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(共37張PPT)
第3章 細胞的基本結構
第1節 細胞膜的結構和功能
國界
皮膚&黏膜
思考1：植物細胞最外層是細胞壁，為什么“系統的邊界”是細胞膜？
細胞壁是全透性的，不能將細胞與外界環境分隔開，所以，不管是植物細胞還是動物細胞，它們的邊界都是細胞膜。
細胞作為一個基本的生命系統，它的邊界就是細胞膜，也叫質膜。
細胞膜的功能
將細胞與外界環境分隔開
控制物質進出細胞
進行細胞間的信息交流
一、細胞膜的功能
請同學們快速閱讀課本P40-41 ，概述出細胞膜的功能。
一、細胞膜的功能
意義：細胞膜保障了細胞內部環境的相對穩定。
將細胞與外界環境分隔開
1
營養物質
廢物
分泌物
病毒、病菌
控制的相對性
控制物質進出細胞
2
功能特點：選擇透過性
①
②
③
④
①②③表明細胞膜的控制作用具有普遍性；④有些病毒、病菌也能侵入細胞使生物體患病，表明細胞膜的控制作用具有相對性
抗體、激素等物質
水、無機鹽、氨基酸、葡萄糖等。
CO2、尿素、多余的無機鹽等。
鑒別動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液。用它
染色時，死細胞會被染成藍色，而活細胞不會著色。
討論
1．為什么活細胞不能被染色，而死細胞能被染色？
活細胞的細胞膜具有選擇透過性，臺盼藍染液是細胞不需要的物質，不易通過細胞膜，因此活細胞不被染色。
死細胞的細胞膜失去控制物質進出細胞的功能，臺盼藍染液能通過細胞膜進入細胞，將其染成藍色。
2.據此推測，細胞膜作為細胞的邊界，應該具有什么功能？
具有控制物質進出細胞的功能
內分泌細胞
激素
(信息分子)
靶細胞
血管
靶細胞
受體
（1）通過細胞分泌的信息分子間接傳遞信息
進行細胞間的信息交流
3
受體化學本質：糖蛋白
作用：激素等化學物質的信號接受
特點：專一性（一種受體只能識別一種或者一類物質）
內分泌細胞分泌的激素（如胰島素），隨血液到達全身各處，與靶細胞的細胞膜表面的受體結合，將信息傳遞給靶細胞。
發出信號的細胞
靶細胞
與膜結合的信號分子
（2）通過相鄰兩個細胞的細胞膜直接接觸傳遞信息
受體
進行細胞間的信息交流
3
相鄰兩個細胞的細胞膜接觸，信息從一個細胞傳遞給另一個細胞。例如，精子和卵細胞之間的識別和結合
胞間連絲
（3）通過相鄰兩個細胞之間形成通道傳遞信息
進行細胞間的信息交流
3
相鄰兩個細胞之間形成通道，攜帶信息的物質通過通道進入另一個細胞。例如，高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用。
是什么決定了細胞膜具有這樣的功能呢？
細胞膜的功能是由它的成分和結構決定的
①細胞間的信息交流發生在細胞與細胞之間。
②細胞膜上的受體并不是細胞間的信息交流所必需的結構，如高等植物細胞之間通過胞間連絲進行信息交流時就不需要細胞膜上的受體；性激素等部分信號分子的受體在細胞內部。
下列生理活動不能體現細胞間信息交流的是（ ）
A.動物分泌的激素使靶細胞的代謝活動發生改變
B.人成熟的紅細胞吸收水分
C.精卵細胞之間的識別與結合
D.高等植物細胞間通過胞間連絲來進行信息交流
B
一.細胞膜的功能
1.將細胞與外界環境分隔開
2.控制物質進出細胞
3.進行細胞間的信息交流
物質傳遞（如激素，需要受體）
接觸傳遞（如精卵識別結合，需要受體）
通道傳遞（高等植物的胞間連絲，
不需要受體）
小結
細胞膜
非脂溶性物質
脂溶性物質
【資料1】時間：1895年 人物：歐文頓
原理：相似相溶
提出假說：細胞膜是由______組成的。
脂質
二、對細胞膜成分的探索
討論
1、最初對細胞膜成分的認識，是通過對現象的推理分析，還是通過對膜成分的提取與檢測？
通過對現象的推理分析
正常的紅細胞
漲破的紅細胞
磷脂
膽固醇
思考4：為什么選擇哺乳動物成熟的紅細胞作為制備細胞膜的實驗材料？
材料：哺乳動物的紅細胞 方法：化學分析法
結論：細胞膜的脂質有 和 ，其中 含量最多。
哺乳動物成熟的紅細胞無細胞壁，能吸水漲破；此外也無細胞核核膜和眾多細胞器膜的干擾。
磷脂
【資料2】
尾部(疏水)
頭部(親水)
磷酸
甘油
脂肪酸
磷脂分子的特點是什么？
衍生物
頭部(親水性)
尾部(疏水性)
水
活動探究1
①根據磷脂分子的特點，建構磷脂分子完全浸沒在水中的分布模型。
3.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。當磷脂分子的內外兩側均是水環境時，磷脂分子的“尾部”相對排列在內側，“頭部”則分別朝向兩側水的環境，形成磷脂雙分子層。
細胞的內外環境都是水溶液，所以細胞膜磷脂分子的“頭部”向著膜的內外兩側，而“尾部”相對排在內側，形成磷脂雙分子層。
水
水
【資料3】
時間：1925年 人物：戈特和格倫德爾
實驗：測得一個紅細胞單層分子的面積為其表面積的2倍
結論：___________________________________________
細胞膜中的脂質分子必然排列為連續的兩層。
2層磷脂分子相當于1個磷脂雙分子層，
相當于1層細胞膜。
水
空氣
活動探究1
②根據磷脂分子的特點，建構磷脂分子在空氣——水界面的分布模型。
2、根據磷脂分子的特點解釋，為什么磷脂在空氣——水界面上鋪展成單分子層 科學家是如何推導出“脂質在細胞膜中必然排列為連續的兩層”這一結論的
（1）因為磷脂分子的“頭部”親水，“尾部”疏水，所以在水——空氣的界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸，“尾部” 則朝向空氣的一面。
