3.1細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

第3章

細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能問題探討

鑒別動物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍(lán)染液。用它染色時，死細(xì)胞會被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會著色。討論：1．為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？

2．據(jù)此推測，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具有什么功能？用臺盼藍(lán)染液染色后的死細(xì)胞和活細(xì)胞(放大200倍)活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性，染料臺盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過細(xì)胞膜，因此活細(xì)胞不被染色。死細(xì)胞的細(xì)胞膜失去控制物質(zhì)進出細(xì)胞的功能，臺盼藍(lán)能通過細(xì)胞膜進入細(xì)胞，死細(xì)胞能被染成藍(lán)色。細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，具有控制物質(zhì)進出的功能染色排除法細(xì)胞的邊界：細(xì)胞膜（質(zhì)膜）一個系統(tǒng)總有它的邊界國家的邊界：邊防線等人體的邊界：皮膚和黏膜細(xì)胞壁主要功能：支持和保護特性：全透性植物細(xì)胞的邊界是什么呢？為什么？

細(xì)胞壁對要進出細(xì)胞的物質(zhì)沒有選擇性（即全透性），它不能保證細(xì)胞內(nèi)部的穩(wěn)定。細(xì)胞膜。記筆記細(xì)胞膜的功能一閱讀課本40-41頁，說出下列各實例分別體現(xiàn)了細(xì)胞膜的哪項功能：1.新鮮的莧菜葉泡進涼水中，水一般不會變紅，但高溫炒熟的莧菜中卻有紅紅的湯汁；2.蓮“出淤泥而不染”；3.沒有受精的雞蛋中，雞蛋黃可看作一個卵細(xì)胞，雞蛋黃與蛋清之間被什么樣的結(jié)構(gòu)分隔開?說明了其有什么功能？4.鼻子接觸香水分子，為什么大腦皮層能產(chǎn)生“香”的感覺?

手碰到火，為什么手臂的肌肉會收縮？

控制物質(zhì)進出細(xì)胞控制物質(zhì)進出細(xì)胞將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開進行細(xì)胞間的信息交流推測的原始海洋景觀想象圖

在原始海洋這盆“熱湯”中，膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要的階段，它將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開，產(chǎn)生了原始的細(xì)胞，并成為相對獨立的系統(tǒng)。

細(xì)胞膜保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開原始地球環(huán)境2.控制物質(zhì)進出細(xì)胞需要的營養(yǎng)物質(zhì)不需要的物質(zhì)抗體、激素等物質(zhì)代謝廢物細(xì)胞可以進入不容易進入排出分泌出去有用的成分不會輕易流失到細(xì)胞外細(xì)胞膜的控制作用是相對的！細(xì)胞膜的功能特性：選擇透過性病菌、病毒等可能侵入細(xì)胞間信息交流的方式（1）通過細(xì)胞分泌化學(xué)物質(zhì)間接傳遞信息。細(xì)胞分泌的

，隨著

到達全身各處，與

的細(xì)胞膜表面的

結(jié)合，將

傳遞給靶細(xì)胞。靶細(xì)胞：接受信號的細(xì)胞受體：靶細(xì)胞膜上與信號特異性結(jié)合的位點

舉例：胰島素是由胰島B細(xì)胞分泌的，分泌后通過血液循環(huán)作用于靶細(xì)胞，如作用于肝細(xì)胞的受體，可以促進葡萄糖進入肝細(xì)胞并加速葡萄糖合成肝糖原，從而降低血糖。糖蛋白受體血管受體血管發(fā)出信號的細(xì)胞靶細(xì)胞與膜結(jié)合的信號分子精子和卵細(xì)胞之間的識別和結(jié)合（2）通過相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息。舉例：精子和卵細(xì)胞之間的識別和結(jié)合；雌蕊柱頭與花粉細(xì)胞之間的識別；效應(yīng)T細(xì)胞與靶細(xì)胞密切接觸，使靶細(xì)胞裂解死亡。

