上课 细胞膜的结构 物质进出细胞的方式

1、是谁是谁, ,隔开了原始海洋的动荡隔开了原始海洋的动荡, ,是谁是谁, ,为我日夜守边防为我日夜守边防, ,是谁是谁, ,为我传信报安康。为我传信报安康。没有你没有你, ,我我一个小小的细胞一个小小的细胞会是何等模样会是何等模样? ?第第1节节 细胞膜细胞膜系统的边界系统的边界 请从下面细胞中选出符合研究细胞膜的细请从下面细胞中选出符合研究细胞膜的细胞，并说明理由胞，并说明理由哺乳动物成哺乳动物成熟的红细胞熟的红细胞高等动物细胞高等动物细胞高等植物细胞高等植物细胞细菌细菌最好用哪种生物最好用哪种生物材料，为什么？材料，为什么？ 动物细胞没有细胞壁动物细胞没有细胞壁 哺乳动物成熟红细胞中没有细胞

2、核和众多哺乳动物成熟红细胞中没有细胞核和众多的细胞器的细胞器细胞膜的成分细胞膜的成分 红细胞红细胞 置于溶液中置于溶液中浓盐水浓盐水生理盐水生理盐水清水清水细胞破裂后细胞内物质流出，细胞膜和细胞质细胞破裂后细胞内物质流出，细胞膜和细胞质中的其他结构质量不一样，可以采用不同转速中的其他结构质量不一样，可以采用不同转速离心离心的方法将细胞膜与其他物质分开，得到较的方法将细胞膜与其他物质分开，得到较纯的细胞膜。纯的细胞膜。资料资料1. 1895年，欧文顿曾用年，欧文顿曾用500多种多种化学物质对植物细胞的通透化学物质对植物细胞的通透性进行了性进行了上万次上万次的实验的实验,发现凡可发现凡可以溶于脂质

3、的物质，比不能溶于以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。入细胞。提出假说：提出假说：膜是由脂质组成的。膜是由脂质组成的。资料资料2. 20世纪初，科学家们第一次世纪初，科学家们第一次将细胞膜从红细胞中分离出来，并将细胞膜从红细胞中分离出来，并且发现细胞膜会被溶解脂质的溶剂且发现细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。溶解，也会被蛋白酶分解。结论：结论：细胞膜的成分中有脂质、还有蛋白质分子。细胞膜的成分中有脂质、还有蛋白质分子。化学成分化学成分质量分数质量分数磷脂磷脂约约50%蛋白质蛋白质约约40 %糖类糖类210 %第四章第四章第第

4、2节节 生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型胆碱胆碱磷酸磷酸甘油基团甘油基团脂脂肪肪酸酸链链疏水端亲水端磷脂分子蛋白质蛋白质资料资料3. 1925年，荷兰科学家高特和格伦年，荷兰科学家高特和格伦德两位科学家用丙酮从人的红细胞膜中德两位科学家用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气提取脂质，在空气-水界面上水界面上铺展成单分铺展成单分子层子层提出假说提出假说：细胞膜中的脂质分子必然排细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。列为连续的两层。测得单分子层的面积恰为红细胞测得单分子层的面积恰为红细胞膜面积的膜面积的2倍。倍。模型建构模型建构：小组先讨论，然后建构。小组先讨论，然后建构。平铺于水面上平

5、铺于水面上空气空气-水界面水界面单层磷脂分子单层磷脂分子构建模型双层磷脂分子双层磷脂分子蛋白质位于磷脂分子层的什么位置呢？蛋白质位于磷脂分子层的什么位置呢？资料资料4. 20世纪世纪50年代，年代，电子显微镜电子显微镜诞生，诞生，科学家用它来观察细胞膜。科学家用它来观察细胞膜。1959年，罗伯年，罗伯特森用特森用超薄切片技术超薄切片技术获得了清晰的细胞膜获得了清晰的细胞膜电镜照片，看到了电镜照片，看到了暗亮暗暗亮暗的三层结构。的三层结构。可能可能1：蛋白质磷脂蛋白质磷脂 蛋白质蛋白质可能可能2：磷脂蛋白质磷脂蛋白质 磷脂磷脂电子显微镜是用电子束来照射被检电子显微镜是用电子束来照射被检样品，由于

