細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能【新教材】

第三章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)我確信哪怕一個最簡單的細(xì)胞，也比迄今為止設(shè)計出的任何智能電腦更精巧?！缘灾泻驮菏康戎骶幍摹都?xì)胞生物學(xué)》人體與外界分隔開的邊界？中國與其他國家分隔開的邊界？細(xì)胞作為最基本的生命系統(tǒng)，它的邊界是什么呢？系統(tǒng)的邊界對系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能1、將細(xì)胞與外界壞境分隔開一、細(xì)胞膜的功能草履蟲細(xì)胞膜保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。推測的原始海洋景觀圖膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要的階段鑒別動物細(xì)胞是否死亡常用臺盼藍(lán)染液。用它染色時，死細(xì)胞會被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會著色。討論1．為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性，染料臺盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過細(xì)胞膜，所以活細(xì)胞沒有被染色。死細(xì)胞的細(xì)胞膜失去控制物質(zhì)進出細(xì)胞的這一功能，臺盼藍(lán)能夠通過細(xì)胞膜進入到細(xì)胞中，所以死細(xì)胞能夠被染成藍(lán)色。2、控制物質(zhì)進出細(xì)胞細(xì)胞膜的控制作用是相對的細(xì)胞膜細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)細(xì)胞內(nèi)核酸對細(xì)胞有害物質(zhì)病毒、病菌抗體、激素、代謝廢物有些病毒、細(xì)菌也能侵入細(xì)胞，使生物體患病。功能特點：選擇透過性3、進行細(xì)胞間的信息交流物質(zhì)傳遞接觸傳遞通道傳遞內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的激素（如胰島素），隨血液到達(dá)全身各處，與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合，將細(xì)胞傳遞給靶細(xì)胞。相鄰兩個細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一個細(xì)胞傳遞給另一個細(xì)胞。例如，精子與卵細(xì)胞之間的識別和結(jié)合。相鄰兩個細(xì)胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道進入另一個細(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。１．將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開２．控制物質(zhì)進出細(xì)胞３．進行細(xì)胞間的信息交流３種方式：（1）物質(zhì)傳遞（2）接觸傳遞（3）通道傳遞細(xì)胞膜的功能是由它的成分和結(jié)構(gòu)決定的一、細(xì)胞膜的功能●●細(xì)胞膜●●●●●●溶于脂質(zhì)的物質(zhì)●●不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)發(fā)現(xiàn)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜。提出假說：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的二、對生物膜成分的探索最初對細(xì)胞膜成分的認(rèn)識，是通過對現(xiàn)象的推理分析,還是通過膜成分的提取和檢測？從生理功能上入手，通過對現(xiàn)象的推理分析的。實驗：時間：1895年人物：歐文頓（）用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞的通透性進行了上萬次實驗。相似相溶資料一實驗：科學(xué)家利用哺乳動物的紅細(xì)胞，制備出純凈的細(xì)胞膜化學(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。親水頭部疏水尾部磷脂分子結(jié)構(gòu)式磷脂分子模型磷脂分子示意圖單層磷脂分子在空氣-水界面上怎樣分布的？空氣水資料二時間：1925年人物：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel實驗：從哺乳動物成熟紅細(xì)胞的細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，在空氣和水界面上鋪成單層分子，測得單層分子的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。提出假說：資料三根據(jù)細(xì)胞膜的內(nèi)外環(huán)境，你認(rèn)為細(xì)胞膜上兩層的磷脂分子應(yīng)該怎么排列？如果將磷脂分子置于水一苯的混合溶劑中，磷脂分子將會如何分布磷脂分子在水中能自發(fā)地形成雙分子層，你如何解釋這一現(xiàn)象由此，你能否就細(xì)胞膜是由磷脂雙分子層構(gòu)成的原因作出分析由于磷脂分子有親水的“頭部”和疏水的“尾部”,在水溶液中,朝向水的是頭部,尾部受水的排斥。當(dāng)磷脂分子的內(nèi)外兩側(cè)均是水環(huán)境時,磷脂分子的尾部相對排列在內(nèi)側(cè),頭部則分別朝向兩側(cè)水的環(huán)境,形成磷脂雙分子層。細(xì)胞的內(nèi)外環(huán)境都是水溶液,所以細(xì)胞膜磷脂分子的頭部向著膜的內(nèi)外兩側(cè)而尾部相對排在內(nèi)側(cè),形成磷脂雙分子層。如果將磷脂分子置于水一苯的混合溶劑中,磷脂的頭部將與水接觸,尾部與苯接觸,磷脂分子分布成單層。討論在水中形成的磷脂分子層1935年，英國學(xué)者丹尼利和戴維森研究了細(xì)胞膜的張力。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。研究發(fā)現(xiàn)：細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)（50%）和蛋白質(zhì)（40%）組成。