第一節(jié)課細(xì)胞膜-系統(tǒng)的邊界

1、問題探討：?jiǎn)栴}探討： 如果將細(xì)胞內(nèi)含有的各種物質(zhì)如果將細(xì)胞內(nèi)含有的各種物質(zhì)配齊，并按照它們?cè)诩?xì)胞中的比例配齊，并按照它們?cè)诩?xì)胞中的比例放在一個(gè)試管中，就能行使功能完放在一個(gè)試管中，就能行使功能完成生命活動(dòng)嗎？為什么？成生命活動(dòng)嗎？為什么？ Harvard UniversityThe Inner Life of the Cell 細(xì)胞是一個(gè)有機(jī)整體細(xì)胞是一個(gè)有機(jī)整體 我確信哪怕一個(gè)最簡(jiǎn)單的細(xì)胞，我確信哪怕一個(gè)最簡(jiǎn)單的細(xì)胞，也比迄今為止設(shè)計(jì)出的任何智能電腦也比迄今為止設(shè)計(jì)出的任何智能電腦更精巧！更精巧！ 翟中和翟中和細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 第三章第三章 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)第第1 1節(jié)節(jié) 細(xì)

2、胞膜細(xì)胞膜系統(tǒng)的邊界系統(tǒng)的邊界我們?cè)谖覀冊(cè)诠鈱W(xué)顯光學(xué)顯微鏡微鏡下能看到下能看到細(xì)胞膜嗎？細(xì)胞膜嗎？在光學(xué)顯微鏡在光學(xué)顯微鏡下很難看到細(xì)下很難看到細(xì)胞膜，只有用胞膜，只有用電子顯微鏡電子顯微鏡才才能看的清楚。能看的清楚。 探究任務(wù)一：探究任務(wù)一：怎樣確定細(xì)胞膜的存在？怎樣確定細(xì)胞膜的存在？資料資料1 1：科學(xué)家用顯微注射器將一種叫做伊紅的染料注入科學(xué)家用顯微注射器將一種叫做伊紅的染料注入 變形蟲體內(nèi)變形蟲體內(nèi), ,伊紅很快擴(kuò)散到整個(gè)細(xì)胞伊紅很快擴(kuò)散到整個(gè)細(xì)胞, ,卻不能逸出細(xì)胞。卻不能逸出細(xì)胞。資料資料3 3：用微針插入細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞表面有一層結(jié)構(gòu)被刺用微針插入細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞表面有一層結(jié)構(gòu)被刺破；如

3、果細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)受損面過大，細(xì)胞會(huì)死亡。破；如果細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)受損面過大，細(xì)胞會(huì)死亡。資料資料2 2：在光學(xué)顯微鏡下看到，用微針觸碰細(xì)胞表面時(shí)，在光學(xué)顯微鏡下看到，用微針觸碰細(xì)胞表面時(shí)，細(xì)胞表面有彈性，可以伸展。細(xì)胞表面有彈性，可以伸展。 探究任務(wù)二：探究任務(wù)二：怎樣獲得較為純凈的細(xì)胞膜？怎樣獲得較為純凈的細(xì)胞膜？1 1、實(shí)驗(yàn)材料：、實(shí)驗(yàn)材料：2 2、實(shí)驗(yàn)原理：、實(shí)驗(yàn)原理：3 3、實(shí)驗(yàn)過程：、實(shí)驗(yàn)過程：體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法洋蔥表皮細(xì)胞洋蔥表皮細(xì)胞口腔上皮細(xì)胞口腔上皮細(xì)胞哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞1 1、實(shí)驗(yàn)材料的選擇、實(shí)驗(yàn)材料的選擇口腔上皮細(xì)胞：口腔上皮細(xì)胞：動(dòng)物細(xì)胞