6、样品不同部位本身组成样品，由于样品不同部位本身组成物质的构成不同，入射电子与蛋白物质的构成不同，入射电子与蛋白质和磷脂不同的原子发生碰撞，对质和磷脂不同的原子发生碰撞，对电子有不同的散射度，电子有不同的散射度，蛋白质的电蛋白质的电子密度高，显黑色，发暗；磷脂分子密度高，显黑色，发暗；磷脂分子的电子密度低，发亮。子的电子密度低，发亮。背景资料背景资料提出提出“单位膜单位膜”模型模型它是静态的统一结构它是静态的统一结构资料资料4 4荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图人细胞人细胞小鼠细胞小鼠细胞细胞细胞融合融合杂交细胞杂交细胞红色荧红色荧光染料光染料标记

7、的标记的膜蛋白膜蛋白绿色荧绿色荧光染料光染料标记的标记的膜蛋白膜蛋白资料资料5 5. 1972. 1972年年, ,科学家桑格和尼克森根科学家桑格和尼克森根据据免疫荧光技术、冰动蚀刻技术免疫荧光技术、冰动蚀刻技术的研究的研究结果，提出了结果，提出了流动镶嵌模型流动镶嵌模型。在这个模。在这个模型中蛋白质分子有的型中蛋白质分子有的镶镶在磷脂双分子层在磷脂双分子层的表面，有的部分或全部的表面，有的部分或全部嵌嵌入磷脂双分入磷脂双分子层中，有的子层中，有的横跨横跨整个磷脂双分子层。整个磷脂双分子层。提出提出“流动镶嵌流动镶嵌”模型模型 构成细胞膜的磷脂分子和蛋白构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数不

8、是静止的，而质分子大多数不是静止的，而是可以流动的。是可以流动的。即：细胞膜的结构特点即：细胞膜的结构特点具有一定的流动性具有一定的流动性总结：总结： 流动镶嵌模型的基本内容是什么？流动镶嵌模型的基本内容是什么？磷脂双分子层磷脂双分子层流动性流动性镶镶嵌入嵌入贯穿贯穿运动运动1 构成膜的基本支架，磷脂构成膜的基本支架，磷脂分子具有分子具有 。2蛋白质分子有的蛋白质分子有的 在磷脂双分子层表面，在磷脂双分子层表面，有的部分或全部有的部分或全部 磷脂双分子层中，有的磷脂双分子层中，有的 整个磷脂双分子层。（这体现了膜结构内整个磷脂双分子层。（这体现了膜结构内外的不对称性）。大多数蛋白质分子可以外的

9、不对称性）。大多数蛋白质分子可以 。多糖蛋白质糖蛋白与细胞识别有关易发出信号的细胞发出信号的细胞 靶细胞靶细胞 与膜结合的与膜结合的 信号分子信号分子相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传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递给另一个细胞。例如：精子和卵细胞的识别和结合结合 糖蛋白（糖被）糖蛋白（糖被）（1）与细胞识别、细胞表面的信息与细胞识别、细胞表面的信息交流有密切关系。交流有密切关系。（2）消化道和呼吸道上皮细胞表面）消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用。的糖蛋白有保护和润滑作用。问题 流动镶嵌模型与“单位膜”模型有何异同

