3-1 细胞膜的结构和功能（28张）

第1节细胞膜的结构和功能

1.概述细胞膜作为系统边界所具有的功能。2.分析细胞膜结构的探索历程，领悟科学的过程和方法。3.说出流动镶嵌模型的基本内容。细胞作为一个基本的生命系统，它的边界是？细胞膜，也叫质膜。边界：对事物进行隔离的实际或假想的界限。一、细胞膜的功能

生命起源于原始海洋这盆“热汤”中，膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。1、将细胞于外界环境分隔开为什么用凉水洗苋菜水不变色，而炒或者煮汤汁都会变红？2、控制物质进出细胞科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）不需要、有害的物质（如细菌、病毒等）抗体、激素等细胞合成并分泌废物（CO2、尿素等）细胞代谢产生细胞膜的控制作用是相对的、有限的，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病。选择透过性2018年诺贝尔生理学或医学奖授予两位免疫学家：美国的詹姆斯·艾利森（JamesP。Allison）与日本的庶佑（TasukuHonjo），以表彰他们“发现负性免疫调节治疗癌症的疗法方面的贡献”免疫逃逸免疫激活多细胞生物是一个繁忙而有序的“社会”,生物体要作为一个整体完成生命活动，细胞间必须进行信息交流。而细胞中大多数信息交流，都与细胞膜有关。（1）通过

传递信息化学物质3、进行细胞间的信息交流受体

化学本质：糖蛋白

特点：专一性（2）通过

传递信息细胞膜直接接触（3）通过

传递信息细胞通道（胞间连丝）高等植物细胞细胞膜的功能①将细胞和外界环境分隔开③进行细胞间的信息交流②控制物质的进出保障细胞内部环境的相对稳定选择透过性通道传递物质传递接触传递细胞膜的结构二、对细胞结构的探索资料1发现：推测：细胞膜是由脂质组成的脂质更容易通过细胞膜1895年欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验。

正常成熟的哺乳动物红细胞没有细胞核，也没有高尔基体和线粒体等细胞器，但它仍具有代谢功能。20世纪初科学家利用哺乳动物的红细胞，制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。资料2磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子。磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。亲水的头疏水的尾水水脂质体多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。1925年，两位荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。资料3实验证据：S2＝2S1S1S2结论：细胞膜中磷脂分子排列为双层1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。资料4水黾(mǐn)站在水面上在液体和气体的分界处，即液体表面及两种不能混合的液体之间的界面处，由于分子之间的吸引力，产生了极其微小的拉力，使液体能抵抗拉伸引力。假想在表面处存在一个薄膜层，它承受着此表面的拉伸力，液体的这一拉力称为表面张力。杂质也会明显地改变液体的表面张力，杂质越多，表面张力越小。请概述细胞膜的成分组成？资料5生物膜蛋白质/%脂类/%糖类人的CNS髓鞘2079少人的红细胞膜49438大鼠的肝细胞核膜59352.9内质网膜6733少线粒体外膜5248少线粒体内膜7624少细胞膜的组成成分脂质（约50%）糖类（2%-10%）蛋白质（约40%）磷脂胆固醇（少量）功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。资料6罗伯特森提出：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构变形虫摄食纤毛虫

细胞分裂

电子显微镜下，细胞膜的厚度约为7~8nm，是单层磷脂厚度的两倍，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20nm。人工合成的脂双层也呈现为“暗-亮-暗”结构。三明治模型无法解释：膜蛋白与脂质的含量差异电镜下细胞膜的厚度细胞的生长与分裂细胞类型蛋白质%磷脂%哺乳动物红细胞4933玉米叶肉细胞4726大肠杆菌7525冰冻蚀刻技术研究细胞膜结构磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架;蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于脂双层。资料61970年，科学家用发绿色荧光的燃料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将两个细胞融合。资料7细胞融合小鼠细胞人细胞正在融合的细胞37℃40min融合细胞结论：膜上蛋白质可以运动细胞膜具有一定的流动性侧向自由移动

1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了细胞膜的流动镶嵌模型。资料8磷脂分子磷脂双分子层蛋白质分子(镶嵌、嵌入、贯穿)糖蛋白糖脂糖被三、流动镶嵌模型的基本内容a.细胞膜主要由脂质和蛋白质组成b.细胞膜的基本支架为磷脂双分子层磷脂双分子层内部为疏水端（尾部），水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。外部为亲水端（头部）c.蛋白质分子存在形态：有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。（膜结构内外的不对称性）d.细胞膜的结构特性：一定的流动性构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的意义：细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。e.细胞膜的功能特性：选择透过性旁栏思考

Q：既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？A：1.水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；2.膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。糖被功能：识别、保护、润滑注意细胞膜结构图示中糖蛋白的多糖侧链是判断生物膜内、外侧的依据，多糖侧链所在的一侧胞膜外侧，另一侧则为细胞膜内侧。外侧f.细胞膜上蛋白质与糖类结合形成糖蛋白（脂质与糖类结合形成糖脂）流动镶嵌模型还在不断发展中……补充资料：科学家用去污剂处理细胞膜提取蛋白质时，发现总有些区域的蛋白质不能被提取出来，说明这些区域中的蛋白质与脂质