4、，沒有細(xì)胞壁，但取材不動(dòng)物細(xì)胞，沒有細(xì)胞壁，但取材不便于滿足大規(guī)模實(shí)驗(yàn)需求。便于滿足大規(guī)模實(shí)驗(yàn)需求。洋蔥表皮細(xì)胞：洋蔥表皮細(xì)胞：植物細(xì)胞，取材較方便，也能滿植物細(xì)胞，取材較方便，也能滿足大規(guī)模實(shí)驗(yàn)需求，但在細(xì)胞膜的最外層還有細(xì)足大規(guī)模實(shí)驗(yàn)需求，但在細(xì)胞膜的最外層還有細(xì)胞壁，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。胞壁，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。支原體：支原體：原核細(xì)胞，沒有細(xì)胞壁，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但原核細(xì)胞，沒有細(xì)胞壁，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是細(xì)胞太小，并且可能導(dǎo)致人體的感染，從可操是細(xì)胞太小，并且可能導(dǎo)致人體的感染，從可操作性和安全性考慮不太適合。作性和安全性考慮不太適合。為什么要用為什么要用哺乳動(dòng)哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞物成熟紅細(xì)胞作材作材料研究膜

5、的組成料研究膜的組成? ?哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞內(nèi)哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞內(nèi) 無(wú)細(xì)胞壁無(wú)細(xì)胞壁 無(wú)細(xì)胞核無(wú)細(xì)胞核 無(wú)細(xì)胞器無(wú)細(xì)胞器1 1、實(shí)驗(yàn)材料的選擇、實(shí)驗(yàn)材料的選擇0.9%NaCl0.9%NaCl0.9%NaCl溶液溶液細(xì)胞吸細(xì)胞吸水膨脹水膨脹細(xì)胞失細(xì)胞失水皺縮水皺縮正常正常 形態(tài)形態(tài) =0.9%NaCl=0.9%NaCl溶液溶液吸水狀態(tài)吸水狀態(tài)失水狀態(tài)失水狀態(tài)2 2、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)原理1 1、選擇材料：、選擇材料：2 2、實(shí)驗(yàn)原理：、實(shí)驗(yàn)原理：3 3、實(shí)驗(yàn)過程：、實(shí)驗(yàn)過程：豬（或牛、羊）成熟的紅細(xì)胞豬（或牛、羊）成熟的紅細(xì)胞紅細(xì)胞過度吸水漲破紅細(xì)胞過度吸水漲破體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方

6、法如何在顯微鏡下觀察紅細(xì)胞從自如何在顯微鏡下觀察紅細(xì)胞從自然形態(tài)到吸水漲破然形態(tài)到吸水漲破? ?人正常紅細(xì)胞的光鏡照片人正常紅細(xì)胞的光鏡照片人部分紅細(xì)胞已漲破的光鏡照片人部分紅細(xì)胞已漲破的光鏡照片 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：如果實(shí)驗(yàn)在試管中進(jìn)行，紅細(xì)胞破裂后如如果實(shí)驗(yàn)在試管中進(jìn)行，紅細(xì)胞破裂后如 何從混合液中分離出純度較高的細(xì)胞膜？何從混合液中分離出純度較高的細(xì)胞膜？離心原理介紹離心原理介紹離心就是利用離心機(jī)離心就是利用離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，加快強(qiáng)大的離心力，加快液體中不同顆粒的沉液體中不同顆粒的沉降速度，從而把樣品降速度，從而把樣品中不同密度和質(zhì)量的中不同密度和質(zhì)

7、量的物質(zhì)分離開。物質(zhì)分離開。離心后離心后質(zhì)量重在下層，輕的質(zhì)量重在下層，輕的在上層在上層。細(xì)胞壁細(xì)胞壁化學(xué)成分：化學(xué)成分：纖維素和果膠纖維素和果膠功能：支持和保護(hù)功能：支持和保護(hù)細(xì)胞壁是細(xì)胞壁是全透性全透性的的如果我們只能用如果我們只能用植物細(xì)胞植物細(xì)胞制備細(xì)制備細(xì)胞膜，這時(shí)我們?cè)撛趺醋瞿兀堪?，這時(shí)我們?cè)撛趺醋瞿兀?細(xì)菌和真菌也具有細(xì)胞壁但是細(xì)菌和真菌也具有細(xì)胞壁但是成分與植物細(xì)胞細(xì)胞壁不同成分與植物細(xì)胞細(xì)胞壁不同。 回到回到153153年前年前重溫重溫 科學(xué)家對(duì)細(xì)胞膜成分的科學(xué)家對(duì)細(xì)胞膜成分的 探索歷程探索歷程 1859 1859年，歐文頓選用年，歐文頓選用500500多種化學(xué)物質(zhì)多種化學(xué)

