第一節(jié)課細胞膜-系統(tǒng)的邊界

1、問題探討：問題探討： 如果將細胞內(nèi)含有的各種物質(zhì)如果將細胞內(nèi)含有的各種物質(zhì)配齊，并按照它們在細胞中的比例配齊，并按照它們在細胞中的比例放在一個試管中，就能行使功能完放在一個試管中，就能行使功能完成生命活動嗎？為什么？成生命活動嗎？為什么？ Harvard UniversityThe Inner Life of the Cell 細胞是一個有機整體細胞是一個有機整體 我確信哪怕一個最簡單的細胞，我確信哪怕一個最簡單的細胞，也比迄今為止設(shè)計出的任何智能電腦也比迄今為止設(shè)計出的任何智能電腦更精巧！更精巧！ 翟中和翟中和細胞生物學(xué)細胞生物學(xué) 第三章第三章 細胞的基本結(jié)構(gòu)細胞的基本結(jié)構(gòu)第第1 1節(jié)節(jié) 細

2、胞膜細胞膜系統(tǒng)的邊界系統(tǒng)的邊界我們在我們在光學(xué)顯光學(xué)顯微鏡微鏡下能看到下能看到細胞膜嗎？細胞膜嗎？在光學(xué)顯微鏡在光學(xué)顯微鏡下很難看到細下很難看到細胞膜，只有用胞膜，只有用電子顯微鏡電子顯微鏡才才能看的清楚。能看的清楚。 探究任務(wù)一：探究任務(wù)一：怎樣確定細胞膜的存在？怎樣確定細胞膜的存在？資料資料1 1：科學(xué)家用顯微注射器將一種叫做伊紅的染料注入科學(xué)家用顯微注射器將一種叫做伊紅的染料注入 變形蟲體內(nèi)變形蟲體內(nèi), ,伊紅很快擴散到整個細胞伊紅很快擴散到整個細胞, ,卻不能逸出細胞。卻不能逸出細胞。資料資料3 3：用微針插入細胞內(nèi)，細胞表面有一層結(jié)構(gòu)被刺用微針插入細胞內(nèi)，細胞表面有一層結(jié)構(gòu)被刺破；如

3、果細胞表面結(jié)構(gòu)受損面過大，細胞會死亡。破；如果細胞表面結(jié)構(gòu)受損面過大，細胞會死亡。資料資料2 2：在光學(xué)顯微鏡下看到，用微針觸碰細胞表面時，在光學(xué)顯微鏡下看到，用微針觸碰細胞表面時，細胞表面有彈性，可以伸展。細胞表面有彈性，可以伸展。 探究任務(wù)二：探究任務(wù)二：怎樣獲得較為純凈的細胞膜？怎樣獲得較為純凈的細胞膜？1 1、實驗材料：、實驗材料：2 2、實驗原理：、實驗原理：3 3、實驗過程：、實驗過程：體驗制備細胞膜的方法體驗制備細胞膜的方法洋蔥表皮細胞洋蔥表皮細胞口腔上皮細胞口腔上皮細胞哺乳動物成熟紅細胞哺乳動物成熟紅細胞1 1、實驗材料的選擇、實驗材料的選擇口腔上皮細胞：口腔上皮細胞：動物細胞

4、，沒有細胞壁，但取材不動物細胞，沒有細胞壁，但取材不便于滿足大規(guī)模實驗需求。便于滿足大規(guī)模實驗需求。洋蔥表皮細胞：洋蔥表皮細胞：植物細胞，取材較方便，也能滿植物細胞，取材較方便，也能滿足大規(guī)模實驗需求，但在細胞膜的最外層還有細足大規(guī)模實驗需求，但在細胞膜的最外層還有細胞壁，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。胞壁，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。支原體：支原體：原核細胞，沒有細胞壁，結(jié)構(gòu)簡單，但原核細胞，沒有細胞壁，結(jié)構(gòu)簡單，但是細胞太小，并且可能導(dǎo)致人體的感染，從可操是細胞太小，并且可能導(dǎo)致人體的感染，從可操作性和安全性考慮不太適合。作性和安全性考慮不太適合。為什么要用為什么要用哺乳動哺乳動物成熟紅細胞物成熟紅細胞作材作材料研究膜

