第一节课细胞膜-系统的边界

1、问题探讨：问题探讨： 如果将细胞内含有的各种物质如果将细胞内含有的各种物质配齐，并按照它们在细胞中的比例配齐，并按照它们在细胞中的比例放在一个试管中，就能行使功能完放在一个试管中，就能行使功能完成生命活动吗？为什么？成生命活动吗？为什么？ Harvard UniversityThe Inner Life of the Cell 细胞是一个有机整体细胞是一个有机整体 我确信哪怕一个最简单的细胞，我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧！更精巧！ 翟中和翟中和细胞生物学细胞生物学 第三章第三章 细胞的基本结构细胞的基本结构第第1 1节节 细

2、胞膜细胞膜系统的边界系统的边界我们在我们在光学显光学显微镜微镜下能看到下能看到细胞膜吗？细胞膜吗？在光学显微镜在光学显微镜下很难看到细下很难看到细胞膜，只有用胞膜，只有用电子显微镜电子显微镜才才能看的清楚。能看的清楚。 探究任务一：探究任务一：怎样确定细胞膜的存在？怎样确定细胞膜的存在？资料资料1 1：科学家用显微注射器将一种叫做伊红的染料注入科学家用显微注射器将一种叫做伊红的染料注入 变形虫体内变形虫体内, ,伊红很快扩散到整个细胞伊红很快扩散到整个细胞, ,却不能逸出细胞。却不能逸出细胞。资料资料3 3：用微针插入细胞内，细胞表面有一层结构被刺用微针插入细胞内，细胞表面有一层结构被刺破；如

3、果细胞表面结构受损面过大，细胞会死亡。破；如果细胞表面结构受损面过大，细胞会死亡。资料资料2 2：在光学显微镜下看到，用微针触碰细胞表面时，在光学显微镜下看到，用微针触碰细胞表面时，细胞表面有弹性，可以伸展。细胞表面有弹性，可以伸展。 探究任务二：探究任务二：怎样获得较为纯净的细胞膜？怎样获得较为纯净的细胞膜？1 1、实验材料：、实验材料：2 2、实验原理：、实验原理：3 3、实验过程：、实验过程：体验制备细胞膜的方法体验制备细胞膜的方法洋葱表皮细胞洋葱表皮细胞口腔上皮细胞口腔上皮细胞哺乳动物成熟红细胞哺乳动物成熟红细胞1 1、实验材料的选择、实验材料的选择口腔上皮细胞：口腔上皮细胞：动物细胞

4、，没有细胞壁，但取材不动物细胞，没有细胞壁，但取材不便于满足大规模实验需求。便于满足大规模实验需求。洋葱表皮细胞：洋葱表皮细胞：植物细胞，取材较方便，也能满植物细胞，取材较方便，也能满足大规模实验需求，但在细胞膜的最外层还有细足大规模实验需求，但在细胞膜的最外层还有细胞壁，结构较为复杂。胞壁，结构较为复杂。支原体：支原体：原核细胞，没有细胞壁，结构简单，但原核细胞，没有细胞壁，结构简单，但是细胞太小，并且可能导致人体的感染，从可操是细胞太小，并且可能导致人体的感染，从可操作性和安全性考虑不太适合。作性和安全性考虑不太适合。为什么要用为什么要用哺乳动哺乳动物成熟红细胞物成熟红细胞作材作材料研究膜

5、的组成料研究膜的组成? ?哺乳动物成熟红细胞内哺乳动物成熟红细胞内 无细胞壁无细胞壁 无细胞核无细胞核 无细胞器无细胞器1 1、实验材料的选择、实验材料的选择0.9%NaCl0.9%NaCl0.9%NaCl溶液溶液细胞吸细胞吸水膨胀水膨胀细胞失细胞失水皱缩水皱缩正常正常 形态形态 =0.9%NaCl=0.9%NaCl溶液溶液吸水状态吸水状态失水状态失水状态2 2、实验原理、实验原理1 1、选择材料：、选择材料：2 2、实验原理：、实验原理：3 3、实验过程：、实验过程：猪（或牛、羊）成熟的红细胞猪（或牛、羊）成熟的红细胞红细胞过度吸水涨破红细胞过度吸水涨破体验制备细胞膜的方法体验制备细胞膜的方

6、法如何在显微镜下观察红细胞从自如何在显微镜下观察红细胞从自然形态到吸水涨破然形态到吸水涨破? ?人正常红细胞的光镜照片人正常红细胞的光镜照片人部分红细胞已涨破的光镜照片人部分红细胞已涨破的光镜照片 实验现象：实验现象：如果实验在试管中进行，红细胞破裂后如如果实验在试管中进行，红细胞破裂后如 何从混合液中分离出纯度较高的细胞膜？何从混合液中分离出纯度较高的细胞膜？离心原理介绍离心原理介绍离心就是利用离心机离心就是利用离心机转子高速旋转产生的转子高速旋转产生的强大的离心力，加快强大的离心力，加快液体中不同颗粒的沉液体中不同颗粒的沉降速度，从而把样品降速度，从而把样品中不同密度和质量的中不同密度和质

7、量的物质分离开。物质分离开。离心后离心后质量重在下层，轻的质量重在下层，轻的在上层在上层。细胞壁细胞壁化学成分：化学成分：纤维素和果胶纤维素和果胶功能：支持和保护功能：支持和保护细胞壁是细胞壁是全透性全透性的的如果我们只能用如果我们只能用植物细胞植物细胞制备细制备细胞膜，这时我们该怎么做呢？胞膜，这时我们该怎么做呢？ 细菌和真菌也具有细胞壁但是细菌和真菌也具有细胞壁但是成分与植物细胞细胞壁不同成分与植物细胞细胞壁不同。 回到回到153153年前年前重温重温 科学家对细胞膜成分的科学家对细胞膜成分的 探索历程探索历程 1859 1859年，欧文顿选用年，欧文顿选用500500多种化学物质多种化学