8、物質(zhì)對(duì)動(dòng)物細(xì)胞膜的通透性進(jìn)行了上萬(wàn)次的研究。對(duì)動(dòng)物細(xì)胞膜的通透性進(jìn)行了上萬(wàn)次的研究。發(fā)現(xiàn)凡是易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，也容易穿過膜，發(fā)現(xiàn)凡是易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，也容易穿過膜，反之，不容易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，也不容易穿反之，不容易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，也不容易穿過膜。過膜。你從以上實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？你從以上實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？細(xì)胞膜的組成成分中含有細(xì)胞膜的組成成分中含有脂質(zhì)脂質(zhì)。材料分析材料分析 科學(xué)家對(duì)細(xì)胞膜化學(xué)成分深層分科學(xué)家對(duì)細(xì)胞膜化學(xué)成分深層分析，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜會(huì)被蛋白酶分解。析，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜會(huì)被蛋白酶分解。細(xì)胞膜的組成成分中還含有細(xì)胞膜的組成成分中還含有蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)。材料分析材料分析你從以上實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論

9、？你從以上實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？細(xì)胞膜的成分細(xì)胞膜的成分脂質(zhì)（約脂質(zhì)（約50%50%）蛋白質(zhì)（約蛋白質(zhì)（約40%40%）糖類（約糖類（約2%-10%2%-10%）磷脂最豐富磷脂最豐富( (膜功能越復(fù)雜，蛋白膜功能越復(fù)雜，蛋白 質(zhì)種類和數(shù)量越多質(zhì)種類和數(shù)量越多) )動(dòng)物細(xì)胞膜含動(dòng)物細(xì)胞膜含有少量膽固醇有少量膽固醇 細(xì)胞膜上的糖類和蛋白質(zhì)可相互結(jié)合形細(xì)胞膜上的糖類和蛋白質(zhì)可相互結(jié)合形成成糖蛋白。糖蛋白是存在于細(xì)胞膜糖蛋白。糖蛋白是存在于細(xì)胞膜表面具有信息識(shí)別作用的物質(zhì)。表面具有信息識(shí)別作用的物質(zhì)。知識(shí)補(bǔ)充：知識(shí)補(bǔ)充：癌細(xì)胞的惡性增殖和轉(zhuǎn)移與細(xì)胞膜有關(guān)癌細(xì)胞的惡性增殖和轉(zhuǎn)移與細(xì)胞膜有關(guān)易轉(zhuǎn)移與細(xì)胞膜成

10、分（特別是糖蛋易轉(zhuǎn)移與細(xì)胞膜成分（特別是糖蛋白的減少）的改變有關(guān)白的減少）的改變有關(guān)1、將細(xì)胞與外界壞境分隔開、將細(xì)胞與外界壞境分隔開原始地球環(huán)境原始地球環(huán)境膜的出現(xiàn)是生命起源膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要的階過程中至關(guān)重要的階段。段。 探究任務(wù)三：探究任務(wù)三：作為系統(tǒng)邊界的細(xì)胞膜具有哪些功能？作為系統(tǒng)邊界的細(xì)胞膜具有哪些功能？2 2、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流細(xì)胞表面存細(xì)胞表面存在很多在很多受體受體，可以接受信可以接受信號(hào)。號(hào)。細(xì)細(xì)胞胞間間信信息息交交流流的的方方式式（1 1）細(xì)胞分泌）細(xì)胞分泌化學(xué)物質(zhì)（如激素）化學(xué)物質(zhì)（如激素）通通過細(xì)胞膜表面的受體傳遞信息過細(xì)胞膜表面的

