【課件】第3章第1節(jié) 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能

1、第第3章章 第第1節(jié)節(jié) 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能教學(xué)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.概述細(xì)胞膜的主要功能。2.分析細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索過程，領(lǐng)悟科學(xué)的過程和方法。3.了解流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。生命觀念通過對(duì)細(xì)胞膜的學(xué)習(xí)建立生命的結(jié)構(gòu)與功能觀科學(xué)探究領(lǐng)悟細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)探索過程的科學(xué)方法?？茖W(xué)思維流動(dòng)鑲嵌模型及其解讀。 鑒別動(dòng)物細(xì)胞是否死亡常用臺(tái)盼藍(lán)染液。用它染鑒別動(dòng)物細(xì)胞是否死亡常用臺(tái)盼藍(lán)染液。用它染色時(shí)，死細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會(huì)著色。色時(shí)，死細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會(huì)著色。 討論討論 1 1為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？ 2 2據(jù)此推測，

2、細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具有什據(jù)此推測，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具有什么么功能？功能？01細(xì)胞膜的功能推測的原始推測的原始海洋景觀圖海洋景觀圖將將細(xì)胞與外界環(huán)境分細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開隔開1膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要的階段。細(xì)胞膜保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。細(xì)胞作為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)，它的邊界就是細(xì)胞膜，也叫質(zhì)膜。材料用具：莧菜、冷水、開水、燒杯、玻璃棒實(shí)驗(yàn)步驟：預(yù)期結(jié)果：取2只燒杯，編號(hào)A、B，各加入300mL的冷水和開水。向兩只燒杯中各加入兩株的紅色莧菜。用玻璃棒攪拌，觀察現(xiàn)象 1、為什么冷水浸泡莧菜，溶液顏色不變，而開水浸泡莧菜，溶液顏色變紅？ 2、科研上鑒別死細(xì)胞和活細(xì)胞，常

3、用“染色排除法”。例如，用臺(tái)盼藍(lán)染色，死的動(dòng)物細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活的動(dòng)物細(xì)胞不著色，從而判斷細(xì)胞是否死亡。你能解釋“染色排除法”的原理嗎? 活細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能控制控制物質(zhì)進(jìn)出物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞細(xì)胞2進(jìn)行細(xì)胞間的信息進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流交流3（1）通過細(xì)胞分泌化學(xué)物質(zhì)間接傳遞信息。 海洋中的生物進(jìn)行繁殖時(shí)，將精子和卵細(xì)胞排到水中，海水中有很多生物的精子和卵細(xì)胞，為什么只有同種生物的精子和卵細(xì)胞結(jié)合呢？ 蜜蜂為植物傳粉時(shí)，是不分植物的種類的，雌蕊的柱頭上有多種不同植物的花粉，但只有同種物的花粉能萌發(fā)出花粉管，為什么？（2）通過相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸傳遞信息。相鄰兩個(gè)細(xì)胞之間形成通道，

4、攜帶信息的物質(zhì)通過通道進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞。例如，高等植物細(xì)胞之間通過胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用。（3）相鄰兩細(xì)胞之間形成通道，來傳遞信息除了以上提到的三種功能外，細(xì)胞膜還有細(xì)胞識(shí)別、保護(hù)細(xì)胞、參與細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、分泌等功能。02對(duì)細(xì)胞膜成分的探索18951895年年，英國科學(xué)家歐文頓（，英國科學(xué)家歐文頓（E.OvertonE.Overton）實(shí)驗(yàn)。）實(shí)驗(yàn)。不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細(xì)胞膜細(xì)胞膜通過通過上述實(shí)驗(yàn)上述實(shí)驗(yàn)，你，你會(huì)做出會(huì)做出什么樣的推測？什么樣的推測？ 細(xì)胞膜細(xì)胞膜中中含有脂質(zhì)含有脂質(zhì)。 科學(xué)家利用哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞，通過一定的方法制備出純凈的細(xì)胞

5、膜，進(jìn)行化學(xué)分析，得知組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，一其中磷脂含量最多。為什么用哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞能制備出純凈的細(xì)胞膜呢為什么用哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞能制備出純凈的細(xì)胞膜呢？ 因?yàn)椴溉閯?dòng)物因?yàn)椴溉閯?dòng)物成熟的成熟的紅細(xì)胞紅細(xì)胞沒有沒有細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器。細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器。親水疏水多個(gè)磷脂分子在水中總是自發(fā)地形成雙分子層。細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。他們由此推斷：他們由此推斷： 1925 1925年，兩位荷蘭科學(xué)家戈特（年，兩位荷蘭科學(xué)家戈特（E.GonerE.Goner）和格倫德爾（）和格倫德爾（F.Grendel)F.Grendel)用丙酮從