此外還有少量的糖類（2-10%）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)。功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量就越多。資料四（如何驗證細(xì)胞膜中具有蛋白質(zhì)？）蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜中是如何分布的呢？無法解釋細(xì)胞的生長、變形蟲的變形運動時間：1959年人物：羅伯特森（）實驗：在電鏡下看到細(xì)胞膜由“暗—亮—暗”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成“三明治”結(jié)構(gòu)模型有什么不足？把生物膜描述為靜態(tài)的剛性結(jié)構(gòu)，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾。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)提出假說：三、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索資料五時間：1970年LarryFrye等將人和鼠的細(xì)胞膜用不同的熒光染料標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合細(xì)胞膜具有流動性結(jié)論：人物：實驗：資料六在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上，1972年桑格和尼克森提出了新的生物膜模型———流動鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。四流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1細(xì)胞膜主要是由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的。磷脂雙分子層是膜的基本支架，其內(nèi)部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過，因此具有屏障作用。磷脂雙分子層四流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容2蛋白質(zhì)分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中：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，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。蛋白質(zhì)分子在物質(zhì)運輸?shù)确矫婢哂兄匾饔?。四流動鑲嵌模型的基本?nèi)容（3）細(xì)胞膜的外表面還有糖類分子，它和蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成的糖蛋白，或與脂質(zhì)結(jié)合形成的糖脂，這些糖類分子叫作糖被glycocaly。糖被在細(xì)胞生命活動中具有重要的功能。例如，糖被與細(xì)胞表面的識別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能有密切關(guān)系。。四流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容4細(xì)胞膜不是靜止不動的，而是具有流動性，主要表現(xiàn)為構(gòu)成膜的磷脂分子可以側(cè)向自由移動，膜中的蛋白質(zhì)大多也能運動。細(xì)胞膜的流動性對于細(xì)胞完成物質(zhì)運輸、生長、分裂、運動等功能都是非常重要的。科學(xué)家首先根據(jù)已有的知識和信息提出解釋某一生物學(xué)問題的一種假說，再用進一步的觀察與實驗對已建立的假說進行修正和補充。一種假說最終被接受或被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和實驗結(jié)果相吻合?？茖W(xué)方法——提出假說細(xì)胞壁四、細(xì)胞壁1分布：2成分：3功能4性質(zhì)：無生物活性，是全通透的植物、真菌及大多數(shù)原核細(xì)胞都有細(xì)胞壁植物---纖維素和果膠細(xì)菌---肽聚糖支持和保護為什么細(xì)胞壁不是植物細(xì)胞的邊界？細(xì)胞壁對要進出細(xì)胞的物質(zhì)沒有選擇性（即全透性），它不能保證細(xì)胞內(nèi)部的穩(wěn)定。1模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認(rèn)識對象所做的一種簡化的概括性描述，有多種類型。某同學(xué)用一些材料制作了細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型，他所構(gòu)建的是（）

A．物理模型B．?dāng)?shù)學(xué)模型

C．概念模型D．以上都不對

A反饋訓(xùn)練2如圖為細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型示意圖，①～③表示構(gòu)成細(xì)胞膜的物質(zhì)，下列敘述錯誤的是（）A．①是糖蛋白B．③是磷脂雙分子層C．細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中只有③具有流動性D．細(xì)胞膜的功能主要與①②的種類和數(shù)量有關(guān)C3下列敘述中，不屬于細(xì)胞膜功能的是（）A．控制物質(zhì)進出細(xì)胞B．進行細(xì)胞間的信息交流C．將細(xì)胞與外界環(huán)境隔開D．控制細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的合成D3進行細(xì)胞間的信息交流。一、細(xì)胞膜的功能（1）通過傳遞信息——間接傳遞化學(xué)物質(zhì)發(fā)出信號的細(xì)胞

靶細(xì)胞

與膜結(jié)合的信號分子相鄰兩個細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一個細(xì)胞傳遞給另一個細(xì)胞。

（2）通過傳遞信息——直接傳遞細(xì)胞膜直接接觸例如：精子和卵細(xì)胞的識別相鄰兩個細(xì)胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道進入另一個細(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