细胞膜的结构和功能【新教材】

第三章细胞的基本结构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更精巧。——引自翟中和院士等主编的《细胞生物学》人体与外界分隔开的边界？中国与其他国家分隔开的边界？细胞作为最基本的生命系统，它的边界是什么呢？系统的边界对系统的稳定至关重要第1节细胞膜的结构和功能1、将细胞与外界坏境分隔开一、细胞膜的功能草履虫细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。推测的原始海洋景观图膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。讨论1．为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？活细胞的细胞膜具有选择透过性，染料台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，所以活细胞没有被染色。死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的这一功能，台盼蓝能够通过细胞膜进入到细胞中，所以死细胞能够被染成蓝色。2、控制物质进出细胞细胞膜的控制作用是相对的细胞膜细胞外细胞内营养物质细胞内核酸对细胞有害物质病毒、病菌抗体、激素、代谢废物有些病毒、细菌也能侵入细胞，使生物体患病。功能特点：选择透过性3、进行细胞间的信息交流物质传递接触传递通道传递内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将细胞传递给靶细胞。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，精子与卵细胞之间的识别和结合。相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。例如，高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。１．将细胞与外界环境分隔开２．控制物质进出细胞３．进行细胞间的信息交流３种方式：（1）物质传递（2）接触传递（3）通道传递细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的一、细胞膜的功能●●细胞膜●●●●●●溶于脂质的物质●●不溶于脂质的物质发现溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。提出假说：细胞膜是由脂质组成的二、对生物膜成分的探索最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析,还是通过膜成分的提取和检测？从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。实验：时间：1895年人物：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。相似相溶资料一实验：科学家利用哺乳动物的红细胞，制备出纯净的细胞膜化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。亲水头部疏水尾部磷脂分子结构式磷脂分子模型磷脂分子示意图单层磷脂分子在空气-水界面上怎样分布的？空气水资料二时间：1925年人物：荷兰科学家Gorter和Grendel实验：从哺乳动物成熟红细胞的细胞膜中提取脂质，在空气和水界面上铺成单层分子，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。提出假说：资料三根据细胞膜的内外环境，你认为细胞膜上两层的磷脂分子应该怎么排列？如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布磷脂分子在水中能自发地形成双分子层，你如何解释这一现象由此，你能否就细胞膜是由磷脂双分子层构成的原因作出分析由于磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”,在水溶液中,朝向水的是头部,尾部受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时,磷脂分子的尾部相对排列在内侧,头部则分别朝向两侧水的环境,形成磷脂双分子层。细胞的内外环境都是水溶液,所以细胞膜磷脂分子的头部向着膜的内外两侧而尾部相对排在内侧,形成磷脂双分子层。如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中,磷脂的头部将与水接触,尾部与苯接触,磷脂分子分布成单层。讨论在水中形成的磷脂分子层1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。研究发现：细胞膜主要由脂质（50%）和蛋白质（40%）组成。此外还有少量的糖类（2-10%）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。因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量就越多。资料四（如何验证细胞膜中具有蛋白质？）蛋白质在细胞膜中是如何分布的呢？无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动时间：1959年人物：罗伯特森（）实验：在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构构成“三明治”结构模型有什么不足？把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。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提出假说：三、对生物膜结构的探索资料五时间：1970年LarryFrye等将人和鼠的细胞膜用不同的荧光染料标记后，让两种细胞融合细胞膜具有流动性结论：人物：实验：资料六在新的观察和实验证据的基础上，1972年桑格和尼克森提出了新的生物膜模型———流动镶嵌模型，为多数人所接受。四流动镶嵌模型的基本内容1细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。磷脂双分子层是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。磷脂双分子层四流动镶嵌模型的基本内容2蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：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。蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。四流动镶嵌模型的基本内容（3）细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被glycocaly。糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。例如，糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。。四流动镶嵌模型的基本内容4细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。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。科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。科学方法——提出假说细胞壁四、细胞壁1分布：2成分：3功能4性质：无生物活性，是全通透的植物、真菌及大多数原核细胞都有细胞壁植物---纤维素和果胶细菌---肽聚糖支持和保护为什么细胞壁不是植物细胞的边界？细胞壁对要进出细胞的物质没有选择性（即全透性），它不能保证细胞内部的稳定。1模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的概括性描述，有多种类型。某同学用一些材料制作了细胞膜的流动镶嵌模型，他所构建的是（）

A．物理模型B．数学模型

C．概念模型D．以上都不对

A反馈训练2如图为细胞膜结构模型示意图，①～③表示构成细胞膜的物质，下列叙述错误的是（）A．①是糖蛋白B．③是磷脂双分子层C．细胞膜结构中只有③具有流动性D．细胞膜的功能主要与①②的种类和数量有关C3下列叙述中，不属于细胞膜功能的是（）A．控制物质进出细胞B．进行细胞间的信息交流C．将细胞与外界环境隔开D．控制细胞内物质的合成D3进行细胞间的信息交流。一、细胞膜的功能（1）通过传递信息——间接传递化学物质发出信号的细胞

靶细胞

与膜结合的信号分子相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。

（2）通过传递信息——直接传递细胞膜直接接触例如：精子和卵细胞的识别相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。例如，高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有