6、人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣水界面上鋪成單分子層，測得單層分水界面上鋪成單分子層，測得單層分子的面積恰為紅細(xì)胞的表面積的子的面積恰為紅細(xì)胞的表面積的2 2倍。倍。 1935 1935年，英國學(xué)者丹尼利(J.F.Danielli)(J.F.Danielli)和戴維森(H.Davson)(H.Davson)研究了細(xì)胞膜的張力。他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的表面張力明顯低于油一水界面的表面張力。 由于人們已發(fā)現(xiàn)了油脂滴表面如果吸附有蛋白質(zhì)成分則表面張力會(huì)降低，因此丹尼利和戴維森推測細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 糖類糖類細(xì)胞膜的細(xì)胞膜的化學(xué)成分化學(xué)成

7、分大約占50%50%大約占40%40%大約2%10%2%10%細(xì)胞膜的細(xì)胞膜的化學(xué)成分化學(xué)成分03對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索 20 20世紀(jì)4040年代，曾經(jīng)有學(xué)者推測脂質(zhì)兩邊各覆蓋著蛋白質(zhì)。 1959 1959年，羅伯特森（J. D. RobertsonJ. D. Robertson）在電鏡下看到膜清晰的暗亮暗的三層結(jié)構(gòu)，他結(jié)合學(xué)家的工作，大膽地提出了細(xì)胞膜模型的假說：所有的細(xì)胞膜都由蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，電鏡下看到的中間的亮層是脂質(zhì)分子，兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子。他把細(xì)胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。對(duì)羅伯特森模型的質(zhì)疑：對(duì)羅伯特森模型的質(zhì)疑： 不少科學(xué)家不少科學(xué)家對(duì)于細(xì)胞膜是靜態(tài)的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑對(duì)

8、于細(xì)胞膜是靜態(tài)的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑：如果是這樣，：如果是這樣，細(xì)胞膜的復(fù)雜功能將難以實(shí)現(xiàn)，就連細(xì)胞的生長、變形蟲的變形運(yùn)細(xì)胞膜的復(fù)雜功能將難以實(shí)現(xiàn)，就連細(xì)胞的生長、變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)這樣的現(xiàn)象都動(dòng)這樣的現(xiàn)象都難以難以解釋。解釋。2020世紀(jì)6060年代以后，人們對(duì)這一模型的異議增加了。19701970年，細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)：年，細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)：融合細(xì)胞融合細(xì)胞細(xì)胞細(xì)胞融合融合37374040minmin正在融合正在融合的細(xì)胞的細(xì)胞紅色熒光紅色熒光染料標(biāo)記染料標(biāo)記膜蛋白膜蛋白綠色熒光綠色熒光染料標(biāo)記染料標(biāo)記膜蛋白膜蛋白人細(xì)胞人細(xì)胞小鼠細(xì)胞小鼠細(xì)胞 這一實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)的其他實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。這一實(shí)驗(yàn)以

9、及相關(guān)的其他實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。 在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的基礎(chǔ)上，又有學(xué)者提出了一些關(guān)于細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)模型。其中，19721972年，辛格（S.J.SingerS.J.Singer) )和尼科爾森（G G. .NicolsonNicolson) )提出的流動(dòng)鑲嵌模型為大多數(shù)人所接受。04 細(xì)胞膜主要是由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的。細(xì)胞膜主要是由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的。 _ 是是膜的基本支架，其內(nèi)部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或離膜的基本支架，其內(nèi)部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過，因此具有屏障作用。蛋白質(zhì)分子以不同發(fā)方式子不能自由通過，因此具有屏障作用。蛋白質(zhì)

10、分子以不同發(fā)方式鑲嵌在磷脂雙分子層中：有的鑲嵌在磷脂雙分子層中：有的 在磷脂雙分子層表面，有的在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部部分或全部 磷脂雙分子層中，有的磷脂雙分子層中，有的 整個(gè)磷脂雙分子整個(gè)磷脂雙分子層。這些蛋白質(zhì)分子在物質(zhì)運(yùn)輸?shù)确矫婢哂兄匾饔谩?。這些蛋白質(zhì)分子在物質(zhì)運(yùn)輸?shù)确矫婢哂兄匾饔?。磷脂雙分子層磷脂雙分子層鑲鑲嵌入嵌入貫穿于貫穿于細(xì)胞細(xì)胞膜膜的的流動(dòng)性流動(dòng)性細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型Flow Mosaic model of cell membrane糖被：細(xì)胞表面的識(shí)別、細(xì)胞間的信息傳遞等糖被：細(xì)胞表面的識(shí)別、細(xì)胞間的信息傳遞等植物細(xì)胞的細(xì)胞壁The cell wall of a plant cell植物細(xì)胞的細(xì)胞壁The cell wall of a plant cell細(xì)菌細(xì)胞壁成分細(xì)菌細(xì)胞