5、的組成料研究膜的組成? ?哺乳動物成熟紅細胞內(nèi)哺乳動物成熟紅細胞內(nèi) 無細胞壁無細胞壁 無細胞核無細胞核 無細胞器無細胞器1 1、實驗材料的選擇、實驗材料的選擇0.9%NaCl0.9%NaCl0.9%NaCl溶液溶液細胞吸細胞吸水膨脹水膨脹細胞失細胞失水皺縮水皺縮正常正常 形態(tài)形態(tài) =0.9%NaCl=0.9%NaCl溶液溶液吸水狀態(tài)吸水狀態(tài)失水狀態(tài)失水狀態(tài)2 2、實驗原理、實驗原理1 1、選擇材料：、選擇材料：2 2、實驗原理：、實驗原理：3 3、實驗過程：、實驗過程：豬（或牛、羊）成熟的紅細胞豬（或牛、羊）成熟的紅細胞紅細胞過度吸水漲破紅細胞過度吸水漲破體驗制備細胞膜的方法體驗制備細胞膜的方

6、法如何在顯微鏡下觀察紅細胞從自如何在顯微鏡下觀察紅細胞從自然形態(tài)到吸水漲破然形態(tài)到吸水漲破? ?人正常紅細胞的光鏡照片人正常紅細胞的光鏡照片人部分紅細胞已漲破的光鏡照片人部分紅細胞已漲破的光鏡照片 實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象：如果實驗在試管中進行，紅細胞破裂后如如果實驗在試管中進行，紅細胞破裂后如 何從混合液中分離出純度較高的細胞膜？何從混合液中分離出純度較高的細胞膜？離心原理介紹離心原理介紹離心就是利用離心機離心就是利用離心機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強大的離心力，加快強大的離心力，加快液體中不同顆粒的沉液體中不同顆粒的沉降速度，從而把樣品降速度，從而把樣品中不同密度和質(zhì)量的中不同密度和質(zhì)

7、量的物質(zhì)分離開。物質(zhì)分離開。離心后離心后質(zhì)量重在下層，輕的質(zhì)量重在下層，輕的在上層在上層。細胞壁細胞壁化學(xué)成分：化學(xué)成分：纖維素和果膠纖維素和果膠功能：支持和保護功能：支持和保護細胞壁是細胞壁是全透性全透性的的如果我們只能用如果我們只能用植物細胞植物細胞制備細制備細胞膜，這時我們該怎么做呢？胞膜，這時我們該怎么做呢？ 細菌和真菌也具有細胞壁但是細菌和真菌也具有細胞壁但是成分與植物細胞細胞壁不同成分與植物細胞細胞壁不同。 回到回到153153年前年前重溫重溫 科學(xué)家對細胞膜成分的科學(xué)家對細胞膜成分的 探索歷程探索歷程 1859 1859年，歐文頓選用年，歐文頓選用500500多種化學(xué)物質(zhì)多種化學(xué)

8、物質(zhì)對動物細胞膜的通透性進行了上萬次的研究。對動物細胞膜的通透性進行了上萬次的研究。發(fā)現(xiàn)凡是易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，也容易穿過膜，發(fā)現(xiàn)凡是易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，也容易穿過膜，反之，不容易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，也不容易穿反之，不容易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，也不容易穿過膜。過膜。你從以上實驗?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？你從以上實驗?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？細胞膜的組成成分中含有細胞膜的組成成分中含有脂質(zhì)脂質(zhì)。材料分析材料分析 科學(xué)家對細胞膜化學(xué)成分深層分科學(xué)家對細胞膜化學(xué)成分深層分析，發(fā)現(xiàn)細胞膜會被蛋白酶分解。析，發(fā)現(xiàn)細胞膜會被蛋白酶分解。細胞膜的組成成分中還含有細胞膜的組成成分中還含有蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)。材料分析材料分析你從以上實驗?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論

9、？你從以上實驗?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？細胞膜的成分細胞膜的成分脂質(zhì)（約脂質(zhì)（約50%50%）蛋白質(zhì)（約蛋白質(zhì)（約40%40%）糖類（約糖類（約2%-10%2%-10%）磷脂最豐富磷脂最豐富( (膜功能越復(fù)雜，蛋白膜功能越復(fù)雜，蛋白 質(zhì)種類和數(shù)量越多質(zhì)種類和數(shù)量越多) )動物細胞膜含動物細胞膜含有少量膽固醇有少量膽固醇 細胞膜上的糖類和蛋白質(zhì)可相互結(jié)合形細胞膜上的糖類和蛋白質(zhì)可相互結(jié)合形成成糖蛋白。糖蛋白是存在于細胞膜糖蛋白。糖蛋白是存在于細胞膜表面具有信息識別作用的物質(zhì)。表面具有信息識別作用的物質(zhì)。知識補充：知識補充：癌細胞的惡性增殖和轉(zhuǎn)移與細胞膜有關(guān)癌細胞的惡性增殖和轉(zhuǎn)移與細胞膜有關(guān)易轉(zhuǎn)移與細胞膜成