10、？思考：思考：2003年度诺贝尔化学奖授予两名年度诺贝尔化学奖授予两名研究细胞膜的美国科学家研究细胞膜的美国科学家Peter Agre和和Roderick MacKinnon。 我们怎样过去？游游过过去！去！乘船过去！ 我们我们 又怎样又怎样过去呢过去呢？我们我们又怎又怎样过样过去呢去呢?自由扩散自由扩散细胞膜细胞膜如：水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等。如：水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等。观看动画演示，尝试总结该种跨膜运输的特点！特点：特点：从高浓度到低浓度；从高浓度到低浓度；不需要载体蛋白的协不需要载体蛋白的协助；不消耗能量。助；不消耗能量。观看动画演示，尝试总结该种跨膜运输的特点！协助扩

11、散协助扩散如：葡萄糖进入红细胞如：葡萄糖进入红细胞特点：特点：从高浓度到低浓度；从高浓度到低浓度；需要载体蛋白的协助；需要载体蛋白的协助；不消耗能量。不消耗能量。自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散1、物质、物质顺浓度梯度顺浓度梯度扩散进出细扩散进出细胞；胞；2、不消耗能量。、不消耗能量。比较自由扩散与协助扩散，比较自由扩散与协助扩散，找出它们的共同点：找出它们的共同点：统称为统称为被动运输被动运输。丽藻细胞液所丽藻细胞液所含的离子浓度远远含的离子浓度远远高于丽藻所生长的高于丽藻所生长的池水，为什么丽藻池水，为什么丽藻还能从周围环境吸还能从周围环境吸收离子呢？收离子呢？细胞还能以细胞还能以主动运输

12、主动运输的方式实现物质的方式实现物质逆浓度梯度逆浓度梯度运输！运输！仔细观察主动运输的动画演示过程，找出主动运输的特点！仔细观察主动运输的动画演示过程，找出主动运输的特点！主动运输主动运输特点：特点：u从低浓度到高浓度；从低浓度到高浓度；u需要载体蛋白的协助；需要载体蛋白的协助；u需要能量（需要能量（ATP）。）。如：如：NaNa+ + 、K K+ +、CaCa2+2+、MgMg2+2+等离子通过细胞膜；等离子通过细胞膜；葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞。 *细胞需要的小分子、离子可以通过。细胞需要的小分子、离子可以通过。 细胞不需要的小分子、离子不能通过；细胞不需

13、要的小分子、离子不能通过； 大分子和颗粒性物质不能通过大分子和颗粒性物质不能通过 细胞膜是选择透过性膜细胞膜是选择透过性膜（功能特点）（功能特点）物质跨膜运输三种方式的比较被动转运被动转运主动转运主动转运自由扩散自由扩散 协助扩散协助扩散方向方向能量能量载体载体举例举例不需要不需要需要需要需要需要不消耗不消耗不消耗不消耗消耗消耗 顺浓度梯度顺浓度梯度高浓度高浓度 低浓度低浓度 顺浓度梯度顺浓度梯度高浓度高浓度 低浓度低浓度 逆浓度梯度逆浓度梯度低浓度低浓度 高浓度高浓度 水水 O2、CO2、甘、甘油等脂溶性物质油等脂溶性物质血浆中葡萄糖血浆中葡萄糖 进入红细胞进入红细胞葡萄糖、氨基酸通过葡萄糖

14、、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；离小肠上皮细胞膜；离子通过细胞膜子通过细胞膜方式方式项目项目探究活动：模拟探究活动：模拟自由扩散自由扩散、协助扩散协助扩散和和主动转运主动转运 的过程的过程材料：人、滑雪板材料：人、滑雪板条件：雪山山坡条件：雪山山坡大分子和颗粒性物质不能通过自由扩散和主大分子和颗粒性物质不能通过自由扩散和主动运输进入细胞动运输进入细胞, ,那么变形虫细胞是如何获那么变形虫细胞是如何获取食物中的大分子和颗粒性物质的呢？取食物中的大分子和颗粒性物质的呢？想一想?胞吞：胞吞：物质以囊泡包裹的形式通过细胞膜，物质以囊泡包裹的形式通过细胞膜，从细胞外进入细胞内的过程。（如果进入的从细胞外进入

