細(xì)胞作為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)，它的邊界就是細(xì)胞膜，也叫質(zhì)膜第3章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能功能一

將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開膜的出現(xiàn)將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開，形成相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。細(xì)胞膜保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。推測的原始海洋景觀圖細(xì)胞膜的功能2水、營養(yǎng)物質(zhì)代謝廢物（CO2）分泌物③廢物①功能二

控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞CO2、尿素、多余的無機(jī)鹽等抗體、激素等物質(zhì)水、無機(jī)鹽、氨基酸、葡萄糖等營養(yǎng)物質(zhì)②問題探討1死細(xì)胞活細(xì)胞討論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)胞膜具有活性，因此活細(xì)胞不被染色；死細(xì)胞的細(xì)胞膜不具有活性，臺(tái)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。臺(tái)盼藍(lán)染液不會(huì)著色臺(tái)盼藍(lán)染液藍(lán)色臺(tái)盼藍(lán)染液是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過細(xì)胞膜。選擇透過性——功能特性分泌物③廢物①功能二

控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞CO2、尿素、多余的無機(jī)鹽等抗體、激素等物質(zhì)水、無機(jī)鹽、氨基酸、葡萄糖等控制的相對(duì)性營養(yǎng)物質(zhì)②病毒病菌④①②③表明細(xì)胞膜的控制作用具有普遍性；④有些病毒、病菌也能侵入細(xì)胞使生物體患病，表明細(xì)胞膜的控制作用具有相對(duì)性功能三進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流（1）通過細(xì)胞分泌化學(xué)物質(zhì)完成間接交流激素內(nèi)分泌細(xì)胞的激素（如胰島素），隨血液到達(dá)全身各處，與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞。（2）通過相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸發(fā)出信號(hào)的細(xì)胞靶細(xì)胞與膜結(jié)合的信號(hào)分子受體相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一個(gè)細(xì)胞傳遞給另一個(gè)細(xì)胞（例如精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別和結(jié)合）（3）相鄰兩個(gè)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(gè)細(xì)胞。胞間連絲例如：高等植物細(xì)胞之間通過胞間連絲相互連接，有信息交流的作用。細(xì)胞膜的功能2細(xì)胞膜的功能將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流注意：植物細(xì)胞的邊界是細(xì)胞膜，不是細(xì)胞壁細(xì)胞壁具有全透性植物細(xì)胞的邊界是什么？對(duì)細(xì)胞膜成分的探索3對(duì)細(xì)胞膜成分的探索3時(shí)間：1895年人物：歐文頓實(shí)驗(yàn)：用500多種物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性實(shí)驗(yàn).現(xiàn)象：發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜，不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)不容易穿過細(xì)胞膜推斷：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的●●細(xì)胞膜●●●●●●溶于脂質(zhì)的物質(zhì)●●不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)對(duì)細(xì)胞膜成分的探索3時(shí)間：1895年人物：歐文頓實(shí)驗(yàn)：用500多種物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性實(shí)驗(yàn).現(xiàn)象：發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜，不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)不容易穿過細(xì)胞膜推斷：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的●●細(xì)胞膜●●●●●●溶于脂質(zhì)的物質(zhì)●●不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)實(shí)驗(yàn)：科學(xué)家將膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離然后進(jìn)行化學(xué)分析哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞中無細(xì)胞核和多余的細(xì)胞器，且無細(xì)胞壁，易吸水漲破化學(xué)分析表明：組成動(dòng)物細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。親水頭部疏水尾部磷脂的一端為親水的頭兩個(gè)脂肪酸一端為疏水的尾磷脂分子結(jié)構(gòu)式磷脂分子模型磷脂分子示意圖時(shí)間：1925年人物：荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾實(shí)驗(yàn)：用丙酮從細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，鋪成單層分子對(duì)細(xì)胞膜成分的探索3空氣水

A

B如果攪動(dòng)水槽中的水，迫使磷脂分子進(jìn)入水溶液中，磷脂分子在水溶液中又將如何分布？對(duì)細(xì)胞膜成分的探索3細(xì)胞表面積與空氣-水界面展層后面積比例為：空氣

