細胞膜的結構和功能基礎知識-高一上學期生物人教版必修1

第1節(jié)細胞膜的結構和功能1.細胞膜的功能（1）將細胞與外界環(huán)境分隔開，為細胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內環(huán)境。細胞膜作為系統(tǒng)的邊界，而細胞壁不是細胞這一生命系統(tǒng)的邊界（因為細胞壁具有全透性，無法在細胞壁內制造一個穩(wěn)定的內部環(huán)境，因此……）。（2）控制物質進出細胞，包括代謝底物的輸入與代謝產物的排除，其中伴隨著能量的傳遞；細胞膜的控制作用是相對的，一些有害的物質也可能進入細胞。（細胞膜功能特點：選擇透過性）（3）進行細胞之間的信息交流①物質傳遞：內分泌細胞分泌的激素（如胰島素）隨血液到達全身各處，與靶細胞的細胞膜表面的受體結合，將信息傳遞給靶細胞。②接觸傳遞：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。如，精子和卵細胞之間的識別和結合。③通道傳遞：相鄰兩個細胞之間形成通道，攜帶信息的物質通過通道進入另一個細胞。如高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用。二、細胞膜成分的探索1.1895年，歐文頓發(fā)現溶于脂質的物質，容易穿過細胞膜；不溶于脂質的物質，不容易穿過細胞膜。（1）推測：細胞膜是由脂質組成的。（2）相似相溶原理：溶質與溶劑在結構上相似，能彼此相溶，例如同為脂質的物質可以相溶。2.通過一定的方法制備出純凈的細胞膜，進行化學分析，得知組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。3.純凈的細胞膜制備方法：①選材：哺乳動物成熟的紅細胞原因：a.動物細胞沒有細胞壁。b.哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核和細胞器，易用差速離心法得到不摻雜細胞內膜系統(tǒng)的純凈的細胞膜。c.紅細胞數量多，材料易得。②原理：細胞內的物質有一定濃度。把紅細胞放入清水中，水會進入紅細胞，導致紅細胞吸水漲破，使細胞膜內的物質流出來，除去細胞內的其他物質得到細胞膜。（其實就是發(fā)生滲透作用吸水）③過程：a．將紅細胞稀釋液制成裝片。（用生理鹽水進行稀釋）——等滲溶液b．在高倍鏡下觀察，蓋玻片一側滴加蒸餾水，在另一側用吸水紙吸引。（引流法）c．紅細胞凹陷消失，體積增大，最后導致細胞破裂，內容物流出。④利用差速離心法將細胞內容物與細胞膜相分離，獲得純凈的細胞膜。4.磷脂的一端為親水的頭，兩個脂肪酸一端為疏水的尾，多個磷脂分子在水中總是自發(fā)地形成雙分子層。5.1925年戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細胞中提取脂質，在空氣——水界面上鋪展為單分子層，測得單層分子的面積恰為紅細胞表面積的2倍。推測：細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。磷脂的其他排列方式6.1935年，丹尼利和戴維森推測細胞膜除脂質分子外，可能還附有蛋白質。7.細胞膜的成分是脂質、蛋白質和糖類，主要成分是脂質和蛋白質。不同種類的細胞，細胞膜的成分及各成分的含量不完全相同。①脂質，約占細胞膜總質量的50%。細胞膜所含脂質主要是磷脂和少量的膽固醇（動物細胞膜中有一定量的膽固醇，而植物細胞膜中膽固醇的含量幾乎沒有）。②蛋白質，約占40%。蛋白質在細胞膜行使功能方面起著重要的作用，所以功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數量就越多。③糖類，約占2%-10%。在細胞膜的外表面與蛋白質或脂質結合形成糖被。三、對細胞膜結構的探索1.1959年，羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗-亮-暗的三層結構，提出假說：所有的細胞膜都由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構構成，把細胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結構。2.20世紀60年代，對細胞膜靜態(tài)的觀點提出質疑：細胞膜的復雜功能難以實現，就連細胞的生長、變形蟲的變形運動這樣的現象都難以解釋。3.1970年，用綠色熒光染料標記小鼠細胞表面的蛋白質，再用紅色熒光染料標記人細胞表面的蛋白質分子，將小鼠細胞和人細胞融合。在37℃環(huán)境40分鐘后，兩種顏色的熒光均勻分布。這一實驗及相關其他實驗表明：細胞膜具有流動性。4.1972年，辛格和尼克爾森提出“流動鑲嵌模型”。四、流動鑲嵌模型的基本內容1.流動鑲嵌模型認為，細胞膜主要由磷脂分子和蛋白質分子構成。（1）磷脂雙分子層是膜的基本支架，其內部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過，因此具有屏障作用。（2）蛋白質分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。2.細胞膜不是靜止不動的，而是具有流動性，主要表現為構成膜的磷脂分子可以側向移動，膜中的蛋白質大多也能運動?！玖鲃有浴考毎さ牧鲃有詫τ诩毎瓿晌镔|運輸、生長、分裂、運動等功能都是非常重要的。3.細胞膜的外表面還有糖類分子，它和蛋白質分子結合形成糖蛋白，或與脂質結合形成糖脂，這些糖類分子叫做糖被。【不對稱性】（1）糖被與細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能有密切關系。（2）有糖被的一側為細胞膜的外側，無糖被的一側為細胞膜的內側。①細胞膜的結構特點：流動性。②細胞膜的功能特點：選擇透過性。五、細胞壁（全透性）1.