第二章

細(xì)胞結(jié)構(gòu)和生命活動

細(xì)胞——生命活動的基本單位目

錄細(xì)胞質(zhì)膜的成分和結(jié)構(gòu)探索01細(xì)胞質(zhì)膜的成分和結(jié)構(gòu)02細(xì)胞質(zhì)膜的功能03人們借助光學(xué)顯微鏡發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞，后來隨著電子顯微鏡的出現(xiàn)和發(fā)展，細(xì)胞更細(xì)微的結(jié)構(gòu)也逐步被觀察到。但科學(xué)家也認(rèn)識到，僅僅依賴顯微鏡是不可能完全洞察細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能的。以細(xì)胞質(zhì)膜為例，在發(fā)現(xiàn)細(xì)胞后的幾百年里，一直沒有觀察到細(xì)胞質(zhì)膜，甚至有人懷疑細(xì)胞是否有一個確切的邊界結(jié)構(gòu)。那么，科學(xué)家是怎樣通過深入研究才認(rèn)識細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)與功能的呢？這些研究過程又給予我們什么啟示呢？新課導(dǎo)入1.概述細(xì)胞質(zhì)膜的成分和結(jié)構(gòu)2.簡述細(xì)胞質(zhì)膜的功能積極思維：細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)與功能是怎樣被認(rèn)識的呢？事實11895年，歐文頓采用500多種化學(xué)物質(zhì)，做了上萬次實驗，證明細(xì)胞質(zhì)膜是由脂質(zhì)構(gòu)成的。歐文頓（E·Overton）●●不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細(xì)胞膜結(jié)論：細(xì)胞質(zhì)膜是由脂質(zhì)構(gòu)成的事實21925年，戈特和格倫德爾用丙酮提取紅細(xì)胞質(zhì)膜，結(jié)果脂質(zhì)在水面上鋪成單分子層，其面積大約是紅細(xì)胞表面積的兩倍。在水中形成的磷脂雙分子層模式圖證明：脂質(zhì)呈雙分子層排布事實31935年，丹尼利和戴維森發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)膜的表面張力比“油—水”界面的張力低得多。針對這種情況，他們認(rèn)為細(xì)胞質(zhì)膜中應(yīng)含有蛋白質(zhì)成分。事實41959年，羅伯特森通過電子顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)膜顯示“暗—明—暗”三條帶。其中，兩側(cè)的暗帶厚約2nm，推測為蛋白質(zhì)；中間的明帶厚約3.5nm，推測為雙層脂分子。據(jù)此，他確認(rèn)細(xì)胞質(zhì)膜為脂質(zhì)雙分子層的“單位膜模型”。細(xì)胞膜細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞外“三明治模型”蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂雙層推測：所有的細(xì)胞膜都是由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，且為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)細(xì)胞質(zhì)膜的成分和結(jié)構(gòu)1.細(xì)胞質(zhì)膜的成分主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成成分比例說明主要脂質(zhì)約50%①組成細(xì)胞膜的成分中脂質(zhì)含量最高；②組成細(xì)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)約40%①蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜行使功能方面起著重要作用；②功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多少量糖類2%~10%與蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白，或與脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂，這些糖類分子稱為糖被，參與細(xì)胞表面的識別、細(xì)胞間的信息傳遞等【思考】用“三明治”靜態(tài)模型假說能不能解釋下述現(xiàn)象？說明了什么問題？積極思維：人細(xì)胞與鼠細(xì)胞為什么能融合？1970年，科學(xué)家做了人、鼠細(xì)胞的融合實驗，實驗內(nèi)容如下：1.先用紅色、綠色熒光素分別標(biāo)記人和鼠的抗體，再將被標(biāo)記的抗體分別和人、鼠細(xì)胞質(zhì)膜上相應(yīng)的抗原結(jié)合，使人細(xì)胞呈紅色，鼠細(xì)胞呈綠色2.將兩種顏色的細(xì)胞放在一起培養(yǎng)，在細(xì)胞融合劑的誘導(dǎo)下，兩種細(xì)胞發(fā)生融合3.在熒光顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，人、鼠細(xì)胞融合初期，融合細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)膜一半呈紅色，另一半呈綠色。在37℃條件下培養(yǎng)40min后，兩種顏色均勻地分布在細(xì)胞質(zhì)膜上小鼠細(xì)胞人細(xì)胞正在融合的細(xì)胞融合細(xì)胞綠色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白紅色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白細(xì)胞融合37℃40min熒光標(biāo)記法：利用熒光蛋白或熒光蛋白基因作為標(biāo)志物對研究對象進行分析的方法細(xì)胞融合：指在自發(fā)或人工誘導(dǎo)下，兩個細(xì)胞或原生質(zhì)體融合形成一個雜種細(xì)胞結(jié)論：細(xì)胞質(zhì)膜具有一定的流動性（結(jié)構(gòu)特點）1972年，科學(xué)家辛格和尼科爾森提出了細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的流動鑲嵌模型。糖蛋白蛋白質(zhì)糖脂磷脂分子細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞外磷脂雙分子層基本支架貫穿嵌入鑲在表面流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1.內(nèi)容①基本支架：

。②蛋白質(zhì)