水

1：1

A對(duì)細(xì)胞膜成分的探索3細(xì)胞表面積與空氣-水界面展層后面積比例為：空氣

水

1：2

B對(duì)細(xì)胞膜成分的探索3細(xì)胞膜中的磷脂分子排列為連續(xù)的雙層推斷：發(fā)現(xiàn)面積是細(xì)胞膜的2倍水空氣時(shí)間：1925年人物：荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾實(shí)驗(yàn)：用丙酮從細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，鋪成單層分子對(duì)細(xì)胞膜成分的探索3細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在磷脂分子在細(xì)胞膜中可能是怎樣排布的呢？水水A水水B水水C親水的“頭部”與水接觸，疏水的“尾巴”遠(yuǎn)離水水水磷脂的一端為親水的頭，兩個(gè)脂肪酸一端為疏水的尾，多個(gè)磷脂分子在水中總是自發(fā)地形成雙分子層。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(xì)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”。當(dāng)磷脂分子的內(nèi)外兩側(cè)均是水環(huán)境時(shí)，磷脂分子的尾部相對(duì)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。在水中形成的磷脂分子層如果將磷脂分子置于水—苯的混合溶劑中，磷脂分子將會(huì)如何分布？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。推測：細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)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(huì)降低到了20世紀(jì)30年代，科學(xué)家已經(jīng)確定細(xì)胞膜中存在蛋白質(zhì)時(shí)間：1935年人物：英國學(xué)者丹尼利和戴維森實(shí)驗(yàn)：研究了細(xì)胞膜的張力，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的表面張力明顯低于油—水界面的表面張力細(xì)胞膜的化學(xué)成分成分所占比例在細(xì)胞膜構(gòu)成中的作用脂質(zhì)約50%蛋白質(zhì)約40%糖類2-10%脂質(zhì)中的磷脂是構(gòu)成細(xì)胞膜的重要成分，此外動(dòng)物細(xì)胞膜上還有少量的膽固醇。蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜行使功能時(shí)起重要作用，因此功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多糖類與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)分子結(jié)合形成糖蛋白或糖脂，這些糖類分子叫作糖被，分布在細(xì)胞膜的外表面，糖被具有保護(hù)、潤滑和細(xì)胞識(shí)別的作用與生活中的聯(lián)系：癌癥——21世紀(jì)的“第一殺手”細(xì)胞膜的組分并不是不可變的，如細(xì)胞癌變過程中，細(xì)胞膜組分發(fā)生變化，糖蛋白含量下降，產(chǎn)生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物質(zhì)。細(xì)胞膜的化學(xué)成分成分所占比例在細(xì)胞膜構(gòu)成中的作用復(fù)習(xí)脂質(zhì)約50%脂質(zhì)中的磷脂是構(gòu)成細(xì)胞膜的重要成分，此外動(dòng)物細(xì)胞膜上還有少量的膽固醇蛋白質(zhì)約40%蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜行使功能時(shí)起重要作用，因此功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多糖類2～10%糖類與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)分子結(jié)合形成糖蛋白或糖脂，這些糖類分子叫作糖被，分布在細(xì)胞膜的外表面，糖蛋白具有保護(hù)、潤滑和細(xì)胞識(shí)別的作用脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等成分是如何組成細(xì)胞膜的呢？磷脂分子蛋白質(zhì)糖類時(shí)間：1959年人物：羅伯特森發(fā)現(xiàn)：在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)。細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的電鏡照片提出假說：所有的細(xì)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(xì)胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。二、對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索時(shí)間：20世紀(jì)60年代以后質(zhì)疑：科學(xué)家對(duì)細(xì)胞膜是靜態(tài)的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑：如果是這樣，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、變形蟲的運(yùn)動(dòng)這樣的現(xiàn)象都難以解釋。變形蟲的運(yùn)動(dòng)細(xì)胞的分裂、生長時(shí)間：1970年實(shí)驗(yàn)：人——鼠細(xì)胞熒光標(biāo)記融合實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性融合細(xì)胞兩種顏色均勻分布細(xì)胞融合37℃40min正在融合的細(xì)胞紅色熒光染料標(biāo)記細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子綠色熒光染料標(biāo)記細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子人細(xì)胞小鼠細(xì)胞熒光標(biāo)記法是利用熒光蛋白或熒光蛋白基因作為標(biāo)記物對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行分析的方法，常用的熒光蛋白有綠色和紅色兩種顏色物理科學(xué)家在低溫下將細(xì)胞膜切開，升溫后暴露兩層磷脂之間的斷裂面（冰凍蝕刻法），發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)鑲嵌、貫穿于磷脂雙分子層中。時(shí)間：1972年人物：辛格和尼科爾森提出：流動(dòng)鑲嵌模型科學(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(shí)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(duì)已建立的假說進(jìn)行修正和補(bǔ)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試驗(yàn)結(jié)果相吻合。三、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容細(xì)胞膜-------流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容①膜主要是由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的的。②磷脂雙分子層是膜的基本支架，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，因此具有屏障作用。③蛋白質(zhì)分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中：有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個(gè)磷脂雙分子層。這些蛋白質(zhì)分子在物質(zhì)運(yùn)輸?shù)确矫婢哂兄匾饔?。?xì)胞膜-------流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容④細(xì)胞膜不是靜止不動(dòng)的，而是具有流動(dòng)性，主要表現(xiàn)為構(gòu)成膜的磷脂分子可以側(cè)向自由移動(dòng)，膜中的蛋白質(zhì)大多也能運(yùn)動(dòng)。細(xì)胞膜的流動(dòng)性對(duì)于細(xì)胞完成物質(zhì)運(yùn)輸、生長、分裂、運(yùn)動(dòng)等功能都是非常重要的。細(xì)胞膜-------流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

