第一節(jié)

細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能第三章

細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)問題探討鑒別動物細(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。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，臺盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過細(xì)胞膜。因此活細(xì)胞不被染色，死細(xì)胞的細(xì)胞膜失去控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能，臺盼藍(lán)能通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，死細(xì)胞能被染成藍(lán)色。染色排除法問題探討2.據(jù)此推測，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具有什么功能？細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。植物細(xì)胞的邊界也是細(xì)胞膜，不是細(xì)胞壁，因?yàn)榧?xì)胞壁是全透性的。一、細(xì)胞膜的功能功能一：將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開意義：使細(xì)胞成為相對獨(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.用涼水洗紅莧菜，水不變紅；煮莧菜湯，湯卻是紅色的。這與細(xì)胞膜的功能有何關(guān)系？2.課本40頁“問題探討”中，用臺盼藍(lán)染液染色后的死細(xì)胞和活細(xì)胞呈現(xiàn)不同顏色，請解釋原因。思考：根據(jù)兩個實(shí)例推測，細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，應(yīng)該具有什么功能？

活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能?；罴?xì)胞能阻止臺盼藍(lán)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，因此活細(xì)胞不能被染色。功能二：控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞一、細(xì)胞膜的功能細(xì)胞膜的控制作用是相對的營養(yǎng)物質(zhì)（氨基酸、無機(jī)鹽、葡萄糖等）不需要、有害的物質(zhì)（如病菌、病毒等）廢物（CO2、尿素等）細(xì)胞代謝

產(chǎn)生抗體、激素等細(xì)胞合成

并分泌細(xì)胞內(nèi)有用的物質(zhì)（如DNA）X細(xì)胞膜的功能特性：選擇透過性不容易進(jìn)入一、細(xì)胞膜的功能功能三：進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流當(dāng)你沒交作業(yè)時，老師怎么催你交？直接交流間接交流通道交流一、細(xì)胞膜的功能內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的激素激素與靶細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞靶細(xì)胞靶細(xì)胞方式1：分泌化學(xué)物質(zhì)

（間接交流）信號分子接受信號的細(xì)胞功能三：進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流化學(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì)（多為糖蛋白）分布：靶細(xì)胞表面或細(xì)胞內(nèi)特點(diǎn)：專一性（一種受體只能識別一種或一類物質(zhì)）發(fā)出信號的細(xì)胞與膜結(jié)合的信號分子靶細(xì)胞膜上接受信號分子的受體一、細(xì)胞膜的功能

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，精子和卵細(xì)胞之間的識別和結(jié)合。注：只有同種生物的精子和卵細(xì)胞能夠識別和結(jié)合。功能三：進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流方式2：通過細(xì)胞間直接接觸一、細(xì)胞膜的功能胞間連絲通道交流不需要細(xì)胞膜上的受體通道功能：信息交流、物質(zhì)運(yùn)輸

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(jìn)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。功能三：進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流方式3：形成通道交流（胞間連絲）一、細(xì)胞膜的功能細(xì)胞膜的功能將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞間接交流直接接觸通道交流【思考】細(xì)胞膜的功能是由什么決定的？結(jié)構(gòu)→功能化學(xué)物質(zhì)傳遞，激素等如胞間連絲思考：植物細(xì)胞最外面是細(xì)胞壁，為什么植物細(xì)胞的邊界不是細(xì)胞壁？（1）植物細(xì)胞壁的主要成分是：纖維素和果膠。（2）纖維素和果膠的主要作用：支持和保護(hù)作用（3）纖維間縫隙大，各種無機(jī)鹽離子、分子都可以通過，對要進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)沒有選擇性（即全透性），它并不能保證細(xì)胞內(nèi)部系統(tǒng)的穩(wěn)定，所以說細(xì)胞壁不是植物細(xì)胞的邊界。細(xì)胞壁二、對細(xì)胞膜成分的探索科學(xué)家實(shí)驗(yàn)方法或現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論歐文頓