11、受體傳遞信息（2）膜接觸傳遞）膜接觸傳遞精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別和結(jié)合精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別和結(jié)合發(fā)出信號(hào)的細(xì)胞發(fā)出信號(hào)的細(xì)胞 靶細(xì)胞靶細(xì)胞 與膜結(jié)合的信號(hào)分子與膜結(jié)合的信號(hào)分子 相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一個(gè)細(xì)胞傳遞給另一個(gè)細(xì)胞。個(gè)細(xì)胞傳遞給另一個(gè)細(xì)胞。（2）膜接觸傳遞）膜接觸傳遞相鄰兩個(gè)細(xì)胞之間相鄰兩個(gè)細(xì)胞之間形成通道，攜帶信形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道息的物質(zhì)通過通道進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞。進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞。例如，高等植物細(xì)例如，高等植物細(xì)胞之間通過胞之間通過胞間連胞間連絲絲相互連接，也有相互連接，也有信息交流的作用。信息交流的作用。（3）通道傳遞）通道傳

12、遞依據(jù)依據(jù)2 2：科學(xué)家用顯微注射器將一種叫做伊紅的染料注入科學(xué)家用顯微注射器將一種叫做伊紅的染料注入變形蟲體內(nèi)變形蟲體內(nèi), ,伊紅很快擴(kuò)散到整個(gè)細(xì)胞伊紅很快擴(kuò)散到整個(gè)細(xì)胞, ,卻不能逸出細(xì)胞。卻不能逸出細(xì)胞。依據(jù)依據(jù)1 1：通過許多實(shí)驗(yàn)證實(shí)，進(jìn)入活細(xì)胞的物質(zhì)要經(jīng)過通過許多實(shí)驗(yàn)證實(shí)，進(jìn)入活細(xì)胞的物質(zhì)要經(jīng)過一道選擇性的屏障，并不是所有的物質(zhì)都能進(jìn)入細(xì)胞。一道選擇性的屏障，并不是所有的物質(zhì)都能進(jìn)入細(xì)胞。3 3、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞3 3、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞代謝廢物、細(xì)胞分泌抗體及激素等物質(zhì)代謝廢物、細(xì)胞分泌抗體及激素等物質(zhì)細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能細(xì)胞膜具有控制

13、物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能，下下列有關(guān)這些功能理解，不正確的是列有關(guān)這些功能理解，不正確的是( )( )A細(xì)胞需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以進(jìn)入細(xì)胞B細(xì)胞不需要的或?qū)?xì)胞有害的物質(zhì)不易進(jìn)入細(xì)胞C細(xì)胞中的成分如核酸等不會(huì)流失到細(xì)胞外D由于膜的存在,某些致病的病毒、細(xì)菌等不能進(jìn)入 細(xì)胞D反饋練習(xí)反饋練習(xí)控制作用是相對(duì)的控制作用是相對(duì)的細(xì)胞細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)廢物廢物分泌物分泌物病菌、病毒病菌、病毒3 3、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞 有人在解釋細(xì)胞膜時(shí)，把它與窗紗進(jìn)行有人在解釋細(xì)胞膜時(shí)，把它與窗紗進(jìn)行類比：窗紗能把昆蟲擋在外面，同時(shí)窗紗上類比：窗紗能把昆蟲擋在外面，同時(shí)窗紗上的小洞又能讓空氣進(jìn)出。你認(rèn)為這類比有什的小洞又能讓空氣進(jìn)出。你認(rèn)為這類比有什么合理之處，有沒有不妥當(dāng)?shù)牡胤?？么合理之處，有沒有不妥當(dāng)?shù)牡胤?？思維拓展思維拓展細(xì)胞膜的功能：細(xì)胞膜的功能：將細(xì)胞與外界環(huán)境分開將細(xì)胞與外界環(huán)境分開控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞之間的信息交流進(jìn)行細(xì)胞之間的信息交流一、實(shí)驗(yàn)：體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法一、實(shí)驗(yàn)：體驗(yàn)制備細(xì)胞膜