第一節(jié)細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能第三章細胞的基本結(jié)構(gòu)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，此細胞會被染成藍色，而活細胞不會著色。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(zhì)，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(zhì)進出細胞的功能，臺盼藍能通過細胞膜出入細胞，死細胞能被染成藍色。1、為什么活細胞不能被染色，而死細胞能被染色？2、據(jù)此推測，細胞膜作為細胞的邊界，應該具有什么功能？細胞膜作為細胞的邊界具有控制物質(zhì)進出細胞的功能。臺盼藍染色法用臺盼藍染液染色后的死細胞和活細胞（放大200倍）一、細胞膜的功能1、將細胞與外界環(huán)境分隔開

的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要的階段，它將

與

分隔開，產(chǎn)生了原始的細胞，并成為

的系統(tǒng)。細胞膜保障了

的相對穩(wěn)定。膜生命物質(zhì)外界環(huán)境相對獨立細胞內(nèi)部環(huán)境原始海洋景觀想象圖動物細胞結(jié)構(gòu)圖一、細胞膜的功能2、控制物質(zhì)進出細胞營養(yǎng)物質(zhì)氨基酸、無機鹽、葡萄糖等抗體、激素等細胞合成并分泌細胞代謝產(chǎn)生廢物CO2、尿素等不需要、有害物質(zhì)細菌、病毒等×核酸等有用成分一、細胞膜的功能2、控制物質(zhì)進出細胞營養(yǎng)物質(zhì)氨基酸、無機鹽、葡萄糖等抗體、激素等細胞合成并分泌細胞代謝產(chǎn)生廢物CO2、尿素等不需要、有害物質(zhì)細菌、病毒等×核酸等有用成分細胞需要的

可以從外界進入細胞；細胞

，或者

不容易進人細胞。

、

等物質(zhì)在細胞內(nèi)合成后，分泌到細胞外，細胞產(chǎn)生的廢物也要排到細胞外；但是細胞內(nèi)的

等重要成分卻不會流失到細胞外。細胞膜的控制作用是

，環(huán)境中一些對細胞有害的物質(zhì)有可能進入；有些病毒、病菌也能侵人細胞，使生物體患病。營養(yǎng)物質(zhì)不需要對細胞有害的物質(zhì)抗體激素核酸相對的一、細胞膜的功能2、控制物質(zhì)進出細胞A.代謝廢物B.營養(yǎng)物質(zhì)C.核酸D.灰塵、病菌等a.能進入細胞c.從細胞中排出b.不易進入細胞d.不會從細胞中流失一、細胞膜的功能3、進行細胞間的信息交流一、細胞膜的功能3、進行細胞間的信息交流細胞分泌的

（如激素），隨

到達全身各處，與__________的細胞膜表面的_______結(jié)合，將信息傳遞給__________。化學物質(zhì)血液靶細胞受體靶細胞內(nèi)分泌細胞靶細胞激素血管靶細胞（1）物質(zhì)傳遞：通過細胞分泌化學物質(zhì)完成間接信息交流一、細胞膜的功能3、進行細胞間的信息交流（2）接觸傳遞：通過相鄰兩個細胞的細胞膜直接接觸傳遞信息發(fā)出信號的細胞靶細胞與膜結(jié)合的信號分子相鄰兩個細胞的

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

和

。細胞膜識別結(jié)合一、細胞膜的功能3、進行細胞間的信息交流（3）通道傳遞：相鄰兩個細胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道進入另一個細胞。相鄰兩個細胞之間形成________，____________的物質(zhì)通過通道進入另一個細胞。例如：高等植物細胞之間通過___________相互連接，也有信息交流的作用。胞間連絲攜帶信息通道一、細胞膜的功能3、進行細胞間的信息交流（3）通道傳遞：相鄰兩個細胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道進入另一個細胞。相鄰兩個細胞之間形成________，____________的物質(zhì)通過通道進入另一個細胞。例如：高等植物細胞之間通過___________相互連接，也有信息交流的作用。胞間連絲攜帶信息通道一、細胞膜的功能歸納總結(jié)細胞膜的功能將細胞與外界環(huán)境分隔開控制物質(zhì)進出細胞進行細胞間的信息交流保障了細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定選擇透過性、相對性通過物質(zhì)傳遞信息，間接交流相鄰兩個細胞的細胞膜直接接觸相鄰兩個細胞直接形成通道除此之外，細胞膜還有細胞識別、保護細胞、參與細胞的運動、分泌等功能二、對細胞膜成分的探索閱讀資料，分析細胞膜的成分資料一：1895年，歐文頓（E.Overton）用500多種化學物質(zhì)，對植物細胞的通透性進行了上萬次的實驗，發(fā)現(xiàn)：細胞膜對不同物質(zhì)的通透性不一樣：溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，容易穿過細胞膜；不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)。不容易穿過細胞膜。提出假說：細胞膜是由