的物質(zhì)，容易穿過細(xì)胞膜；

的物質(zhì)，不容易穿過細(xì)胞膜推測細(xì)胞膜是由

組成的－利用

的紅細(xì)胞，通過一定的方法制備出純凈的細(xì)胞膜，進(jìn)行

。組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有

，其中

含量最多溶于脂質(zhì)不溶于脂質(zhì)脂質(zhì)哺乳動物化學(xué)分析磷脂和膽固醇磷脂①沒有細(xì)胞壁，能夠吸水漲破；②沒有細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器，可獲得較為純凈的細(xì)胞膜。相似相溶原理磷脂親水頭部疏水尾部磷脂二、對細(xì)胞膜成分的探索思考：磷脂分子在空氣——水界面上、水—苯混合溶劑中、水中是如何排布的呢？親水頭部疏水尾部磷脂分子示意圖戈特和格倫德爾用丙酮從

中提取脂質(zhì)，在空氣－水界面上鋪展成單分子層，測得單層分子的面積為紅細(xì)胞表面積的

倍。推斷細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的

。丹尼利和戴維森細(xì)胞的表面張力明顯

油－水界面的表面張力。推測細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有

。人的紅細(xì)胞2兩層低于蛋白質(zhì)二、對細(xì)胞膜成分的探索（大約占2%—10%）脂質(zhì)蛋白質(zhì)糖類功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多（最豐富）主要是磷脂膽固醇思考：這些成分是如何組成細(xì)胞膜的呢？細(xì)胞膜的主要成分二、對細(xì)胞膜成分的探索（大約占50%）（大約占40%）（存在動物細(xì)胞膜中）三、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1.羅伯特森（1959年）①方法：在電子顯微鏡下觀察細(xì)胞膜。②現(xiàn)象：細(xì)胞膜呈現(xiàn)清晰的______________的三層結(jié)構(gòu)。③結(jié)論：所有的細(xì)胞膜都由_________________________三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，是一種_______的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。暗—亮—暗蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)靜態(tài)兩層暗一層亮膜上的蛋白質(zhì)對稱地平鋪在磷脂的兩側(cè)細(xì)胞膜是一種靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)如果細(xì)胞膜是靜態(tài)的，細(xì)胞膜的復(fù)雜功能將難以實(shí)現(xiàn)，就連細(xì)胞的生長、運(yùn)動等現(xiàn)象都難以解釋。20世紀(jì)60年代，質(zhì)疑靜態(tài)模型（1）理由（2）推測質(zhì)疑細(xì)胞膜是靜態(tài)的觀點(diǎn)，細(xì)胞膜應(yīng)該能夠流動。變形蟲攝取草履蟲酵母菌出芽生殖受精卵卵裂三、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索三、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索2.人鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)（1970年）①方法：___________法(如圖)。②現(xiàn)象：a．開始：一半發(fā)___________，另一半發(fā)___________。b．在37℃下經(jīng)過40min后兩種顏色的熒光___________。c．結(jié)論：細(xì)胞膜具有_________。熒光標(biāo)記綠光熒光紅色熒光均勻分布流動性三、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索3.辛格和尼科爾森（1972年）①方法：新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)。②結(jié)果：提出為大多數(shù)人所接受的__________________。流動鑲嵌模型辛格（S.J.Singer）尼科爾森(G.Nicolson)11970年熒光標(biāo)記人鼠細(xì)胞融合顯示細(xì)胞膜具有流動性19世紀(jì)末歐文頓推測膜由脂質(zhì)組成20世紀(jì)初化學(xué)分析得知膜主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)1925年證明細(xì)胞膜中的磷脂分子是雙層的1959年電鏡觀察推測細(xì)胞膜為三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)探究成分探究結(jié)構(gòu)探究結(jié)構(gòu)特點(diǎn)60年代觀察蛋白質(zhì)在脂質(zhì)中的不均等分布1972年提出流動鑲嵌模型三、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索科學(xué)方法——提出假說細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型的探索過程，反映了提出假說這一科學(xué)方法的作用?？茖W(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(jìn)一步的觀察與實(shí)驗(yàn)對已建立的假說進(jìn)行修正和補(bǔ)充。一種假說最終被接受被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和試驗(yàn)結(jié)果相吻合。觀察現(xiàn)象提出假說進(jìn)一步觀察與實(shí)驗(yàn)修正完善接受四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1.細(xì)胞膜的組成2.細(xì)胞膜的基本支架3.蛋白質(zhì)分子的分布主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成