磷脂雙分子層。③糖鏈（又稱糖被）在細(xì)胞質(zhì)膜的

。2.結(jié)構(gòu)特點：

。磷脂分子可以側(cè)向自由移動，蛋白質(zhì)大多也能運動磷脂雙分子層鑲、嵌、貫穿外側(cè)具有一定的流動性細(xì)胞質(zhì)膜的功能1.控制著細(xì)胞與周圍環(huán)境的物質(zhì)交換分泌物②廢物③CO2、尿素、多余的無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì)①病毒病菌④抗體、激素等物質(zhì)細(xì)胞膜控制物質(zhì)進出具有普遍性細(xì)胞膜控制物質(zhì)進出具有普遍性細(xì)胞膜控制物質(zhì)進出具有特殊性細(xì)胞膜控制物質(zhì)進出具有相對性選擇透過性（功能特點）2.細(xì)胞之間的信息傳遞通常依靠細(xì)胞質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)分子完成功能越復(fù)雜的細(xì)胞，細(xì)胞質(zhì)膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量往往越多（1）相鄰細(xì)胞之間的細(xì)胞質(zhì)膜相互接觸，信息傳遞可通過信號分子與受體的結(jié)合而完成（直接交流）發(fā)出信號的細(xì)胞靶細(xì)胞與膜結(jié)合的信號受精過程（2）相距較遠的細(xì)胞，信號分子的傳遞需借助于體液（間接交流）體液的傳送分泌的激素靶細(xì)胞靶細(xì)胞例如：胰島B細(xì)胞通過分泌胰島素促進肝細(xì)胞吸收葡萄糖（3）在某些植物中，相鄰細(xì)胞之間可通過胞間連絲傳遞信息（通道交流）胞間連絲胞間連絲液泡細(xì)胞壁細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)膜3.細(xì)胞質(zhì)膜還將每個細(xì)胞與周圍環(huán)境分隔開，維持著細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定細(xì)胞膜的出現(xiàn)促成了原始細(xì)胞的誕生，使細(xì)胞成為一個相對獨立的系統(tǒng)，是生命起源過程中至關(guān)重要的階段。細(xì)胞壁維持細(xì)胞形態(tài)保護細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁纖維素、果膠成分：功能：細(xì)胞壁具有全透性，無法在細(xì)胞壁內(nèi)制造一個穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，因此細(xì)胞壁不是細(xì)胞的生命系統(tǒng)的邊界。細(xì)菌細(xì)胞壁主要成分肽聚糖、磷壁酸、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)真菌細(xì)胞壁主要成分多糖，還有少量的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)胞膜的功能細(xì)胞膜的組成進行細(xì)胞間的信息交流控制物質(zhì)進出細(xì)胞將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開流動鑲嵌模型脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、糖類主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)特點功能特性基本支架：磷脂雙分子層蛋白質(zhì)：鑲嵌或貫穿在雙磷脂分子層中糖類：形成糖蛋白或糖脂具有一定的流動性選擇透過性1.科學(xué)家利用小鼠和人的細(xì)胞進行了如圖所示的實驗。下列相關(guān)分析錯誤的是()A.兩種細(xì)胞膜的基本骨架是磷脂雙分子層，其不是靜止不動的B.細(xì)胞膜具有一定的流動性是熒光染料最終呈均勻分布狀態(tài)的原因C.該實驗結(jié)果說明，構(gòu)成細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)和磷脂分子是可以運動的D.在不同溫度下進行該實驗，熒光染料分布均勻所需的時間不一樣解析：磷脂雙分子層是細(xì)胞膜的基本骨架,構(gòu)成膜的磷脂分子可以運動,A正確；細(xì)胞膜具有一定的流動性,這使得熒光染料最終均勻分布,B正確；熒光染料標(biāo)記的是細(xì)胞表面的蛋白質(zhì),而熒光染料最終均勻分布說明細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)是可以運動的,C錯誤;不同溫度條件下,構(gòu)成膜的磷脂分子及蛋白質(zhì)分子的運動情況不同,熒光染料分布均勻所需的時間也不一樣,D正確。C2.下列關(guān)于細(xì)胞膜的說法,錯誤的是()A.細(xì)胞膜的主要成分是脂質(zhì)和糖類，此外還含有少量蛋白質(zhì)B.通常細(xì)胞的功能越多，其膜蛋白的種類和數(shù)量越多C.細(xì)胞膜的外表面既有糖蛋白又有糖脂，與細(xì)胞識別過程有關(guān)D.構(gòu)成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂、膽固醇、磷脂雙分子層構(gòu)成細(xì)胞膜的基本骨架解析：細(xì)胞膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì),此外還含有少量糖類,A錯誤;通常細(xì)胞的功能越多,其膜蛋白的種類和數(shù)量越多,B正確；細(xì)胞膜的外表面含有糖類分子,它與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白或糖脂,稱為細(xì)胞外被,細(xì)胞外被不僅對細(xì)胞膜起保護作用,而且在細(xì)胞識別過程中起重要作用,C正確;構(gòu)成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂、膽固醇,磷脂雙分子層構(gòu)成細(xì)胞膜的基本骨架,D正確。A3.如圖是細(xì)胞,膜的結(jié)構(gòu)模型示意圖。下列敘述錯誤的是()A.物質(zhì)②在細(xì)胞膜上的分布與其理化性質(zhì)有關(guān)B.該圖可以表示原核細(xì)胞的細(xì)胞膜，具有將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開的功能C.③與細(xì)胞膜的流動性有關(guān)，與細(xì)胞膜的選擇透過性無關(guān)D.④在維持細(xì)胞形態(tài)、胞內(nèi)運輸、變形運動等解析：物質(zhì)②是蛋白質(zhì),膜蛋白有水溶性部分和脂溶性部分,這些理化性質(zhì)能影響其在細(xì)胞膜上的分布,A正確；原核