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1、第三章第三章 细胞的基本结构细胞的基本结构细胞膜细胞膜:系统的边界系统的边界细胞质细胞质:有有各种细胞各种细胞 器器分工合作分工合作细胞核细胞核:系统的控制系统的控制 中心中心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，应该具备什么功能？问题探讨酵母菌台盼蓝染色1.1.动物活细胞的细胞膜具有动物活细胞的细胞膜具有选择透选择透过性过性，不允许台盼蓝（有毒）进入；，不允许台盼蓝（有毒）进入；而死细胞的细胞膜而死细胞的细胞膜失去失去了选择透过了选择透过性，故被染色。性，故被染色。2.2.据此推测，细胞膜应该有据此推测，细胞膜应该有控制物控制物质进出质进出细胞的功
2、能。细胞的功能。一个系统总有它的边界一个系统总有它的边界国家的边界：国家的边界：边防线等边防线等人体的边界：人体的边界：皮肤和黏膜皮肤和黏膜细胞的边界：细胞的边界：细胞膜细胞膜第一节 细胞膜的结构和功能1.将细胞与外界坏境分隔开将细胞与外界坏境分隔开一、细胞膜的功能细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定2.控制物质进出细胞控制物质进出细胞一、细胞膜的功能表明细胞膜的控制作用具有普遍性；表明细胞膜的控制作用具有相对性。选择透过性有人把细胞膜的这个功能比喻窗纱，窗纱能将小虫挡在外面，而能让空气进入，你认为这个比喻恰当吗？有没有不妥之处？相同之处：对通过的物质有选择性不同之处：细胞膜对进出细胞的物质的选
3、择有主动性。而窗纱没有，只是机械的阻隔3.进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流一、细胞膜的功能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：精子和卵细胞的识别和结合相邻两个细胞之间形成通道（进行物质运输），携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。如胞间连丝小结：细胞膜的功能：小结：细胞膜的功能：1.1.将细胞与外界环境分隔开将细胞与外界环境分隔开2.2.控制物质进出细胞控制物质进出细胞-选择透过性选择透过性3.3.进行细胞间进行细胞间的信息交流的信息交流通过体液运输完成间接交流通过体液运输完成间接交流细胞间细胞膜直接接触细胞间细胞膜直接接触细胞间形成通道细胞间形成通道胞间连
4、丝胞间连丝 时间时间：19191919世纪末世纪末 1895189518951895年年 人物人物：欧文顿（：欧文顿（E.OvertonE.OvertonE.OvertonE.Overton）实验实验：用：用500500500500多种物质对植物细胞进行上万次的通透多种物质对植物细胞进行上万次的通透 性性实验实验.发现溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。发现溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。提出假说：提出假说：细胞膜细胞膜是由脂质组成的是由脂质组成的最初对细胞膜成分的认识，最初对细胞膜成分的认识，最初对细胞膜成分的认识，最初对细胞膜成分的认识，是通过是通过是通过是通过对现象对现象对现象对现象的推理的
5、推理的推理的推理分分分分析析析析,还是还是还是还是通过膜成分的提取通过膜成分的提取通过膜成分的提取通过膜成分的提取和检测？和检测？和检测？和检测？从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。二、对细胞膜结构的探索不溶于脂质的物质溶于脂质的物质材料一实验：科学家利用哺乳动物的成熟红细胞制备细胞膜，然后进行化学分析。化学分析化学分析表明表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中其中磷脂磷脂含量最多。含量最多。亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部磷脂分子结构式磷脂分子模型磷脂分子示意图材料二S22S1S S1 1S S2 2 时间
6、时间：1925192519251925年年 人物人物：荷兰科学家：荷兰科学家GorterGorterGorterGorter和和GrendelGrendelGrendelGrendel 实验实验：用丙酮从用丙酮从人的红细胞人的红细胞中提取脂质，在空气水中提取脂质，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胞表面积的2 2 2 2倍。倍。细胞膜中的磷脂必然排列为连续的两层细胞膜中的磷脂必然排列为连续的两层细胞膜中的磷脂必然排列为连续的两层细胞膜中的磷脂必然排列为连续的两层提出假说提出假说：材料三水水空气空气根据磷脂分子的
7、特点解释，为什么磷脂在空气一水界面根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气一水界面上铺展成单分子层上铺展成单分子层?科学家是如何推导出科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层的两层”这一结论的这一结论的?磷脂分子的磷脂分子的“头部头部”亲水亲水,尾部疏水尾部疏水,所以在水一空气的界面所以在水一空气的界面上磷脂分子是上磷脂分子是“头部头部”向下与水面接触向下与水面接触,“尾部尾部”则朝向空气则朝向空气的一面。的一面。科学家因测得从红细胞中提取的脂质科学家因测得从红细胞中提取的脂质,铺成单分子层的面积恰铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的为红细胞表面积的2
8、 2倍倍,才得出膜中的脂质必然排列为连续的才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。两层这一结论。细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？水水A A水水B B水水 C C亲水的亲水的“头部头部”与水接触，疏水的与水接触，疏水的“尾巴尾巴”远离水远离水如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，磷脂分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。水水苯苯因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，含脂质分子外，可
