生物學(xué)細(xì)胞膜和細(xì)胞核

時(shí)間：20世紀(jì)初實(shí)驗(yàn)：科學(xué)家將膜從哺乳動物的紅細(xì)胞中分離出來，然后進(jìn)行化學(xué)分析。資料2.其他科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)化學(xué)分析表明：膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成膜的脂質(zhì)中磷脂含量最多脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是怎樣有機(jī)結(jié)合構(gòu)成膜的呢？問題2時(shí)間：1925年

實(shí)驗(yàn)：兩位荷蘭科學(xué)家用丙酮（一種有機(jī)溶劑，可以溶解脂質(zhì)）從人的紅細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，在空氣－水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰好為紅細(xì)胞表面積的兩倍。得出結(jié)論：

細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子排列為連續(xù)的兩層資料3.荷蘭科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)連續(xù)兩層排列

蛋白質(zhì)位于脂雙分子層的什么位置呢？問題3資料4.羅伯特森的實(shí)驗(yàn)和模型1959年，羅伯特森利用電鏡，獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯示暗—明—暗的三層結(jié)構(gòu)。提出靜止模型的觀點(diǎn)

蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)（單位膜）“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”三明治模型

靜態(tài)“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)是否能體現(xiàn)膜的功能呢?質(zhì)疑變形蟲的變形運(yùn)動變形蟲在吞噬草履蟲蛋白質(zhì)鑲在、嵌入、橫跨在磷脂雙分子層中。蛋白質(zhì)在膜中的分布是不對稱的冰凍蝕刻電子顯微法鑲嵌入橫跨誘導(dǎo)融合人細(xì)胞鼠細(xì)胞熒光標(biāo)記蛋白質(zhì)40分鐘后370C資料5.人-鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)(熒光標(biāo)記法)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:細(xì)胞膜具有流動性

1972年，桑格和尼克森在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了流動鑲嵌模型。流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)3、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)：思考：細(xì)胞膜有幾層磷脂雙分子層？幾層磷脂分子？幾層膜？細(xì)胞膜是2層磷脂分子構(gòu)成的單層膜。判斷：①基本骨架：磷脂雙分子層3、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)：②流動鑲嵌模型：思考：“流動”是指誰？“鑲嵌”是指誰？

流動：蛋白質(zhì)分子、磷脂雙分子層。

鑲嵌：蛋白質(zhì)分子。①基本骨架：磷脂雙分子層細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)：流動性流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容：1、磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架。（其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性的尾部朝向內(nèi)側(cè)）2、蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個(gè)磷脂雙分子層。（體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對稱性）鑲嵌入橫跨3、磷脂分子是可以運(yùn)動的，具有流動性4、大多數(shù)的蛋白質(zhì)分子也是可以運(yùn)動的。（也體現(xiàn)了膜的流動性）5、細(xì)胞膜外表，有一層由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被與細(xì)胞識別、胞間信息交流等有密切聯(lián)系）糖蛋白功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)種類和數(shù)量越多將細(xì)胞與環(huán)境分隔開，保證細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定控制物質(zhì)出入細(xì)胞（載體蛋白）進(jìn)行細(xì)胞間信息交流（糖蛋白、胞間連絲、受體蛋白等功能上的特點(diǎn)：選擇透過性24二、細(xì)胞膜的功能1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開，并成為相對獨(dú)立的系統(tǒng)，保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。（1）對于原始生命，膜的出現(xiàn)起到至關(guān)重要的作用。它將生命物質(zhì)與非生命物質(zhì)隔開，成為相對獨(dú)立的系統(tǒng)。25（2）對于原生生物，如草履蟲，它屬于單細(xì)胞生物，它與外界環(huán)境的分界面也是細(xì)胞膜，由于細(xì)胞膜的作用，將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開。262.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。細(xì)胞膜可以控制細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)或細(xì)胞所產(chǎn)生的廢物進(jìn)出細(xì)胞，從而保證細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對平衡和穩(wěn)定。這種特性使細(xì)胞以膜為界形成一個(gè)基本單位，保持一定的獨(dú)立性。3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流，方式主要有三種。27（1）一些細(xì)胞如分泌細(xì)胞分泌一些物質(zhì)如激素，通過血液的運(yùn)輸運(yùn)送到作用部位的細(xì)胞(靶細(xì)胞)，被靶細(xì)胞細(xì)胞膜上的受體(成分為糖蛋白)識別，引起靶細(xì)胞生理反應(yīng)。29（2）相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸，通過糖蛋白識別，將信息從一個(gè)細(xì)胞傳遞給另一個(gè)細(xì)胞，如受精作用。（3）植物細(xì)胞間的識別主要通過植物細(xì)胞間的胞間連絲來實(shí)現(xiàn)的。神經(jīng)細(xì)胞之間的聯(lián)系高等植物細(xì)胞之間通過胞間連絲進(jìn)行信息交流課外補(bǔ)充細(xì)胞間的兩大交流方式：1、直接交流：2、間接交流：主要靠糖蛋白，起交流作用的物質(zhì)實(shí)質(zhì)是蛋白質(zhì)。細(xì)胞彼此相鄰。植物細(xì)胞還可以通過胞間連絲直接交流。細(xì)胞彼此不相鄰。主要通過一些特殊的物質(zhì)進(jìn)行間接交流?？贵w、激素等。歸納整合一、生物膜系統(tǒng)