（2）科學家因測得從哺乳動物成熟的紅細胞中提取的脂質，鋪成單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍，才得出膜中的脂質必然排列為連續的兩層這一結論。
4、如果將磷脂分子置于水——苯的混合溶劑中，磷脂分子將會如何分布
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。
水
苯
2. 下圖是由磷脂分子構成的脂質體，它可以作為藥物的運載體，將其運送到特定的細胞發揮作用。在脂質體中，能在水中結晶的藥物被包在雙分子層中，脂溶性的藥物被包在兩層磷脂分子之間。
（1）為什么兩類藥物的包裹位置各不相同？
水中結晶的藥物
（2）請推測：脂質體到達細胞后，藥物將如何進入細胞內發揮作用？
由于脂質體是磷脂雙分子層構成的，到達細胞后可能會與細胞的細胞膜發生融合，也可能會被細胞以胞吞的方式進入細胞，從而使藥物在細胞內發揮作用。
疏水
水
脂溶性藥物
細胞的表面張力明顯低于油一水界面的表面張力。
已發現油脂滴表面如果吸附有蛋白質成分則表面張力會降低。
細胞膜除含脂質分子外，可能還有_______。
時間：1935年 人物：丹尼利和戴維森
實驗：
提出假說：
蛋白質
[資料4]
成分 所占比例 成分說明
主要 脂質 約50% ①組成細胞膜的脂質中，磷脂最豐富；
②少量膽固醇是構成動物細胞膜的重要成分。
蛋白質 約40% ① 蛋白質 在細胞膜行使功能時起重要作用；
②功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數量越多。
少量 糖類 約2%-10% ①分布在細胞膜外表面；
①與膜蛋白或膜脂結合成糖蛋白或糖脂，這些糖類分子叫作糖被。糖被與細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能有密切關系。
脂質和蛋白質是如何組成細胞膜的呢？
【資料5】時間：1959年 人物：羅伯特森
實驗：在_____下看到細胞膜的____________三層結構
細胞膜是_______________________
三層結構構成的______結構。
提出假說：
電鏡
“暗—亮—暗”
“蛋白質—脂質—蛋白質”
靜態
三、對細胞膜結構的探索
細胞膜結構的電鏡照片
時間：20世紀60年代以后
科學家對細胞膜是靜態的觀點提出質疑：細胞膜的復雜功能將難以實現，就連細胞的生長、變形蟲的運動這樣的現象都難以解釋。
白細胞吞噬細菌
細胞分裂
變形蟲的變形運動
【資料6】1970年，人鼠細胞融合實驗：
結論：_______________________
細胞膜具有一定的流動性
方法：
熒光標記技術
標記物質：________
蛋白質
細胞膜的流動性主要受溫度影響，在適宜的溫度范圍內，隨外界溫度升高，細胞膜的流動性增強，但溫度超出一定范圍，會導致細胞膜被破壞。
【資料7】時間：1972年 人物：______和__________
提出：_______________________
流動鑲嵌模型
三、對細胞膜結構的探索
辛格
尼科爾森
細胞膜主要是由 和 構成的。
是膜的基本支架，其內部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過，具有屏障作用。
流動鑲嵌模型的基本內容
磷脂分子
蛋白質分子
磷脂雙分子層
2.蛋白質分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中：
有的 ，有的 磷脂雙分子層中，有的 整個磷脂雙分子層。
這些蛋白質分子在物質運輸等方面具有重要作用。
流動鑲嵌模型的基本內容
鑲在磷脂雙分子層表面
部分或全部嵌入
貫穿于
鑲
嵌
嵌
貫穿
3.細胞膜不是靜止不動的，而是具有 ，主要表現為構成膜的磷脂分子可以 ，膜中的蛋白質 也能運動。
流動鑲嵌模型的基本內容
流動性
側向自由移動
大多
科學方法——
根據已有的知識和信息提出解釋某一生物學問題的一種假說，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。
提出假說
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果相吻合。
聯系：
細胞膜的流動性與選擇透過性
區別
結構特點：
功能特點：
細胞膜的流動性是選擇透過性的基礎
具有流動性
選擇透過性
原因：磷脂分子和大多數蛋白質分子
都是可以運動的
水分子
水通道蛋白
既然膜內部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運輸呢？
（1）因為水分子極小， 可以通過由于磷脂分子運動而產生的間隙;
（2）是因為膜上存在水通道蛋白，水分子可以通過通道蛋白通過膜。
課堂總結
練習與應用
一、概念檢測
1. 基于對細胞膜結構和功能的理解，判斷下列相關表述是否正確。
（1）構成細胞膜的磷脂分子具有流動性，而蛋白質是固定不動的。 ( )
（2）細胞膜是細胞的一道屏障，只有細胞需要的物質才能進入，而對細胞有害的物質則不能進入。( )
（3）向細胞內注射物質后，細胞膜上會留下一個空洞。( )
2. 細胞膜的特性和功能是由其結構決定的。下列相關敘述錯誤的是（ ）
A. 細胞膜的脂質結構使溶于脂質的物質，容易通過細胞膜
B. 由于磷脂雙分子層內部是疏水的，因此水分子不能通過細胞膜
C. 細胞膜的蛋白質分子有物質運輸功能
D. 細胞的生長現象不支持細胞膜的靜態結構模型
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B

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