15、细胞内的过程。（如果进入的是固态物质，称为吞噬；如果进入的是液态是固态物质，称为吞噬；如果进入的是液态物质，称为胞饮。）物质，称为胞饮。）消耗能量消耗能量接触接触凹陷凹陷包围包围分离分离胞吐胞吐(分泌分泌 )：物质以囊泡的形式通过物质以囊泡的形式通过细胞膜，从细胞内排到细胞外的过程。细胞膜，从细胞内排到细胞外的过程。消耗能量消耗能量包围包围移动移动融合融合排出排出右图表示的是一个右图表示的是一个动物细胞内外不同动物细胞内外不同离子的相对浓度。离子的相对浓度。分析图表提供的信分析图表提供的信息，结合本章所学息，结合本章所学知识，回答问题。知识，回答问题。细胞内细胞内细胞外细胞外100150离子浓

16、度离子浓度/mmol.L 1500NaKMg2Cl离子种类离子种类 离子通过主动运输离子通过主动运输进入进入细胞细胞 ； 离子通过主动运输离子通过主动运输排出排出细胞细胞. .K+、Mg2+Na + 、Cl运输速率运输速率浓度差浓度差自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散主动运输主动运输细胞膜上的载体蛋白的数量是有限的细胞膜上的载体蛋白的数量是有限的浓度差浓度差运输速率运输速率耗氧量（耗氧量（ATP）运输速率运输速率细胞外浓度细胞外浓度请尝试判断以下曲线分别属于哪种跨膜运输方式！请尝试判断以下曲线分别属于哪种跨膜运输方式！另外载体蛋白还具有专一性，因而细胞吸收和排除另外载体蛋白还具有专一性，因而细胞

17、吸收和排除物质具有选择性！物质具有选择性！协助扩散协助扩散自由扩散自由扩散小分子和离小分子和离子（跨膜运子（跨膜运输）输）主动运输主动运输 大分子物质大分子物质（非跨膜运输）（非跨膜运输） 胞吞胞吞 胞吐胞吐消消耗耗能能量量顺浓度顺浓度梯度梯度被动运输被动运输载体载体蛋白蛋白课堂小结课堂小结原始地球环境 膜的出现膜的出现是生命起源过是生命起源过程中至关重要程中至关重要的阶段。的阶段。细胞膜的功能细胞膜的功能通过信息分子交流通过信息分子交流细胞细胞信息分子信息分子细胞细胞易发出信号的细胞发出信号的细胞 靶细胞靶细胞 与膜结合的与膜结合的 信号分子信号分子直接交流 细胞 细胞直接交流 细胞 细胞直

18、接交流 细胞 细胞相邻两个细胞之相邻两个细胞之间形成通道，携间形成通道，携带信息的物质通带信息的物质通过通道进入另一过通道进入另一个细胞。例如，个细胞。例如，高等植物细胞之高等植物细胞之间通过间通过胞间连丝胞间连丝相互连接，也有相互连接，也有信息交流的作用信息交流的作用通道通道细胞细胞 细胞细胞细胞壁的全透性细胞壁的全透性成分：纤维素和果胶成分：纤维素和果胶功能：支持和保护功能：支持和保护特点：全通透性（特点：全通透性（水、离子和其他分子都极水、离子和其他分子都极易通过纤维之间的空隙，所以细胞壁全透）易通过纤维之间的空隙，所以细胞壁全透）细胞膜成分：磷脂、蛋白质、糖类结构基本骨架：磷脂双分子层蛋白质（载体）多糖（识别） 结构特性：一定的流动性功能控制物质进出自由扩散协助扩散主动运输功能特性：选择透过性大分子和颗粒性物质不能通过概念图小结概念图小结细胞膜细胞膜结构特点结构特点功能特点功能特点组成成分组成成分决定决定 流动性流动性选择透过性选择透过性磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子物质出入细胞物质出入细胞举例举例举例举例举例举例举例举例举例举例小分子物质出入细胞小分子物质出入细胞 跨膜运输跨膜运输 大分子物