相鄰兩個細(xì)胞之間形成

，

的物質(zhì)通過

進入另一個細(xì)胞。例如，高等植物之間通過

相互連接，進行信息交流。攜帶信息的物質(zhì)通道（3）細(xì)胞間通過形成通道（胞間連絲）進行信息交流一、細(xì)胞膜的功能1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開；2.控制物質(zhì)進出細(xì)胞——選擇透過性3.進行細(xì)胞間的信息交流化學(xué)物質(zhì)，間接傳遞細(xì)胞膜直接接觸傳遞通道傳遞（高等植物的胞間連絲）小結(jié)細(xì)胞膜成分的探索二回到19世紀(jì)重溫科學(xué)發(fā)現(xiàn)之旅……科學(xué)家對細(xì)胞膜成分的探索歷程細(xì)胞膜成分的探索細(xì)胞膜的功能是由它的成分和結(jié)構(gòu)決定的，但細(xì)胞膜非常薄，即使在高倍顯微鏡下依然難以看清它的真面目，人們對細(xì)胞膜化學(xué)成分的認(rèn)識經(jīng)歷了很長的過程。時間：1895年人物：歐文頓（E.Overton）實驗：用500多種物質(zhì)對植物細(xì)胞進行上萬次的通透性實驗,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對不同物質(zhì)的通透性是不一樣的：溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜進入細(xì)胞。●●不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細(xì)胞膜化學(xué)知識—相似相溶原理：通俗的講，即分子結(jié)構(gòu)越相似的物質(zhì)，越是容易相互溶解。推測：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的討論1：最初對細(xì)胞膜成分的認(rèn)識，是通過對現(xiàn)象的推理分析，還是通過對膜成分的提取與檢測?

問：在推理分析提出假說后，還有必要對膜的成分進行提取、分離和鑒定嗎？1提出假說（課本p44)

為了進一步確定細(xì)胞膜中脂質(zhì)成分的類型，科學(xué)家利用動物的卵細(xì)胞、紅細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等作為研究材料，并利用哺乳動物的紅細(xì)胞。2化學(xué)分析，得知：

組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多哺乳動物成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核和其它眾多的細(xì)胞器，可以避免其它膜結(jié)構(gòu)的干擾，提取較純正的細(xì)胞膜。問：為什么眾多細(xì)胞材料中，利用紅細(xì)胞更容易制備出純凈的細(xì)胞膜?分子模型磷脂分子結(jié)構(gòu)式親水的頭部疏水的尾部如果將磷脂分子置于水一苯的混合溶劑中，磷脂分子將會如何分布?磷脂的頭部將與水接觸，尾部與苯接觸，磷脂分子分布成單層。將磷脂分子完全浸沒在水中，用玻璃棒攪拌3時間：1925年人物：戈特（E.Gorter）和格倫德爾（F.Grendel）實驗：用丙酮（一種有機溶劑，可以溶解脂質(zhì)）從人的紅細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，在空氣－水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰好為紅細(xì)胞表面積的2倍。推斷：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層空氣空氣水空氣水S1S2S1=2S2水水根據(jù)以上科學(xué)家的研究成果，你能畫出磷脂分子在細(xì)胞膜中的分布嗎？1935年丹尼利和戴維森研究細(xì)胞膜的張力油-水界面的表面張力細(xì)胞的表面張力蛋白質(zhì)→表面張力降低細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)油脂滴表面4細(xì)胞膜的成分脂質(zhì)（約50％）蛋白質(zhì)（

