细胞膜的结构和功能 高一上学期生物人教版必修1

第1节

细胞膜的结构和功能第3章细胞的基本结构必修一细胞膜的功能1一、将细胞与外界环境分隔开膜的出现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。细胞的边界——细胞膜（质膜）注：植物细胞的边界也是细胞膜，不是细胞壁问题探讨（p41)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。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台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，因此活细胞不被染色死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色问题探讨2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能阅读教材40页第四段正文、构建物质进出细胞的图示。不需要、有害的物质（如细菌、病毒等）_____________细胞营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）不容易进入（有可能会进入）细胞合成并分泌细胞代谢产生（DNA等）×抗体、激素等2.控制物质进出细胞细胞膜的控制作用是相对的废物（CO2、尿素等）注：植物细胞的边界也是细胞膜，不是细胞壁，因为细胞壁不具选择透过性（全透性）。方式一：通过分泌化学物质(如激素)传递靶细胞：接受信号分子的细胞受体：靶细胞膜上与信号分子特异性结合的位点，一般为糖蛋白。内分泌细胞分泌的激素靶细胞靶细胞体液的传送3.进行细胞间的信息交流方式二：通过细胞膜直接接触传递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。发出信号的细胞靶细胞膜上接受信号分子的受体与膜结合的信号分子3.进行细胞间的信息交流方式三：通过形成通道传递（如高等植物之间的胞间连丝）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。高等植物细胞间的胞间连丝胞间连丝3.进行细胞间的信息交流对细胞膜成分的探索2阅读教材42页思考与讨论，完成以下问题细胞膜非脂溶性物质脂溶性物质问题1欧文顿对细胞膜的组成成分作出怎样的推测？膜是由脂质组成的相似相溶原理：化学结构或成分相似的物质可以互溶。1895年欧文顿：多种物质对膜的通透性实验问题2为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？20世纪初，科学家从哺乳动物成熟的红细胞分离出细胞膜，离心过滤并进行化学分析。核膜细胞器细胞壁无________，细胞易发生吸水涨破无_______和众多的________原因结论：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。

根据磷脂分子的特点，推测出磷脂在水-空气界面上的排布方式水空气水空气水空气水空气DCAB√若细胞内外均为水环境，推测细胞膜中的磷脂分子应如何分布？请画图表示。多个磷脂分子在水中总是自发形成双分子层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膜中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。推论：细胞膜中的磷脂分子是连续的两层①1935年，英国学者丹尼利和戴维森，研究细胞膜的张力发现，细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。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。推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有

。蛋白质②科学家将细胞膜从哺乳动物成熟的红细胞中分离出来，发现细胞膜也会被蛋白酶分解。（注：蛋白酶能专一性的催化蛋白质的分解）细胞膜的主要成分胆固醇（动物细胞膜）磷脂（最丰富）脂质（大约占50%）蛋白质（大约占40%）糖类（大约占2%—10%）三对细胞膜结构的探索对现象的推理分析——提出假说对膜成分的提取鉴定——验证假说苯问题1最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取与鉴定？问题4如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？请画图说明。课本P42水问题3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？变形虫、肝细胞、红细胞的细胞膜都承担着非常复杂繁多的生理功能，它们的细胞膜中蛋白质的种类和数量均较多。神经髓鞘的蛋白质含量不仅少，而且蛋白质种类只有3种，神经髓鞘主要起绝缘作用。细胞膜的功能主要由

决定，功能越复杂的细胞膜，

的

和

越多。

由上述材料分析，细胞膜功能的复杂程度主要与哪种成分相关联？蛋白质蛋白质种类数量三对细胞膜结构的探索功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多细胞膜的主要成分胆固醇（动物细胞膜）磷脂（最丰富）脂质（大约占50%）蛋白质（大约占40%）糖类（大约占2%—10%）三对细胞膜结构的探索对细胞膜结构的探索3对细胞膜结构的探索3所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，是一种静态的统一结构。1.1959年，罗伯特森——静态的统一结构（1）方法在电子显微镜下观察细胞膜。（2）现象细胞膜呈现清晰的暗—亮—暗的三层结构。（3）结论2.20世纪60年代，质疑静态模型（2）推测质疑细胞膜是静态的观点，细胞膜应该能够流动。变形虫摄取草履虫酵母菌出芽生殖受精卵卵裂对细胞膜结构的探索33.1970年人鼠细胞融合实验（1）方法（2）现象（3）结论荧光标记法开始一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37℃下经过40min后两种颜色的荧光均匀分布。细胞膜具有流动性

荧光标记法是利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物对研究对象进行分析的方法，常用的荧光蛋白有绿色和红色两种颜色。流动镶嵌模型的基本内容4（1）方法（2）结论4.1972年，辛格和尼科尔森新的观察和实验证据。提出为大多数人所接受的流动镶嵌模型。对细胞膜结构的探索3流动镶嵌模型的基本内容41.细胞膜的组成2.细胞膜的基本支架3.蛋白质分子存在形态主要由蛋白质和脂质组成

磷脂双分子层部分嵌入的蛋白质贯穿的蛋白质镶在表面的蛋白质全部嵌入的蛋白质体现膜结构的不对称性流动镶嵌模型的基本内容4磷脂分子磷脂双分子层（基本支架）

蛋白质分子（以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中）糖蛋白糖脂这些糖类分子叫糖被（识别、信息传递）细胞膜外细胞膜内这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用一层生物膜＝一层磷脂双分子层＝两层磷脂分子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，具有屏障作用。细胞膜有糖被的一侧细胞膜的结构和功能特点具有流动性构成膜的

具有流动性，大多数

也是可以运动的。磷脂双分子层蛋白质分子质壁分离、变形虫运动、胞吞和胞吐、细胞融合、白细胞的吞噬作用等温度：一定范围内，温度升高，膜流动性

。加快结构特点内容原因实例影响因素细胞膜的结构和功能特点具有选择透过性水分子、被选择的离子和小分子可以通过，大分子、不被选择的离子和小分子不能通过。用台盼蓝染色法判断细胞的死活。功能特点内容表现原因应用载体（蛋白质）的种类和数量遗传性选择性决定细胞膜的结构和功能特点区别结构特点：具有流动性功能特点：选择透过性联系膜只有具有流动性，才能表现其选择透过性，如果细胞膜中部分蛋白质充当了载体，运输物质进出细胞，只有它是运动的，才能运输物质。生物膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础2-10%40%50%课堂总结习题检测1.基于对细胞膜结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。(1)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的。（）(2)细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入，而对细胞有害的物质则不能进入。（）(3)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞。（）✘✘✘习题检测2.细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是(

)A.细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜B.由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜C.细胞膜的蛋白质分子有物质运输功能D.细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型B习题检测3.在解释不容易理解的陌生事物时，人们常用类比的方法，将陌生的事物与熟悉的事物作比较。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，同时窗纱的小洞又能让空气进出。你认为这种类比有什么合理之处，有没有不妥当的地方?

把细胞膜与窗纱进行类比，合理之处是说明细胞膜与窗纱一样可以允许一些物质出入，阻挡其他物质出入。这样的类比也有不妥之处。例如，窗纱是一种简单的刚性结构，功能较单纯细胞膜的结构和功能要复杂得多；细胞膜是活细胞的重要组成部分，活细胞的生命活动是一个主动的过程，而窗纱是没有生命的，它只能被动地起作用。习题检测4.右下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。(1)为什么两类药物的包裹位置各不相同?由双层磷脂分子构成的脂质体，①两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能稳定地包裹在其中；②脂质体的内部是