10、分（特別是糖蛋易轉(zhuǎn)移與細胞膜成分（特別是糖蛋白的減少）的改變有關(guān)白的減少）的改變有關(guān)1、將細胞與外界壞境分隔開、將細胞與外界壞境分隔開原始地球環(huán)境原始地球環(huán)境膜的出現(xiàn)是生命起源膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要的階過程中至關(guān)重要的階段。段。 探究任務(wù)三：探究任務(wù)三：作為系統(tǒng)邊界的細胞膜具有哪些功能？作為系統(tǒng)邊界的細胞膜具有哪些功能？2 2、進行細胞間的信息交流、進行細胞間的信息交流細胞表面存細胞表面存在很多在很多受體受體，可以接受信可以接受信號。號。細細胞胞間間信信息息交交流流的的方方式式（1 1）細胞分泌）細胞分泌化學(xué)物質(zhì)（如激素）化學(xué)物質(zhì)（如激素）通通過細胞膜表面的受體傳遞信息過細胞膜表面的

11、受體傳遞信息（2）膜接觸傳遞）膜接觸傳遞精子和卵細胞之間的識別和結(jié)合精子和卵細胞之間的識別和結(jié)合發(fā)出信號的細胞發(fā)出信號的細胞 靶細胞靶細胞 與膜結(jié)合的信號分子與膜結(jié)合的信號分子 相鄰兩個細胞的細胞膜接觸，信息從一相鄰兩個細胞的細胞膜接觸，信息從一個細胞傳遞給另一個細胞。個細胞傳遞給另一個細胞。（2）膜接觸傳遞）膜接觸傳遞相鄰兩個細胞之間相鄰兩個細胞之間形成通道，攜帶信形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道息的物質(zhì)通過通道進入另一個細胞。進入另一個細胞。例如，高等植物細例如，高等植物細胞之間通過胞之間通過胞間連胞間連絲絲相互連接，也有相互連接，也有信息交流的作用。信息交流的作用。（3）通道傳遞）通道傳

12、遞依據(jù)依據(jù)2 2：科學(xué)家用顯微注射器將一種叫做伊紅的染料注入科學(xué)家用顯微注射器將一種叫做伊紅的染料注入變形蟲體內(nèi)變形蟲體內(nèi), ,伊紅很快擴散到整個細胞伊紅很快擴散到整個細胞, ,卻不能逸出細胞。卻不能逸出細胞。依據(jù)依據(jù)1 1：通過許多實驗證實，進入活細胞的物質(zhì)要經(jīng)過通過許多實驗證實，進入活細胞的物質(zhì)要經(jīng)過一道選擇性的屏障，并不是所有的物質(zhì)都能進入細胞。一道選擇性的屏障，并不是所有的物質(zhì)都能進入細胞。3 3、控制物質(zhì)進出細胞、控制物質(zhì)進出細胞3 3、控制物質(zhì)進出細胞、控制物質(zhì)進出細胞代謝廢物、細胞分泌抗體及激素等物質(zhì)代謝廢物、細胞分泌抗體及激素等物質(zhì)細胞膜具有控制物質(zhì)進出細胞的功能細胞膜具有控制

13、物質(zhì)進出細胞的功能，下下列有關(guān)這些功能理解，不正確的是列有關(guān)這些功能理解，不正確的是( )( )A細胞需要的營養(yǎng)物質(zhì)可以進入細胞B細胞不需要的或?qū)毎泻Φ奈镔|(zhì)不易進入細胞C細胞中的成分如核酸等不會流失到細胞外D由于膜的存在,某些致病的病毒、細菌等不能進入 細胞D反饋練習反饋練習控制作用是相對的控制作用是相對的細胞細胞營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)廢物廢物分泌物分泌物病菌、病毒病菌、病毒3 3、控制物質(zhì)進出細胞、控制物質(zhì)進出細胞 有人在解釋細胞膜時，把它與窗紗進行有人在解釋細胞膜時，把它與窗紗進行類比：窗紗能把昆蟲擋在外面，同時窗紗上類比：窗紗能把昆蟲擋在外面，同時窗紗上的小洞又能讓空氣進出。你認為這類比有什的小洞又能讓空氣進出。你認為這類比有什么合理之處，有沒有不妥當?shù)牡胤?？么合理之處，有沒有不妥當?shù)牡胤?？思維拓展思維拓展細胞膜的功能：細胞膜的功能：將細胞與外界環(huán)境分開將細胞與外界環(huán)境分開控制物質(zhì)進出細胞控制物質(zhì)進出細胞進行細胞之間的信息交流進行細胞之間的信息交流一、實驗：體驗制備細胞膜的方法一、實驗：體驗制備細胞膜