組成的脂質(zhì)不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細胞膜二、對細胞膜成分的探索閱讀資料，分析細胞膜的成分資料二：20世紀初，科學家利用動物的卵細胞、紅細胞、神經(jīng)細胞等作為研究材料，并利用哺乳動物的紅細胞，通過一定的方法制備出純凈的細胞膜，進行化學分析，得知：組成細胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。磷脂的一端為親水的頭，兩個脂肪酸一端為疏水的尾，多個磷脂分子在水中總是自發(fā)的形成雙分子層。磷脂分子結(jié)構(gòu)式磷脂分子模式極性基團磷酸基甘油脂肪酸親水的頭部兩個疏水的脂肪酸尾磷脂分子示意圖親水頭部疏水尾部二、對細胞膜成分的探索閱讀資料，分析細胞膜的成分資料三：1925年，兩位荷蘭科學家戈特（E.Gorter）和格倫德爾（F.Grendel）用丙酮從人的紅細胞中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪展成單分子層，發(fā)現(xiàn)：單層分子的面積恰為紅細胞表面積的2倍。空氣水磷脂分子在空氣—水界面呈單分子層分布由此推斷：細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層二、對細胞膜成分的探索細胞膜外側(cè)內(nèi)側(cè)思考：細胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在，在這樣的環(huán)境中，磷脂分子在細胞膜中可能是怎樣排布的呢？水環(huán)境水環(huán)境二、對細胞膜成分的探索A：根據(jù)磷脂分子的特性，親水性的頭部朝向水一側(cè)，疏水性的尾部聚集在一起，形成一種單層磷脂分子構(gòu)成的穩(wěn)定狀態(tài)。水環(huán)境B：兩層磷脂分子的親水性頭部分別朝向水一側(cè)，疏水性的尾部緊緊地聚集在中間，形成一種雙層磷脂分子構(gòu)成的穩(wěn)定狀態(tài)。二、對細胞膜成分的探索閱讀資料，分析細胞膜的成分資料四：1935年，英國學者丹尼利（J.F.Danielli）和戴維森（H.Davson）研究了細胞膜的張力，他們發(fā)現(xiàn)：細胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力。由于人們已發(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。推測：細胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。液體的表面張力：設(shè)想在液體表面任意畫一條線，線兩側(cè)的液體之間的作用力是引力，它的作用是使液體表面繃緊，這種力叫表面張力。二、對細胞膜成分的探索對細胞膜成分的研究發(fā)現(xiàn)，細胞膜主要是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的。此外，還有少量的糖類。其中脂質(zhì)約占細胞膜總質(zhì)量的50%，蛋白質(zhì)約占40%，糖類占2%~10%。在組成細胞膜的脂質(zhì)中，磷脂最豐富，此外還有少量的膽固醇。蛋白質(zhì)在細胞膜行使功能方面起著重要的作用。功能越復雜的細胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量就越多。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(xiàn)象的推理分析，還是通過對膜成分的提取與檢測？最初對細胞膜成分的認識，是通過對現(xiàn)象的推理分析得出的。2、根據(jù)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(zhì)在細胞膜中必然排列為連續(xù)的兩層“這一結(jié)論的？因為磷脂分子的“頭部”親水,“尾部”疏水，所以在水一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?？茖W家因測得從哺乳動物成熟的紅細胞中提取的脂質(zhì)，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(zhì)必然排列為連續(xù)的兩層這一結(jié)論。二、對細胞膜成分的探索討論3、磷脂分子在水中能自發(fā)的形成雙分子層，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(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。細胞的內(nèi)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(nèi)外兩側(cè)，而“尾部”相對排在內(nèi)側(cè)，形成磷脂雙分子層。二、對細胞膜成分的探索討論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。苯水三、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索閱讀資料，分析細胞膜的結(jié)構(gòu)資料五：1959年，羅伯特森（J.D.Robertson）在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)，他結(jié)合其他科學家的工作，大膽地提出了細胞膜模型的假說：所有的細胞膜都由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，電鏡下看到的中間的亮層是脂質(zhì)分子，兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子。他把細胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等成分是如何組成細胞膜的呢？三、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索閱讀資料，分析細胞膜的結(jié)構(gòu)資料六：20世紀60年代以后，不少科學家對于細胞膜是靜態(tài)的觀點提出質(zhì)疑：如果是這樣，細胞膜的復雜功能將難以實現(xiàn)，就連細胞的生長、變形蟲的變形運動這樣的現(xiàn)象都難以解釋。