8、物质对动物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。对动物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂质的物质，也容易穿过膜，发现凡是易溶于脂质的物质，也容易穿过膜，反之，不容易溶于脂质的物质，也不容易穿反之，不容易溶于脂质的物质，也不容易穿过膜。过膜。你从以上实验能得出什么结论？你从以上实验能得出什么结论？细胞膜的组成成分中含有细胞膜的组成成分中含有脂质脂质。材料分析材料分析 科学家对细胞膜化学成分深层分科学家对细胞膜化学成分深层分析，发现细胞膜会被蛋白酶分解。析，发现细胞膜会被蛋白酶分解。细胞膜的组成成分中还含有细胞膜的组成成分中还含有蛋白质蛋白质。材料分析材料分析你从以上实验能得出什么结论

9、？你从以上实验能得出什么结论？细胞膜的成分细胞膜的成分脂质（约脂质（约50%50%）蛋白质（约蛋白质（约40%40%）糖类（约糖类（约2%-10%2%-10%）磷脂最丰富磷脂最丰富( (膜功能越复杂，蛋白膜功能越复杂，蛋白 质种类和数量越多质种类和数量越多) )动物细胞膜含动物细胞膜含有少量胆固醇有少量胆固醇 细胞膜上的糖类和蛋白质可相互结合形细胞膜上的糖类和蛋白质可相互结合形成成糖蛋白。糖蛋白是存在于细胞膜糖蛋白。糖蛋白是存在于细胞膜表面具有信息识别作用的物质。表面具有信息识别作用的物质。知识补充：知识补充：癌细胞的恶性增殖和转移与细胞膜有关癌细胞的恶性增殖和转移与细胞膜有关易转移与细胞膜成

10、分（特别是糖蛋易转移与细胞膜成分（特别是糖蛋白的减少）的改变有关白的减少）的改变有关1、将细胞与外界坏境分隔开、将细胞与外界坏境分隔开原始地球环境原始地球环境膜的出现是生命起源膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶过程中至关重要的阶段。段。 探究任务三：探究任务三：作为系统边界的细胞膜具有哪些功能？作为系统边界的细胞膜具有哪些功能？2 2、进行细胞间的信息交流、进行细胞间的信息交流细胞表面存细胞表面存在很多在很多受体受体，可以接受信可以接受信号。号。细细胞胞间间信信息息交交流流的的方方式式（1 1）细胞分泌）细胞分泌化学物质（如激素）化学物质（如激素）通通过细胞膜表面的受体传递信息过细胞膜表面的

11、受体传递信息（2）膜接触传递）膜接触传递精子和卵细胞之间的识别和结合精子和卵细胞之间的识别和结合发出信号的细胞发出信号的细胞 靶细胞靶细胞 与膜结合的信号分子与膜结合的信号分子 相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一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。个细胞传递给另一个细胞。（2）膜接触传递）膜接触传递相邻两个细胞之间相邻两个细胞之间形成通道，携带信形成通道，携带信息的物质通过通道息的物质通过通道进入另一个细胞。进入另一个细胞。例如，高等植物细例如，高等植物细胞之间通过胞之间通过胞间连胞间连丝丝相互连接，也有相互连接，也有信息交流的作用。信息交流的作用。（3）通道传递）通道传

12、递依据依据2 2：科学家用显微注射器将一种叫做伊红的染料注入科学家用显微注射器将一种叫做伊红的染料注入变形虫体内变形虫体内, ,伊红很快扩散到整个细胞伊红很快扩散到整个细胞, ,却不能逸出细胞。却不能逸出细胞。依据依据1 1：通过许多实验证实，进入活细胞的物质要经过通过许多实验证实，进入活细胞的物质要经过一道选择性的屏障，并不是所有的物质都能进入细胞。一道选择性的屏障，并不是所有的物质都能进入细胞。3 3、控制物质进出细胞、控制物质进出细胞3 3、控制物质进出细胞、控制物质进出细胞代谢废物、细胞分泌抗体及激素等物质代谢废物、细胞分泌抗体及激素等物质细胞膜具有控制物质进出细胞的功能细胞膜具有控制

13、物质进出细胞的功能，下下列有关这些功能理解，不正确的是列有关这些功能理解，不正确的是( )( )A细胞需要的营养物质可以进入细胞B细胞不需要的或对细胞有害的物质不易进入细胞C细胞中的成分如核酸等不会流失到细胞外D由于膜的存在,某些致病的病毒、细菌等不能进入 细胞D反馈练习反馈练习控制作用是相对的控制作用是相对的细胞细胞营养物质营养物质废物废物分泌物分泌物病菌、病毒病菌、病毒3 3、控制物质进出细胞、控制物质进出细胞 有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行类比：窗纱能把昆虫挡在外面，同时窗纱上类比：窗纱能把昆虫挡在外面，同时窗纱上的小洞又能让空气进出。你认为这类比有什的小洞又能让空气进出。你认为这类比有什么合理之处，有没有不妥当的地方？么合理之处，有没有不妥当的地方？思维拓展思维拓展细胞膜的功能：细胞膜的功能：将细胞与外界环境分开将细胞与外界环境分开控制物质进出细胞控制物质进出细胞进行细胞之间的信息交流进行细胞之间的信息交流一、实验：体验制备细胞膜的方法一、实验：体验制备细胞膜