磷脂雙分子層部分嵌入的蛋白質(zhì)貫穿的蛋白質(zhì)鑲在表面的蛋白質(zhì)全部嵌入的蛋白質(zhì)體現(xiàn)膜結(jié)構(gòu)的不對稱性四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容磷脂分子磷脂雙分子層（基本支架）

蛋白質(zhì)分子（以不同的方式鑲嵌在磷脂雙分子層中）糖蛋白糖脂糖被（識別、信息傳遞）細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)這些蛋白質(zhì)分子在物質(zhì)運(yùn)輸?shù)确矫婢哂兄匾饔靡粚由锬ぃ揭粚恿字p分子層＝兩層磷脂分子其內(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，具有屏障作用。細(xì)胞膜上的糖類思考：ABCD該模型的名稱（

）①A為（

）②B為（

）③糖類和蛋白質(zhì)結(jié)合形成C為()④糖類與脂質(zhì)結(jié)合成D為()⑤膜的基本支架（

）⑥蛋白質(zhì)的分布（

）⑦（

）邊為膜的外表面磷脂雙分子層蛋白質(zhì)糖蛋白糖脂磷脂雙分子層鑲在表面、嵌入、貫穿上流動鑲嵌模型細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特性：流動性原因：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(yùn)動。意義：對于細(xì)胞完成物質(zhì)運(yùn)輸、生長、分裂、運(yùn)動等功能都是非常重要的。思考1：細(xì)胞膜具有流動性的原因是什么？有什么意義？四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容細(xì)胞膜的功能特性：選擇透過性1.水分子極小，可以通過有磷脂分子運(yùn)動而產(chǎn)生的間隙；2.膜上存在水通道蛋白，水分子可以通過通道蛋白進(jìn)行跨膜運(yùn)輸。思考2：既然膜內(nèi)部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運(yùn)輸呢？四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容細(xì)胞膜功能把細(xì)胞和周圍環(huán)境分隔開結(jié)構(gòu)控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞間信息交流化學(xué)成分結(jié)構(gòu)模型通過體液的運(yùn)輸通過細(xì)胞膜直接接觸通過相鄰細(xì)胞間的通道脂質(zhì)蛋白質(zhì)糖類流動鑲嵌模型課堂小結(jié)下圖是由磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體，它可以作為藥物的運(yùn)載體，將其運(yùn)送到特定的細(xì)胞發(fā)揮作用。在脂質(zhì)體中，能在水中結(jié)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。問題2：請推測脂質(zhì)體到達(dá)細(xì)胞后，藥物將如何進(jìn)入細(xì)胞發(fā)揮作用？問題3：如何保證脂質(zhì)體將藥物送至特定細(xì)胞？問題1：為什么兩類藥物的包裹位置各不相同？在脂質(zhì)體表面添加與靶細(xì)胞表面受體特異性識別的糖蛋白兩層磷脂分子之間的部分是疏水的，脂溶性藥物可被包裹；脂質(zhì)體的內(nèi)部是水溶液環(huán)境，能在水中結(jié)晶的藥物可被包裹。脂質(zhì)體到達(dá)細(xì)胞后可能會與細(xì)胞膜發(fā)生融合，也可能會被細(xì)胞以胞吞的方式進(jìn)入細(xì)胞，從而使藥物在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用。書面作業(yè)：完成思維導(dǎo)圖流動鑲嵌模型成分：________、________和少量____