三、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索閱讀資料，分析細胞膜的結(jié)構(gòu)資料七：1970年，科學家將小鼠細胞和人細胞融合，并用發(fā)綠色熒光的染料標記小鼠細胞表面的蛋白質(zhì)分子，用發(fā)紅色熒光的染料標記人體細胞表面的蛋白質(zhì)分子。這兩種細胞剛?cè)诤蠒r，融合細胞的一半發(fā)綠色熒光，另一半發(fā)紅色熒光，在37℃下經(jīng)過40min，兩種顏色的熒光均勻分布。表明：細胞膜具有流動性三、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索閱讀資料，分析細胞膜的結(jié)構(gòu)資料八：1972年辛格（S.J.Singer）和尼科爾森（G.Nicolson）提出流動鑲嵌模型三、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索科學方法提出假說細胞膜結(jié)構(gòu)模型的探索過程，反映了提出假說這一科學方法的作用。科學家首先根據(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。四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容極性基團磷酸基甘油親水的頭部兩個疏水的脂肪酸尾脂肪酸細胞外細胞內(nèi)細胞膜主要是由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的。磷脂雙分子層構(gòu)成基本支架，內(nèi)部是磷脂分子疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過，因此具有屏障作用。蛋白質(zhì)分子鑲嵌在磷脂雙分子層中：有的鑲在表面，有的部分或全部嵌入，有的貫穿于磷脂雙分子層。這些蛋白質(zhì)分子在物質(zhì)運輸?shù)确矫婢哂兄匾饔谩＜毎ぞ哂辛鲃有?，?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。四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容細胞膜的流動性對于細胞完成物質(zhì)運輸、生長、分裂、運動等功能都是非常重要的四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容糖蛋白糖脂糖被磷脂雙分子層基本支架細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等鑲嵌在表面部分或全部嵌入蛋白質(zhì)分子以不同形式鑲嵌在磷脂雙分子層中鑲在是指蛋白質(zhì)部分附著于磷脂雙分子層的表面（內(nèi)側(cè)或外側(cè)）；嵌入是指蛋白質(zhì)部分或全部插入磷脂雙分子層中，但未貫穿整個雙分子層；貫穿是指蛋白質(zhì)貫穿整個磷脂雙分子層，兩端分別暴露于膜的內(nèi)外兩側(cè)。貫穿課堂小結(jié)細胞膜功能成分結(jié)構(gòu)：將細胞與外界環(huán)境分隔開控制物質(zhì)進出細胞進行細胞間的信息交流脂質(zhì)：約占50%，磷脂最豐富，還有少量的膽固醇蛋白質(zhì)：約占40%糖類：占2%~10%流動鑲嵌模型磷脂雙分子層是膜的基本支架蛋白質(zhì)分子鑲嵌在磷脂雙分子層中具有流動性（結(jié)構(gòu)特性）選擇透過性（功能特性）小試牛刀1、下列關(guān)于細胞膜功能的敘述，不正確的是（）【解析】A、細胞膜具有進行細胞間信息交流的功能，細胞間的信息交流，大多與細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)，A正確；B、細胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，細胞間的信息交流保證了生物體作為完整的生命系統(tǒng)進行生命活動，B正確；C、細胞間直接接觸只是細胞間進行信息交流的一種形式，植物細胞還可以通過形成通道（胞間連絲)交流信息等，C錯誤；D、細胞膜控制物質(zhì)進出的功能是有一定限度的，細胞膜并不能把所有有害的物質(zhì)都阻擋在細胞外，D正確。CA.細胞間的信息交流，大多與細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)B.細胞間的信息交流使生物體作為一個整體完成生命活動C.相鄰兩個細胞的信息交流只能靠細胞間直接接觸完成D.細胞膜能控制物質(zhì)進出細胞，但這種功能是相對的小試牛刀2、對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索經(jīng)過了漫長的歷程，下列敘述正確的是（）【解析】A、羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗一亮一暗的三層結(jié)構(gòu)，他結(jié)合其他科學家的工作，大膽地提出了細胞膜模型的假說：所有的細胞膜都由蛋白質(zhì)一脂質(zhì)一蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，電鏡下看到的中間的亮層是脂質(zhì)分子。兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子，A錯誤；B、脂溶性物質(zhì)更易通過細胞膜，表明細胞膜是由脂質(zhì)組成的，而不能表明細胞膜由磷脂組成，B錯誤；C、人鼠細胞融合實驗利用熒光標記了蛋白質(zhì)，可以證明膜蛋白能夠運動，沒有直接證明膜上的脂質(zhì)能夠運動，C正確；D、提取細胞膜中的脂質(zhì)，在空氣和水的界面上會展成單層，面積是細胞膜面積的兩倍，說明細胞膜是由雙層磷脂分子構(gòu)成，D錯誤。CA.羅伯特森認為，細胞膜由脂質(zhì)一蛋白質(zhì)一脂質(zhì)三層結(jié)構(gòu)組成B.脂溶性物質(zhì)更易通過細胞膜，表明細胞膜是由磷脂組成的C.人鼠細胞融合實驗證明膜蛋白能夠運動，沒有直接證明膜上的脂質(zhì)能夠運動D.提取細胞膜中的脂質(zhì)，在空氣和水的界面上