3.1細胞膜的結構和功能新教材?人教版?必修一問題探討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。用臺盼藍染液染色后的死細胞和活細胞(放大200倍)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，染料臺盼藍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，臺盼藍能通過細胞膜進入細胞，死細胞能被染成藍色。問題探討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。用臺盼藍染液染色后的死細胞和活細胞(放大200倍)討論：2.據(jù)此推測，細胞膜作為系統(tǒng)的邊界，應該具有什么功能？細胞膜作為細胞的邊界，具有控制物質進出的功能。注意：植物細胞的邊界是細胞膜，不是細胞壁，因為細胞壁是全透性的。1.將細胞與外界環(huán)境分隔開推測的原始海洋景觀圖細胞膜保障了細胞__________的相對穩(wěn)定。內部環(huán)境使細胞成為___________的系統(tǒng)。相對獨立膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關重要的階段一.細胞膜的功能2.控制物質進出細胞抗體、激素等分泌物和廢物水、無機鹽、氨基酸、葡萄糖等。（1）控制作用是相對的營養(yǎng)物質對細胞有害的物質、病毒病菌可進可出不可出細胞內有用的成分不易進一.細胞膜的功能科研上鑒別死細胞和活細胞，常用“染色排除法”，例如，用臺盼藍染色，死的動物細胞會被染成藍色，而活的動物細胞不著色。你能解釋其中的原理嗎？①染色排除法2.控制物質進出細胞一.細胞膜的功能（2）驗證細胞膜具有控制物質進出的功能活細胞的細胞膜具有選擇透過性，染料臺盼藍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，臺盼藍能通過細胞膜進入細胞，死細胞能被染成藍色。②用熱水和溫水浸泡莧菜，觀察水的顏色變化一.細胞膜的功能（2）驗證細胞膜具有控制物質進出的功能2.控制物質進出細胞3.進行細胞間的信息交流一.細胞膜的功能例如：精子和卵細胞之間的識別與結合（1）通過相鄰兩個細胞的細胞膜接觸（直接接觸）例如：毒性T細胞與靶細胞接觸內分泌細胞的激素（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。（2）通過細胞分泌化學物質完成間接交流3.進行細胞間的信息交流一.細胞膜的功能高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接（3）相鄰兩個細胞之間形成通道（交換物質，交流信息）3.進行細胞間的信息交流一.細胞膜的功能1.將細胞與外界環(huán)境分隔開2.控制物質進出細胞3.進行細胞間的信息交流（1）間接交流（2）直接接觸（3）形成通道方式：受體一.細胞膜的功能觀察發(fā)現(xiàn)提出假說觀察發(fā)現(xiàn)否定修正接受1.科學方法——提出假說二.細胞膜的組成成分和結構細胞膜結構模型的探索過程，反映了提出假說這一科學方法的作用?？茖W家首先根據(jù)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。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結果相吻合。發(fā)現(xiàn)脂質更容易通過細胞膜。2.對細胞膜成分的探索提出假說：膜是由脂質組成的實驗：（1）時間：1895年

人物：歐文頓（E.Overton）用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行了上萬次實驗。二.細胞膜的組成成分和結構提出假說發(fā)現(xiàn)脂質更容易通過細胞膜。2.對細胞膜成分的探索最初對細胞膜成分的認識，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：（1）時間：1895年

人物：歐文頓（E.Overton）用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行了上萬次實驗。二.細胞膜的組成成分和結構提出假說：膜是由脂質組成的（2）