約40％）糖類（約2％~10％）磷脂最為豐富，此外還有少量膽固醇研究發(fā)現(xiàn)：細(xì)胞膜主要是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的，此外，還有少量的糖類。蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜行使功能方面起著重要作用，功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)種類和數(shù)量越多。脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等成分是如何組成細(xì)胞膜的呢？細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索三時間：1959年人物：羅伯特森（J.D.Robertson）實驗：在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)1提出假說：①細(xì)胞膜是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，電鏡下看到的中間的亮層是脂質(zhì)分子，兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子②把細(xì)胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)不合理：細(xì)胞膜的復(fù)雜功能將難以實現(xiàn)，就連細(xì)胞的生長、變形蟲的變形運動這樣的現(xiàn)象都難以解釋。變形蟲攝取酵母菌出芽生殖時間：1970年實驗：人細(xì)胞和小鼠細(xì)胞的融合2紅色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白綠色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白小鼠細(xì)胞人細(xì)胞37℃40min兩種顏色的熒光均勻分布這一實驗以及相關(guān)的其他實驗證據(jù)表明，細(xì)胞膜具有流動性。（結(jié)構(gòu)特點）細(xì)胞融合（課本p45)（在一定范圍內(nèi)，溫度升高，流動性增強）細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點：

。流動性磷脂分子可以：

____

。膜中蛋白質(zhì)：

______

。側(cè)向自由移動大多也能運動流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容四1972年辛格(S.J.Singer)、尼科爾森(G.Nicolson)提出的流動鑲嵌模型為多數(shù)人所接受。①①②③④⑤糖脂

1.

磷脂雙分子層是細(xì)胞膜的基本支架，其內(nèi)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。1972年辛格、尼科爾森提出了細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型旁欄思考：既然膜內(nèi)部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運輸呢？①是因為水分子極小，可以通過由于磷脂分子運動而產(chǎn)生的間隙；②是因為膜上存在水通道蛋白，水分子可以由此通過。細(xì)胞膜主要是由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的

2.蛋白質(zhì)分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層表面；部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，貫穿整個磷脂雙分子層。這些蛋白質(zhì)分子在物質(zhì)運輸?shù)确矫婢哂兄匾饔谩?972年辛格、尼科爾森提出了細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型細(xì)胞膜主要是由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)的不對稱性標(biāo)本用干冰等冰凍。后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面。蛋白質(zhì)(

)在磷脂雙分子層中。蛋白質(zhì)在膜中的分布是（

）的冰凍蝕刻電子顯微法不對稱鑲在、嵌入、貫穿3.細(xì)胞膜的外表面還有糖類分子，它和蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成的糖蛋白或與脂質(zhì)結(jié)合形成的糖脂，這些糖類分子叫做糖被，糖被在細(xì)胞生命活動中有重要的功能，例如糖被與細(xì)胞表面的識別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能有密切關(guān)系。1972年辛格、尼科爾森提出了細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型細(xì)胞膜主要是由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的如何判斷細(xì)胞膜的內(nèi)外側(cè)？膜的不對稱性：1.蛋白質(zhì)分布的不對稱：蛋白質(zhì)種類和數(shù)量在膜內(nèi)外側(cè)分布不同。2.糖類分布的不對稱：糖蛋白或糖脂只分布在膜的外表面,因此,根據(jù)糖蛋白或糖脂的分布,可以判斷細(xì)胞膜的內(nèi)外側(cè).脂質(zhì)體脂單分子層微團建模活動：請根據(jù)磷脂分子的特點構(gòu)建其在水中的分布的模型雙分子層為基本骨架細(xì)胞的物質(zhì)運輸、生長、分裂、運動等生命活動磷脂蛋白質(zhì)鑲嵌、嵌入、貫穿細(xì)胞膜糖類（少）組分內(nèi)部疏水，屏障物質(zhì)運輸?shù)燃?xì)胞表面信息傳遞等運動運動結(jié)構(gòu)特點：流動性1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開結(jié)構(gòu)功能2.控制物質(zhì)進出細(xì)胞

3.進行細(xì)胞間的信息交流小結(jié)1.下圖是由磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體，它可以作為藥物的運載體，將其

運送到特定的細(xì)胞發(fā)揮作用。在脂質(zhì)體中，能在水中結(jié)晶的藥物被

包在雙分子層中，脂溶性的藥物被包在兩層磷脂