3-1 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能（28張）

第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能

1.概述細(xì)胞膜作為系統(tǒng)邊界所具有的功能。2.分析細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程，領(lǐng)悟科學(xué)的過(guò)程和方法。3.說(shuō)出流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。細(xì)胞作為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)，它的邊界是？細(xì)胞膜，也叫質(zhì)膜。邊界：對(duì)事物進(jìn)行隔離的實(shí)際或假想的界限。一、細(xì)胞膜的功能

生命起源于原始海洋這盆“熱湯”中，膜的出現(xiàn)是生命起源過(guò)程中至關(guān)重要的階段，細(xì)胞膜將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開(kāi)，產(chǎn)生了原始的細(xì)胞，并成為相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。細(xì)胞膜保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。1、將細(xì)胞于外界環(huán)境分隔開(kāi)為什么用涼水洗莧菜水不變色，而炒或者煮湯汁都會(huì)變紅？2、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞科研上鑒別死細(xì)胞和活細(xì)胞，常用“染色排除法”。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、葡萄糖等）不需要、有害的物質(zhì)（如細(xì)菌、病毒等）抗體、激素等細(xì)胞合成并分泌廢物（CO2、尿素等）細(xì)胞代謝產(chǎn)生細(xì)胞膜的控制作用是相對(duì)的、有限的，環(huán)境中一些對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)有可能進(jìn)入；有些病毒、病菌也能侵入細(xì)胞，使生物體患病。選擇透過(guò)性2018年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予兩位免疫學(xué)家：美國(guó)的詹姆斯·艾利森（JamesP。Allison）與日本的庶佑（TasukuHonjo），以表彰他們“發(fā)現(xiàn)負(fù)性免疫調(diào)節(jié)治療癌癥的療法方面的貢獻(xiàn)”免疫逃逸免疫激活多細(xì)胞生物是一個(gè)繁忙而有序的“社會(huì)”,生物體要作為一個(gè)整體完成生命活動(dòng)，細(xì)胞間必須進(jìn)行信息交流。而細(xì)胞中大多數(shù)信息交流，都與細(xì)胞膜有關(guān)。（1）通過(guò)

傳遞信息化學(xué)物質(zhì)3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流受體

化學(xué)本質(zhì)：糖蛋白

特點(diǎn)：專一性（2）通過(guò)

傳遞信息細(xì)胞膜直接接觸（3）通過(guò)

傳遞信息細(xì)胞通道（胞間連絲）高等植物細(xì)胞細(xì)胞膜的功能①將細(xì)胞和外界環(huán)境分隔開(kāi)③進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流②控制物質(zhì)的進(jìn)出保障細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定選擇透過(guò)性通道傳遞物質(zhì)傳遞接觸傳遞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)二、對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的探索資料1發(fā)現(xiàn)：推測(cè)：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的脂質(zhì)更容易通過(guò)細(xì)胞膜1895年歐文頓用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行了上萬(wàn)次實(shí)驗(yàn)。

正常成熟的哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核，也沒(méi)有高爾基體和線粒體等細(xì)胞器，但它仍具有代謝功能。20世紀(jì)初科學(xué)家利用哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞，制備出純凈的細(xì)胞膜，進(jìn)行化學(xué)分析。化學(xué)分析表明：組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。資料2磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸所組成的分子。磷酸“頭”部是親水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。親水的頭疏水的尾水水脂質(zhì)體多個(gè)磷脂分子在水中總是自發(fā)地形成雙分子層。1925年，兩位荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德?tīng)栍帽獜娜说募t細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪成單分子層，測(cè)得單層分子的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。資料3實(shí)驗(yàn)證據(jù)：S2＝2S1S1S2結(jié)論：細(xì)胞膜中磷脂分子排列為雙層1935年，英國(guó)學(xué)者丹尼利和戴維森研究了細(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—水界面的表面張力。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。資料4水黽(mǐn)站在水面上在液體和氣體的分界處，即液體表面及兩種不能混合的液體之間的界面處，由于分子之間的吸引力，產(chǎn)生了極其微小的拉力，使液體能抵抗拉伸引力。假想在表面處存在一個(gè)薄膜層，它承受著此表面的拉伸力，液體的這一拉力稱為表面張力。雜質(zhì)也會(huì)明顯地改變液體的表面張力，雜質(zhì)越多，表面張力越小。請(qǐng)概述細(xì)胞膜的成分組成？資料5生物膜蛋白質(zhì)/%脂類/%糖類人的CNS髓鞘2079少人的紅細(xì)胞膜49438大鼠的肝細(xì)胞核膜59352.9內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜6733少線粒體外膜5248少線粒體內(nèi)膜7624少細(xì)胞膜的組成成分脂質(zhì)（約50%）糖類（2%-10%）蛋白質(zhì)（約40%）磷脂膽固醇（少量）功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。1959年，羅伯特森在電鏡下看到細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)。資料6羅伯特森提出：生物膜是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)變形蟲(chóng)攝食纖毛蟲(chóng)

