定）细胞膜膜的出现是生命起源过程中至关重要阶段产生了原始的细胞一、细胞膜的功能1.将细胞与外界环境分隔开。（作为界膜，保障细胞内部环境的相对稳定）2.控制物质进出细胞（活细胞的细胞膜具有选择透过性）营养物质不需要的物质YYY抗体、激素、酶等分泌物尿素等废物一、细胞膜的功能1.将细胞与外界环境分隔开。（作为界膜，保障细胞内部环境的相对稳定）2.控制物质进出细胞（活细胞的细胞膜具有选择透过性）3.进行细胞间的信息交流。内分泌细胞(发出信息的细胞）靶细胞激素内分泌细胞分泌的激素，随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体（蛋白质）结合，将信息传递给靶细胞（作用完就灭活）受体一、细胞膜的功能2.控制物质进出细胞。（活细胞的细胞膜具有选择透过性）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。(发出信息的细胞）1.将细胞与外界环境分隔开。（作为界膜，保障细胞内部环境的相对稳定）精子和卵细胞之间的识别和结合一、细胞膜的功能2.控制物质进出细胞。（活细胞的细胞膜具有选择透过性）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通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。1.将细胞与外界环境分隔开。（作为界膜，保障细胞内部环境的相对稳定）糖尿病---信息传递异常引起的疾病对植物细胞进行通透性实验，发现脂溶性物质更容易穿过细胞膜，非脂溶性物质不容易穿过细胞膜。二、对细胞膜成分的探索1.1895年，欧文顿（1）实验：（2）结论：细胞膜是由脂质组成的。研究了动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等材料。以哺乳动物的红细胞为材料，通过一定的方法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2.科学家进行脂质成分的确定（1）实验：（2）结果：细胞膜的脂质有磷脂（主要）和胆固醇。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。二、对细胞膜成分的探索3.1925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔（1）实验：（2）结论：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。膜上除了脂质，是否还有其他物质呢?研究了膜的张力，发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。而此时，人们已知：油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。二、对细胞膜成分的探索4.1935年，英国丹尼利和戴维森（1）实验：（2）推测：细胞膜除含有脂质分子外，还可能附有蛋白质。“三明治”模型细胞膜上除了发现有脂质、蛋白质外，后来还发现有少量糖类。电子显微镜下看到清晰的暗—亮—暗三层结构，暗层为蛋白质分子，亮层为脂质分子。三、对细胞膜结构的探索1.1959年，罗伯特森（1）实验：（2）结论：所有的细胞膜都是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，是静态的统一结构。如果细胞膜是静态的，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、运动等现象都难以解释。三、对细胞膜结构的探索2.20世纪60年代，质疑静态模型（1）理由：（2）推测：质疑细胞膜是静态的观点，细胞膜应该能够流动。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。三、对细胞膜结构的探索3.1970年，科学家进行动物细胞融合实验（1）实验：（2）结论：细胞膜具有流动性。刚融合时，融合细胞一半发绿色荧光，一半发红色荧光；在37℃下40 min，两种颜色的荧光均匀分布。三、对细胞膜结构的探索4.1972年，辛格和尼科尔森提出流动镶嵌模型1.化学组成：主要是脂质、蛋白质，还含有少量的糖类。2.细胞膜结构脂质磷脂（主要）磷脂双分子层，构成细胞膜（生物膜）的基本支架可以运动胆固醇：（少量，动物细胞膜具有）蛋白质或镶、或嵌、或贯穿于磷脂双分子中膜功能主要承担者（蛋白质种类和数量决定膜功能的复杂程度）可以运动糖类：与蛋白质形成糖蛋白，与脂质形成糖脂，这些糖类分子叫做糖被（识别）3.结构特点:具有一定的流动性四、流动镶嵌模型的基本内容五、细胞壁