1、概念：在真核細(xì)胞中，細(xì)胞膜、核膜以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，高爾基體，線粒體由膜圍成的細(xì)胞器，在結(jié)構(gòu)和功能上是緊密聯(lián)系統(tǒng)一整體，他們形成的結(jié)構(gòu)體系就是生物膜系統(tǒng)。2、成分上的聯(lián)系生物膜組成成分相似，均由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和少量糖類組成，體現(xiàn)膜系統(tǒng)的統(tǒng)一性；但每種成分所占的比例不同，體現(xiàn)了膜系統(tǒng)的差異性。2．成分、結(jié)構(gòu)和功能之間的聯(lián)系磷脂分子蛋白質(zhì)細(xì)胞膜(具有流動性)

物質(zhì)交換正常進(jìn)行糖類等

選擇透過性保證體現(xiàn)3、成分、結(jié)構(gòu)和功能之間的聯(lián)系磷脂分子蛋白質(zhì)細(xì)胞膜(具有流動性)

物質(zhì)交換正常進(jìn)行糖類等

選擇透過性保證體現(xiàn)生物膜在生命活動中的作用1.細(xì)胞膜不僅使細(xì)胞具有一個(gè)相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，同時(shí)在細(xì)胞與外部環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞的過程中起著決定性作用。2.許多重要的化學(xué)須應(yīng)需要酶的參與，廣闊的膜面積為多種酶提供了大量的附著點(diǎn)。3.細(xì)胞內(nèi)的生物膜把細(xì)胞器分隔開，如同一個(gè)個(gè)小的區(qū)室，這樣就使得細(xì)胞內(nèi)能夠同時(shí)進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng)，而不會互相干擾，保證了細(xì)胞生命活動高效、有序地進(jìn)行。36三、體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法1.實(shí)驗(yàn)材料與原理：（1）制備細(xì)胞膜一般選擇動物細(xì)胞，因?yàn)閯游锛?xì)胞沒有細(xì)胞壁，可以省去去除細(xì)胞壁的麻煩。（2）制備細(xì)胞膜一般選擇哺乳動物成熟的紅細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料，是因?yàn)椴溉閯游锍墒斓募t細(xì)胞中沒有細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器。37（3）獲得純凈細(xì)胞膜的方法：由于細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)有一定濃度，把細(xì)胞放在蒸餾水中，水會進(jìn)入細(xì)胞,把細(xì)胞漲破，除去細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì)便得到細(xì)胞膜。2.實(shí)驗(yàn)步驟：取材：豬（或牛、羊、人）的新鮮的紅細(xì)胞稀釋液↓制作裝片：用滴管取一滴紅細(xì)胞稀釋溶液在載玻片上，蓋上蓋玻片↓38觀察：用顯微鏡觀察紅細(xì)胞形態(tài)（由低倍→高倍）↓滴蒸餾水：在蓋玻片的一側(cè)滴蒸餾水，在另一側(cè)用吸水紙吸引（引流法）↓觀察：持續(xù)觀察細(xì)胞的變化↓結(jié)果：凹陷消失，體積增大，細(xì)胞破裂，內(nèi)容物流出，獲得細(xì)胞膜細(xì)胞膜的制備

1.實(shí)驗(yàn)中選用哺乳動物成熟的紅細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料的原因（1）哺乳動物成熟的紅細(xì)胞無細(xì)胞壁；

(2)哺乳動物成熟的紅細(xì)胞無各種細(xì)胞器（膜）和細(xì)胞核（核膜），所提取到的膜都是非常純凈的細(xì)胞膜；（3)紅細(xì)胞單個(gè)存在，便于制成懸浮液。2.實(shí)驗(yàn)中利用吸水漲破使紅細(xì)胞破裂。因?yàn)榧?xì)胞非常微小，利用常規(guī)的方法是不行的，如果實(shí)驗(yàn)在試管中進(jìn)行，細(xì)胞破裂后，還需經(jīng)過離心才能獲得較為純凈的細(xì)胞膜。3.紅細(xì)胞稀釋液的制備：將少量新鮮血液注入生理鹽水中，搖勻。

易錯(cuò)歸納1.取得紅細(xì)胞后應(yīng)先用適量的生理鹽水稀釋，目的是使紅細(xì)胞分散開，不易凝集成塊和暫時(shí)維持原有的形態(tài)。2.操作時(shí)載物臺應(yīng)保持水平，否則易使蒸餾水流走。3.滴蒸餾水時(shí)應(yīng)緩慢，邊滴加邊用吸水紙吸引，注意不要把細(xì)胞吸跑，同時(shí)用顯微鏡觀察紅細(xì)胞的形態(tài)變化。小結(jié)