科學家利用動物的卵細胞、紅細胞、神經(jīng)細胞作為研究材料，利用哺乳動物成熟紅細胞中分離出來?；瘜W分析表明：膜成分化學分析膜的脂質有磷脂和膽固醇，磷脂最多驗證、完善2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構頭部尾部脂肪酸鏈磷酸基團①磷脂分子甘油親水疏水驗證、完善2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構②根據(jù)磷脂分子的特點，推測并畫出磷脂在水-空氣界面上的排布方式。朗繆爾實驗（1917年）驗證、完善2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構根據(jù)磷脂分子的特點，分析推測細胞膜中磷脂分子的排布情況。AB水環(huán)境戈特和格倫德爾（1925年）驗證、完善2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構B.脂質體A.微團油根據(jù)磷脂分子的特點，分析推測細胞膜中磷脂分子的排布情況。AB新的假說2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構B.脂質體A.微團油提出假說：細胞膜中的磷脂呈雙層排布正常形態(tài)的紅細胞吸水后漲破的紅細胞哺乳動物成熟的紅細胞在低滲溶液中吸水漲破，細胞內的物質流出來，就可以得到細胞膜。實驗驗證2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構為什么用哺乳動物的紅細胞能制備出純凈的細胞膜呢？

因為哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核和眾多的細胞器。正常形態(tài)的紅細胞吸水后漲破的紅細胞哺乳動物成熟的紅細胞在低滲溶液中吸水漲破，細胞內的物質流出來，就可以得到細胞膜。實驗驗證2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構如何從混合液中分離出純度較高的細胞膜？

過濾和離心實驗驗證2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構（3）科學家：（1925年）戈特和格倫德爾戈特（E.Gortet)格倫德爾(F.Grendel)S1S2S2＝2S1實驗驗證2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構（3）科學家：（1925年）戈特和格倫德爾結論：細胞膜的脂質分子必然排列為連續(xù)的兩層。驗證“新的假說:細胞膜中的磷脂呈雙層排布”是正確的實驗結果：在空氣-水界面上鋪成單層分子，測得單層脂質的面積恰為紅細胞膜表面積的2倍。新的發(fā)現(xiàn)2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構（4）科學家：（1935年）丹尼利和戴維森實驗內容：研究細胞膜的張力丹尼利（J.F.Danielli)戴維森(H.Davson)推理：細胞膜除脂雙層外還有其它成分實驗證據(jù)：油脂表面吸附有蛋白質時，表面張力會減小結論：細胞膜中磷脂排列成雙層新問題：細胞膜的表面張力小于脂質-水界面的表面張力假說：細胞膜中含有蛋白質新的發(fā)現(xiàn)2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構總結:細胞通透性實驗膜由脂質組成膜成分化學分析推測：膜由脂質、蛋白質組成紅細胞膜脂質展層實驗膜張力實驗證明歐文頓戈特格倫德爾丹尼利戴維森膜中磷脂排列為連續(xù)的兩層2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構成分所占比例在細胞膜構成中的作用脂質約50%構成細胞膜的重要成分；此外還有少量的膽固醇（動物）。蛋白質約40%在細胞膜行使功能時起重要作用；功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數(shù)量越多。糖類2~10%糖類與蛋白質或脂質分子結合形成糖蛋白或糖脂，分布在細胞膜的外表面。主要2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構根據(jù)磷脂分子的特點解釋，為什么磷脂在空氣一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(xù)的兩層”這一結論的？【答案】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。科學家因測得從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(xù)的兩層這一結論。思考與討論2：2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構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，你能否就細胞膜是由磷脂雙分子層構成的原因作出分析？【答案】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(huán)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(huán)境，形成磷脂雙分子層。細胞的內外環(huán)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。思考與討論3：2.對細胞膜成分的探索二.細胞膜的組成成分和結構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？【答案】如果將磷脂分子置于水-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。思考與討論4：脂質和蛋白質等成分如何組成細胞膜？脂質：約占50%蛋白質：

