3.1细胞膜的结构和功能课件高一上学期生物人教版必修1

第3章

细胞的基本结构第1节细胞膜的结构和功能问题探讨

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？用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞(放大200倍)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，因此活细胞不被染色。死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出的功能染色排除法细胞的边界：细胞膜（质膜）一个系统总有它的边界国家的边界：边防线等人体的边界：皮肤和黏膜细胞壁主要功能：支持和保护特性：全透性植物细胞的边界是什么呢？为什么？

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。细胞膜。记笔记细胞膜的功能一阅读课本40-41页，说出下列各实例分别体现了细胞膜的哪项功能：1.新鲜的苋菜叶泡进凉水中，水一般不会变红，但高温炒熟的苋菜中却有红红的汤汁；2.莲“出淤泥而不染”；3.没有受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可看作一个卵细胞，鸡蛋黄与蛋清之间被什么样的结构分隔开?说明了其有什么功能？4.鼻子接触香水分子，为什么大脑皮层能产生“香”的感觉?

手碰到火，为什么手臂的肌肉会收缩？

控制物质进出细胞控制物质进出细胞将细胞与外界环境分隔开进行细胞间的信息交流推测的原始海洋景观想象图

在原始海洋这盆“热汤”中，膜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。1.将细胞与外界环境分隔开原始地球环境2.控制物质进出细胞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控制作用是相对的！细胞膜的功能特性：选择透过性病菌、病毒等可能侵入细胞间信息交流的方式（1）通过细胞分泌化学物质间接传递信息。细胞分泌的

，随着

到达全身各处，与

的细胞膜表面的

结合，将

传递给靶细胞。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

举例：胰岛素是由胰岛B细胞分泌的，分泌后通过血液循环作用于靶细胞，如作用于肝细胞的受体，可以促进葡萄糖进入肝细胞并加速葡萄糖合成肝糖原，从而降低血糖。糖蛋白受体血管受体血管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（2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息。举例：精子和卵细胞之间的识别和结合；雌蕊柱头与花粉细胞之间的识别；效应T细胞与靶细胞密切接触，使靶细胞裂解死亡。

相邻两个细胞之间形成

，

的物质通过

进入另一个细胞。例如，高等植物之间通过

相互连接，进行信息交流。携带信息的物质通道（3）细胞间通过形成通道（胞间连丝）进行信息交流一、细胞膜的功能1.将细胞与外界环境分隔开；2.控制物质进出细胞——选择透过性3.进行细胞间的信息交流化学物质，间接传递细胞膜直接接触传递通道传递（高等植物的胞间连丝）小结细胞膜成分的探索二回到19世纪重温科学发现之旅……科学家对细胞膜成分的探索历程细胞膜成分的探索细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的，但细胞膜非常薄，即使在高倍显微镜下依然难以看清它的真面目，人们对细胞膜化学成分的认识经历了很长的过程。时间：1895年人物：欧文顿（E.Overton）实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验,发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。●●不溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜化学知识—相似相溶原理：通俗的讲，即分子结构越相似的物质，越是容易相互溶解。推测：细胞膜是由脂质组成的讨论1：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?

问：在推理分析提出假说后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？1提出假说（课本p44)

为了进一步确定细胞膜中脂质成分的类型，科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并利用哺乳动物的红细胞。2化学分析，得知：

组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和其它众多的细胞器，可以避免其它膜结构的干扰，提取较纯正的细胞膜。问：为什么众多细胞材料中，利用红细胞更容易制备出纯净的细胞膜?分子模型磷脂分子结构式亲水的头部疏水的尾部如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布?磷脂的头部将与水接触，尾部与苯接触，磷脂分子分布成单层。将磷脂分子完全浸没在水中，用玻璃棒搅拌3时间：1925年人物：戈特（E.Gorter）和格伦德尔（F.Grendel）实验：用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞膜中提取脂质，在空气－水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的2倍。推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层空气空气水空气水S1S2S1=2S2水水根据以上科学家的研究成果，你能画出磷脂分子在细胞膜中的分布吗？1935年丹尼利和戴维森研究细胞膜的张力油-水界面的表面张力细胞的表面张力蛋白质→表面张力降低细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质油脂滴表面4细胞膜的成分脂质（约50％）蛋白质（

约40％）糖类（约2％~10％）磷脂最为丰富，此外还有少量胆固醇研究发现：细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的，此外，还有少量的糖类。蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多。脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？细胞膜结构的探索三时间：1959年人物：罗伯特森（J.D.Robertson）实验：在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构1提出假说：①细胞膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子②把细胞膜描述为静态的统一结构不合理：细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都难以解释。变形虫摄取酵母菌出芽生殖时间：1970年实验：人细胞和小鼠细胞的融合2红色荧光染料标记的膜蛋白绿色荧光染料标记的膜蛋白小鼠细胞人细胞37℃40min两种颜色的荧光均匀分布这一实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性。（结构特点）细胞融合（课本p45)（在一定范围内，温度升高，流动性增强）细胞膜的结构特点：

。流动性磷脂分子可以：

____

。膜中蛋白质：

______

。侧向自由移动大多也能运动流动镶嵌模型的基本内容四1972年辛格(S.J.Singer)、尼科尔森(G.Nicolson)提出的流动镶嵌模型为多数人所接受。①①②③④⑤糖脂

1.

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。1972年辛格、尼科尔森提出了细胞膜的流动镶嵌模型旁栏思考：既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？①是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；②是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以由此通过。细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的

2.蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层表面；部分或全部嵌入磷脂双分子层中，贯穿整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。1972年辛格、尼科尔森提出了细胞膜的流动镶嵌模型细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的体现了膜结构的不对称性标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。蛋白质(

)在磷脂双分子层中。蛋白质在膜中的分布是（

）的冰冻蚀刻电子显微法不对称镶在、嵌入、贯穿3.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。1972年辛格、尼科尔森提出了细胞膜的流动镶嵌模型细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的如何判断细胞膜的内外侧？膜的不对称性：1.蛋白质分布的不对称：蛋白质种类和数量在膜内外侧分布不同。2.糖类分布的不对称：糖蛋白或糖脂只分布在膜的外表面,因此,根据糖蛋白或糖脂的分布,可以判断细胞膜的内外侧.脂质体脂单分子层微团建模活动：请根据磷脂分子的特点构建其在水中的分布的模型双分子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小结1.下图是由磷脂分子构成的脂质体，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。在脂质体中，能在水中结晶的药物被

包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