細(xì)胞膜研究細(xì)胞膜的常用材料：哺乳動物成熟紅細(xì)胞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)主要成分：脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，還有少量糖類脂質(zhì)中磷脂最豐富，功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)種類和數(shù)量越多細(xì)胞膜功能將細(xì)胞與環(huán)境分隔開，保證細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定控制物質(zhì)出入細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞間信息交流空間結(jié)構(gòu)：流動鑲嵌結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：流動性功能特點(diǎn)：選擇透過性第3章第三節(jié)細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能什么是細(xì)胞核？立體結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)

切成兩半的變形蟲，有核部分能繼續(xù)生活，無核部分死亡。如果在去核后3天，再將無核部分植入新核，這個(gè)變形蟲生活正常。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明什么問題？死亡死亡死亡正常生活植入新核

變形蟲實(shí)驗(yàn)一、細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)1.核膜：3）核孔：大分子物質(zhì)的通道，如核酸、蛋白質(zhì)。雙層膜組成1）結(jié)構(gòu)：2）成分：磷脂分子和蛋白質(zhì)分子核仁染色質(zhì)核膜核孔2.核仁：通常是勻質(zhì)的球形小體。在細(xì)胞有絲分裂過程中，核仁周期性地消失和重建。核仁染色質(zhì)核膜核孔3.染色質(zhì)1）概念：主要指細(xì)胞核內(nèi)容易被堿性染料染成深色的物質(zhì)。2）化學(xué)成分：主要是DNA和蛋白質(zhì)醋酸洋紅龍膽紫染色質(zhì)=DNA+蛋白質(zhì)3.染色質(zhì)和染色體3）染色質(zhì)與染色體的關(guān)系

染色質(zhì)和染色體是細(xì)胞中同一種物質(zhì)在不同時(shí)期的兩種形態(tài)。螺旋化（短粗狀）解旋（細(xì)絲狀）染色質(zhì)（分裂間期）染色體（分裂期）1.細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)名稱特點(diǎn)功能核膜和核孔①核膜是雙層膜，外膜表面有核糖體附著②核膜不是連續(xù)的，其上有核孔①化學(xué)反應(yīng)的場所，核膜上有酶附著，利于多種化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行②控制物質(zhì)進(jìn)出，小分子、離子通過核膜進(jìn)出，大分子物質(zhì)通過核孔進(jìn)出③保護(hù)核內(nèi)DNA分子名稱特點(diǎn)功能核仁折光性強(qiáng)，易與其他結(jié)構(gòu)區(qū)分參與核糖體的形成染色質(zhì)①易被堿性染料染成深色是遺傳物質(zhì)的主要載體②由DNA和蛋白質(zhì)組成③與染色體的關(guān)系：染色質(zhì)染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體(1)核膜、核仁和染色質(zhì)都是真核細(xì)胞區(qū)別于原核細(xì)胞的重要特征。(2)核膜、核仁和染色體在細(xì)胞分裂周期中表現(xiàn)為周期性的消失和重建。(3)核孔的數(shù)量、核仁的大小與細(xì)胞代謝有關(guān)，代謝旺盛，蛋白質(zhì)合成量大的細(xì)胞，核孔數(shù)量多，核仁較大。2．細(xì)胞核功能的實(shí)驗(yàn)分析(1)黑白美西螈核移植實(shí)驗(yàn)

①實(shí)驗(yàn)過程②實(shí)驗(yàn)結(jié)論：美西螈皮膚顏色遺傳受細(xì)胞核控制。③實(shí)驗(yàn)分析：該實(shí)驗(yàn)無對照組，可將白色美西螈胚胎細(xì)胞核移植到黑色美西螈去核卵細(xì)胞形成重組細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)作為對照。(2)蠑螈受精卵橫縊實(shí)驗(yàn)①實(shí)驗(yàn)過程②實(shí)驗(yàn)結(jié)論：蠑螈的細(xì)胞分裂、分化受細(xì)胞核控制。③實(shí)驗(yàn)分析：該實(shí)驗(yàn)既有相互對照，又有自身前后對(3)變形蟲切割實(shí)驗(yàn)①實(shí)驗(yàn)過程②實(shí)驗(yàn)結(jié)論：變形蟲的分裂、生長、再生、對刺激的反應(yīng)等生命活動受細(xì)胞核控制。③實(shí)驗(yàn)分析：該實(shí)驗(yàn)既有相互對照，又有自身前后對照。(4)傘藻嫁接與核移植實(shí)驗(yàn)①傘藻嫁接實(shí)驗(yàn)過程②傘藻核移植實(shí)驗(yàn)過程③實(shí)驗(yàn)結(jié)論：傘藻“帽”的形狀是由細(xì)胞核控制的。④實(shí)驗(yàn)分析：傘藻核移植實(shí)驗(yàn)可排除假根中其他物質(zhì)的作用，從而證明是細(xì)胞核控制傘藻“