約占40%糖類：占2~10%3.對生物膜結構的探索二.細胞膜的組成成分和結構電子顯微鏡（1）1959年，科學家羅伯特森在電鏡下觀察細胞膜有“暗-亮-暗”結構。3.對細胞膜結構的探索二.細胞膜的組成成分和結構J.D.羅伯特森①為什么看到細胞膜暗-亮-暗三層結構就能說明細胞膜是由蛋白質-脂質雙分子層-蛋白質三層組成的呢？暗帶蛋白質對電子阻擋作用大電子透過樣品少亮帶脂雙層對電子阻擋作用小電子透過樣品多暗帶蛋白質對電子阻擋作用大電子透過樣品少二.細胞膜的組成成分和結構①為什么看到細胞膜暗-亮-暗三層結構就能說明細胞膜是由蛋白質-脂質雙分子層-蛋白質三層組成的呢？電鏡觀察的亮帶是3.5nm,剛好符合磷脂雙分子層親水頭部之間的距離。二.細胞膜的組成成分和結構3.5nm生物膜的“蛋白質--脂質--蛋白質”靜態(tài)結構模型能解釋溶于脂質的物質能夠優(yōu)先通過膜；細胞膜是細胞的邊界，可以控制物質進出細胞；細胞膜中的磷脂分子呈雙層排列。②該模型可以解釋細胞的哪些功能？不能解釋哪些功能？二.細胞膜的組成成分和結構三明治模型無法解釋：細胞的生長與分裂；膜蛋白與脂質的含量差；異電鏡下細胞膜的厚度。③質疑：以下數(shù)據(jù)是否支持“三明治”模型的概述？細胞類型蛋白質%磷脂%哺乳動物紅細胞4933玉米葉肉細胞4726大腸桿菌75253.對細胞膜結構的探索二.細胞膜的組成成分和結構

閱讀以下資料，指出三明治模型的不足之處，并對細胞膜的結構進行合理推測。

資料1：電子顯微鏡下，細胞膜的厚度約為7~8nm，是單層磷脂厚度的兩倍，加上兩側的蛋白質，膜的總厚度應當超過20nm。

資料2：人工合成的脂雙層也呈現(xiàn)為“暗-亮-暗”結構。3.對細胞膜結構的探索二.細胞膜的組成成分和結構

資料3：科學家研究發(fā)現(xiàn)，有些膜蛋白的特定區(qū)域主要由疏水氨基酸組成，這些區(qū)域很可能與脂雙層的疏水區(qū)域結合，造成這些部分會深深插入膜的內部。3.對細胞膜結構的探索二.細胞膜的組成成分和結構

閱讀以下資料，指出三明治模型的不足之處，并對細胞膜的結構進行合理推測。冰凍蝕刻技術研究細胞膜結構資料4：通過冰凍蝕刻實驗結果，你可以得出什么結論？3.對細胞膜結構的探索二.細胞膜的組成成分和結構磷脂雙分子層構成了細胞膜的基本支架;蛋白質分子鑲嵌、部分或全部嵌入、貫穿于脂雙層。對三明治模型的修正3.對細胞膜結構的探索二.細胞膜的組成成分和結構變形蟲攝食纖毛蟲

受精卵卵裂3.對細胞膜結構的探索二.細胞膜的組成成分和結構（2）1970年，熒光染料標記膜蛋白技術人鼠細胞融合實驗3.對細胞膜結構的探索二.細胞膜的組成成分和結構觀察、認識細胞膜中的磷脂的運動3.對細胞膜結構的探索二.細胞膜的組成成分和結構（2）1970年，熒光染料標記膜蛋白技術（3）1972年，辛格和尼科爾森提出流動鑲嵌模型3.對細胞膜結構的探索二.細胞膜的組成成分和結構辛格（S.J.Singer）尼科爾森(G.Nicolson)脂雙層為基本骨架細胞的物質運輸、生長、分裂、運動等生命活動磷脂蛋白質鑲嵌、嵌入、貫穿細胞膜糖類（少）組分內部疏水，屏障物質運輸?shù)燃毎砻嫘畔鬟f等運動運動結構特點：流動性1.將細胞與外界環(huán)境分隔開結構功能2.控制物質進出細胞3.進行細胞間的信息交流3.對細胞膜結構的探索二.細胞膜的組成成分和結構（3）1972年，辛格和尼科爾森提出流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型還在不斷發(fā)展中……補充資料：科學家用去污劑處理細胞膜提