9、能还附有蛋白质可能还附有蛋白质。1935年，英国学者丹尼利(.f Danielli)和戴维森(H.Davson)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一水界面的表面张力。细胞需要的一些极性分子和离子可以快速通过细胞膜（脂质不允许极性分子和离子快速通过）。由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。材料四细胞细胞膜成膜成分分脂质脂质(50%)蛋白质蛋白质(40%)少量的少量的糖类糖类(2%10%)磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇功能越复杂的细胞膜，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。的种类和数量越多。1、细胞膜的成分、细胞
10、膜的成分二、对细胞膜结构的探索 时间时间：1959195919591959年年 人物人物：罗伯特森（：罗伯特森（J.D.RobertsenJ.D.RobertsenJ.D.RobertsenJ.D.Robertsen）实验实验：在电镜下看到细胞膜由：在电镜下看到细胞膜由“暗暗亮亮暗暗”的三的三层层 结构构成结构构成生物膜是由生物膜是由“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构的三层结构构成的静态统一结构提出假说提出假说：二、对细胞膜结构的探索材料五该结构模型有什么不足？把生物膜描述为静态的结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。如：细胞的生长，变形虫的变形运动。蛋白质蛋白质脂
11、质单位膜模型质壁分离变形虫变形绿绿色色荧荧光光标标记记的的抗抗体体红红色色荧荧光光标标记记的的抗抗体体细胞融合细胞融合人细胞人细胞鼠细胞鼠细胞人鼠杂交细胞人鼠杂交细胞细胞融合初期细胞融合初期3737、40min40min细胞融合细胞融合时间时间时间时间：1970197019701970年年年年实验实验实验实验：将人和鼠的细胞膜：将人和鼠的细胞膜：将人和鼠的细胞膜：将人和鼠的细胞膜蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质用用用用不同荧光染料不同荧光染料不同荧光染料不同荧光染料标记后标记后标记后标记后融合。融合。融合。融合。结论：蛋白质分子是可以运动结论：蛋白质分子是可以运动的的,说明细胞膜具有一定的说明细胞膜具
12、有一定的流动性流动性材料六在新的观察和实验证据的基础上，1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型流动镶嵌模型，为多数人所接受。科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。科学方法科学方法提出假说提出假说
13、材料七(1)(1)磷脂双分子层磷脂双分子层是膜的是膜的基本支架基本支架，其内部是磷脂分子的，其内部是磷脂分子的疏水疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障屏障作用。作用。三、流动镶嵌模型的内容四.流动镶嵌模型的基本内容(2)(2)蛋白质分子以不同方式蛋白质分子以不同方式镶嵌镶嵌在磷脂双分子层中：有的在磷脂双分子层中：有的镶镶在磷脂双分子层表面，有的在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入部分或全部嵌入磷脂双分磷脂双分子层中，有的子层中，有的贯穿贯穿于整个磷脂双分子层。于整个磷脂双分子层。蛋白质分子蛋白质分子在在物质运输物质运输等方面具有重要作用
14、。等方面具有重要作用。四.流动镶嵌模型的基本内容(3)细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。细胞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。四.流动镶嵌模型的基本内容细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形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成的糖蛋白糖蛋白，或与脂质结合形成的，或与脂质结合形成的糖脂糖脂，这些，这些糖类分子糖类分子叫作糖被叫作糖被(glycocalyx)(glycocalyx)。糖被在细胞生命活动中具有重。糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。例如，糖被与细胞
15、表面的识别、细胞间的信要的功能。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。息传递等功能有密切关系。模拟题提示：原教材认为糖被是细胞膜外的糖蛋白。练习题不一定能及时更正该说法。注意糖被位于细胞膜外侧。细胞膜的成分结构与功能相适应1.将细胞和外界环境分开磷脂双分子层屏障作用2.控制物质进出细胞膜转运蛋白（细胞膜上起运输作用的蛋白质主要）和磷脂双分子层（允许弱极性或无极性分子以及极性小分子穿过，阻止离子和强极性分子通过）3.进行细胞间的信息交流糖被用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜汤，汤却是红色的，这与细胞膜菜汤，汤却是红色的，这与细胞膜的功能有何关系
16、？的功能有何关系？细胞膜是细胞的边界细胞壁对绝大部多数溶质是通透的，无法在细胞壁内制造一个稳定的内部环境，因此细胞壁不是细胞这一生命系统的边界1.植物细胞与动物细胞相比，植物细胞特有的是（）A、细胞膜 B、细胞质 C、细胞核D、细胞壁2.在制备纯净的细胞膜时，我们一般不选用植物细 胞作为实验材料，主要原因是（）A、细胞膜与细胞壁紧密结合，不易分离 B、不易吸水胀破 C、很难得到完整的细胞膜 D、膜成分较多，提取过程繁琐DA可用酶解法四.随堂检测如图是细胞膜的亚显微结构模式图，表示构成细胞膜的物质，下列有关说法错误的是()A细胞之间的相互识别与有关B表示蛋白质分子C分子大都是可以运动的 D细胞膜
17、的功能特性与分子无关据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为()A细胞膜具有一定的流动性 B细胞膜是选择透过性膜C细胞膜的结构以磷脂双分子层为基本支架 D细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子DC科学家将哺乳动物（或人）的成熟红细胞特殊处理后，造成红细胞破裂出现溶血现象，再将溶出细胞外的物质冲洗掉，剩下的结构就是较纯净的细胞膜，在生物学上称为“血影”。问：（1）“血影”的化学组成是_、_、_；其中对行使细胞膜功能有重要作用的是_，功能越复杂的细胞，该成分的_也就越多。（2）对红细胞所谓的特殊处理是_。（3）“血影”中的脂质主要是_。脂质脂质蛋白质蛋白质糖类糖类蛋白质蛋白质种类和数量种类和数量将红细胞放入蒸馏水中将红细胞放入蒸馏水中磷脂磷脂