細(xì)胞膜的外表面還有糖類分子和蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成的糖蛋白，或與脂質(zhì)結(jié)合形成的糖脂，這些糖類分子叫作糖被。糖被在細(xì)胞生命活動(dòng)中具有重要的功能。例如，糖被與細(xì)胞表面的識(shí)別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能有密切關(guān)系。既然膜內(nèi)部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運(yùn)輸呢？對(duì)細(xì)胞膜的深入研究發(fā)現(xiàn)【答案】一是因?yàn)樗肿訕O小，可以通過由于磷脂分子運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的間隙；二是因?yàn)槟ど洗嬖谒ǖ赖鞍?，水分子可以通過通道蛋白通過膜。旁欄思考①______________②______________③______________④______________⑤______________A、B中_____為細(xì)胞外側(cè)，_____為細(xì)胞內(nèi)側(cè)糖蛋白蛋白質(zhì)磷脂雙分子層糖被磷脂分子AB二、拓展應(yīng)用1.在解釋不容易理解的陌生事物時(shí)，人們常用類比的方法，將陌生的事物與熟悉的事物作比較。有人在解釋細(xì)胞膜時(shí)，把它與窗紗進(jìn)行類比：窗紗能把昆蟲擋在外面，同時(shí)窗紗的小洞又能讓空氣進(jìn)岀。你認(rèn)為這種類比有什么合理之處，有沒有不妥當(dāng)?shù)牡胤?？把?xì)胞膜與窗紗進(jìn)行類比,合理之處是說明細(xì)胞膜與窗紗一樣可以允許一些物質(zhì)出入，阻擋其他物質(zhì)出入。這樣的類比也有不妥之處。例如，窗紗是一種簡單的剛性的結(jié)構(gòu)，功能較單純，細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能要復(fù)雜得多；細(xì)胞膜是活細(xì)胞的重要組成部分，活細(xì)胞的生命活動(dòng)是一個(gè)主動(dòng)的過程，而窗紗是沒有生命的，它只能是被動(dòng)地在起作用。2.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。（1）為什么兩類藥物的包裹位置各不相同？【答案】由雙層磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體，兩層磷脂分子之間的部分是疏水的，脂溶性藥物能被穩(wěn)定地包裹在其中；脂質(zhì)體的內(nèi)部是水溶液的環(huán)境，能在水中結(jié)晶的藥物可穩(wěn)定地包裹其中?！敬鸢浮坑捎谥|(zhì)體是磷脂雙分子層構(gòu)成的，到達(dá)細(xì)胞后可能會(huì)與細(xì)胞的細(xì)胞膜發(fā)生融合，也可能會(huì)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。（2）請(qǐng)推測：脂質(zhì)體到達(dá)細(xì)胞后，藥物將如何進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用？本節(jié)小結(jié)細(xì)胞細(xì)胞膜最基本的生命系統(tǒng)流動(dòng)性流動(dòng)鑲嵌模型系統(tǒng)的邊界結(jié)構(gòu)成分脂質(zhì)（磷脂）50%糖類蛋白質(zhì)40%