細(xì)胞分裂

電子顯微鏡下，細(xì)胞膜的厚度約為7~8nm，是單層磷脂厚度的兩倍，加上兩側(cè)的蛋白質(zhì)，膜的總厚度應(yīng)當(dāng)超過(guò)20nm。人工合成的脂雙層也呈現(xiàn)為“暗-亮-暗”結(jié)構(gòu)。三明治模型無(wú)法解釋：膜蛋白與脂質(zhì)的含量差異電鏡下細(xì)胞膜的厚度細(xì)胞的生長(zhǎng)與分裂細(xì)胞類型蛋白質(zhì)%磷脂%哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞4933玉米葉肉細(xì)胞4726大腸桿菌7525冰凍蝕刻技術(shù)研究細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)磷脂雙分子層構(gòu)成了細(xì)胞膜的基本支架;蛋白質(zhì)分子鑲嵌、部分或全部嵌入、貫穿于脂雙層。資料61970年，科學(xué)家用發(fā)綠色熒光的燃料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，用發(fā)紅色熒光的染料標(biāo)記人細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，將兩個(gè)細(xì)胞融合。資料7細(xì)胞融合小鼠細(xì)胞人細(xì)胞正在融合的細(xì)胞37℃40min融合細(xì)胞結(jié)論：膜上蛋白質(zhì)可以運(yùn)動(dòng)細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性側(cè)向自由移動(dòng)

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，提出了細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型。資料8磷脂分子磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子(鑲嵌、嵌入、貫穿)糖蛋白糖脂糖被三、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容a.細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成b.細(xì)胞膜的基本支架為磷脂雙分子層磷脂雙分子層內(nèi)部為疏水端（尾部），水溶性分子或離子不能自由通過(guò)，因此具有屏障作用。外部為親水端（頭部）c.蛋白質(zhì)分子存在形態(tài)：有的鑲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，有的貫穿于整個(gè)磷脂雙分子層。（膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對(duì)稱性）d.細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特性：一定的流動(dòng)性構(gòu)成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn)動(dòng)的意義：細(xì)胞膜的流動(dòng)性對(duì)于細(xì)胞完成物質(zhì)運(yùn)輸、生長(zhǎng)、分裂、運(yùn)動(dòng)等功能都是非常重要的。e.細(xì)胞膜的功能特性：選擇透過(guò)性旁欄思考

Q：既然膜內(nèi)部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運(yùn)輸呢？A：1.水分子極小，可以通過(guò)由于磷脂分子運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的間隙；2.膜上存在水通道蛋白，水分子可以通過(guò)通道蛋白通過(guò)膜。糖被功能：識(shí)別、保護(hù)、潤(rùn)滑注意細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)圖示中糖蛋白的多糖側(cè)鏈?zhǔn)桥袛嗌锬?nèi)、外側(cè)的依據(jù)，多糖側(cè)鏈所在的一側(cè)胞膜外側(cè)，另一側(cè)則為細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)。外側(cè)f.細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成糖蛋白（脂質(zhì)與糖類結(jié)合形成糖脂）流動(dòng)鑲嵌模型還在不斷發(fā)展中……補(bǔ)充資料：科學(xué)家用去污劑處理細(xì)胞膜提取蛋白質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)總有些區(qū)域的蛋白質(zhì)不能被提取出來(lái)，說(shuō)明這些區(qū)域中的蛋白質(zhì)與脂質(zhì)