细胞膜的结构和功能市赛

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》中国地图细胞的边界一个国家有陆地、海域、领空的边界；使人体内部与外界分隔的皮肤和粘膜，是人体的边界。细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。第一节细胞膜的结构和功能问题探讨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2据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞放大200倍1活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易透过细胞膜；死细胞膜失去控制物质进出功能，台盼蓝能进入细胞。2细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。一、细胞膜的功能1将细胞与外界坏境分隔开原始地球环境细胞膜作为细胞的边界，能够将细胞和外界环境分开。如果没有细胞膜，细胞内容物就会和外界融为一体。正是由于细胞膜的存在，才使细胞从环境中独立出来，成为一个相对独立的系统。一、细胞膜的功能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、代谢废物一、细胞膜的功能3进行细胞间的信息交流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，将信息传递给靶细胞。（1）通过细胞分泌的激素来完成。与膜结合的信号分子发出信号的细胞靶细胞受体（2）通过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。3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胞间连丝切片（黑枣）细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的时间：19世纪末1895年人物：欧文顿（）实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验●●细胞膜●●●●●●溶于脂质的物质●●不溶于脂质的物质发现脂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：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离然后进行化学分析。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。亲水头部疏水尾部磷脂的一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾，多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。磷脂分子结构式磷脂分子模型磷脂分子示意图时间：1925年人物：荷兰科学家Gorter和Grendel实验：从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面积是细胞膜的2倍细胞膜中的磷脂是双层的水空气提出假说：根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气一水界面上铺展成单分子层科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的磷脂分子的“头部”亲水,尾部疏水,所以在水一空气的界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触,“尾部”则朝向空气的一面。科学家因测得从红细胞中提取的脂质,铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍,才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？水水A水水B水水C亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水对细胞膜分子排布的探索提出假说：磷脂分子在细胞膜中排列为双分子层膜外（水溶液）膜内（水溶液）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。1935年，英国学者丹尼利fDanielli和戴维森HDavson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一水界面的表面张力。细胞需要的一些极性分子和离子可以快速通过细胞膜（脂质不允许极性分子和离子快速通过）。由于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。到了20世纪30年代，科学家已经确定细胞膜中存在蛋白质三、对生物膜结构的探索细胞膜成分脂质50%蛋白质40%少量的糖类2%~10%磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。1、细胞膜的成分1细胞膜功能的复杂程度，主要取决于膜上的（）

Ａ、磷脂含量Ｂ、蛋白质的种类和数量Ｃ、糖的种类Ｄ、水含量B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：2、对生物膜结构的探索过程绿色荧光标记的抗体红色荧光标记的抗体细胞融合人细胞鼠细胞人鼠杂交细胞细胞融合初期37℃、40min细胞融合时间：1970年实验：将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合。结论：蛋白质分子是可以运动的,说明细胞膜具有一定的流动性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。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——提出假说四流动镶嵌模型的基本内容1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。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。四流动镶嵌模型的基本内容细胞膜