第1節

細胞膜的結構和功能第3章細胞的基本結構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。2.據此推測，細胞膜作為系統的邊界，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。原始地球環境

膜的出現是生命起源過程中至關重要的階段。一.細胞膜的功能1.將細胞與外界環境分隔開

細胞膜的出現使生命起源到了細胞的形式，也保障了細胞內部環境的相對穩定。細胞可“進”不易“進”可“出”不可“出”營養物質對細胞有害的物質抗體、激素等物質，細胞產生的廢物細胞內的核酸等重要成分病菌、病毒等可能侵入注意：細胞膜的控制作用是相對的！2.控制物質進出細胞功能特點：選擇透過性

【思考1】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，從而判斷細胞是否死亡。你能解釋“染色排除法”的原理嗎？臺盼藍染色劑是細胞不需要的物質，不能通過細胞膜進入細胞，所以活細胞不被染色。

【思考2】用涼水洗紅莧菜，水不變紅；煮莧菜湯，湯卻是紅色的，這與細胞膜的功能有何關系？

與細胞膜具有控制物質進出細胞的功能有關。演示(1)通過化學物質傳遞信息受體3.細胞間的信息交流靶細胞發出信號的細胞3.細胞間的信息交流演示(2)通過細胞膜直接接觸傳遞信息受體信號分子相鄰兩個細胞的細胞膜接觸，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識別和結合。(細胞識別)相鄰兩個細胞之間形成通道，攜帶信息的物質通過通道進入另一個細胞。3.細胞間的信息交流(3)通過細胞間通道傳遞信息胞間連絲例如:高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用。1.將細胞與外界壞境分隔開一.細胞膜的功能2.控制物質進出細胞3.進行細胞間的信息交流(2)通過細胞膜直接接觸傳遞信息(3)通過細胞間通道傳遞信息(1)通過化學物質傳遞信息方式小結【檢測】下圖為細胞間的3種信息交流方式，請據圖回答：

(1)圖A表示通過細胞分泌的化學物質，隨①

到達全身各處，與靶細胞表面的②

結合，將信息遞給靶細胞。(2)圖B表示通過相鄰兩細胞的

，使信息從一個細胞傳遞給另一個細胞，圖中③表示____________________請舉一個例子：__________________________________。血液受體細胞膜接觸與膜結合的信號分子精子與卵細胞之間的識別和結合(3)圖C表示相鄰兩植物細胞之間形成

，攜帶信息的物質從一個細胞傳遞給另一個細胞，圖中④表示

。(4)由以上分析可知：在多細胞生物體內，各個細胞之間都維持功能的協調，才能使生物體健康地生存。這種協調性的實現不僅依賴于物質和能量的交換，也依賴于

的交流，這種交流大多與_________________有關。通道胞間連絲信息細胞膜的結構除了以上提到的三種功能外，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.細胞膜的結構

多細胞生物是一個繁忙而有序的細胞“社會”。如果沒有信息交流，生物體不可能作為一個整體完成生命活動。細胞間信息交流，大多與細胞膜的結構有關。

細胞膜的功能是由它的成分和結構決定的。但細胞膜非常薄，在高顯微鏡下依然難以看清它的真面目，人們對細胞膜化學成分與結構的認識經歷了很長時間。二.細胞膜的結構1.對細胞膜成分的探索序號實驗過程與結果實驗結論11895年歐文頓：多種物質對膜的通透性實驗，溶于脂質的物質容易通過細胞膜，不容易脂質的物質，不容易通過細胞膜。2利用哺乳動物的紅細胞制備出純凈的細胞膜，進行化學分析。31925年，科學家將哺乳動物紅細胞中脂質在空氣-水界面上鋪展成單分子層，測得単分子層的面積為紅細胞的表面積的2倍。細胞膜由脂質組成組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇。其中磷脂含量最多。細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續的兩層。問題：其他細胞中的脂質分子鋪成單分子層，也剛好是細胞表面積的2倍嗎？【思考】如果要制備細胞膜怎樣選材？：選出適合作為研究細胞膜材料的細胞，并說明理由。理由：1.哺乳動物成熟的紅細胞中無細胞核膜和眾多的細胞器膜，易制得純凈的細胞膜；2.無細胞壁，細胞容易吸水漲破，容易獲取。

磷脂是一種由

等所組成的分子甘油、脂肪酸和磷酸磷脂分子：含CHONP元素磷脂在空氣－水界面上如何分布水空氣實驗及其結果：實驗結論：細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續的兩層。（磷脂雙分子層）細胞內外側都是水，細胞膜中兩層磷脂分子如何分布水水序號實驗過程與結果實驗結論①1895年歐文頓：多種物質對膜的通透性實驗，溶于脂質的物質容易通過細胞膜，不容易脂質的物質，不容易通過細胞膜。②利用哺乳動物的紅細胞制備出純凈的細胞膜，進行化學分析。③1925年，科學家將紅細胞中脂質在空氣-水界面上鋪展成單分子層，測得単分子層的面積為紅細胞的表面積的2倍。細胞膜由脂質組成組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇。其中磷脂含量最多。細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續的兩層。④1935年，發現細胞表面張力明顯低于油水界面的表面張力，如果在油水界面中加入一定量的蛋白質，其表面張力降低，并接近細胞表面張力。細胞膜除含脂質分子外，可能還有附有蛋白質。1.對細胞膜成分的探索2.根據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“脂質在細胞膜中必然排列為連續的兩層”的結論？

磷脂分子的親水性頭部向水面一側，疏水性尾部向空氣一側；

脂質在細胞膜中只有排列成連續的兩層，鋪展成單分子層的面積才會恰為紅細胞表面積的2倍。1.最初認識到生物膜是由脂質組成的，是通過對現

象的推理分析，還是通過膜成分的提取和鑒定？通過對現象的推理分析的。討論：P42

頭部將與水接觸，尾部與苯接觸，磷脂分子分布成單層4.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？3.磷脂分子在水中能自發地形成雙分子層，你如

何解釋這一現象？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？

因為磷脂分子有一個親水頭部和疏水尾部,疏水尾巴要聚集到一起,這就使得親水的頭在外與水接觸,疏水的尾巴聚在里頭,形成穩定的雙分子層結構；細胞膜的內外都是水。__________（約50%）__________（約40%）主要成分____________（約2%~10%）________（主要）_________（主要是動物細胞膜具有）脂質蛋白質糖類磷脂膽固醇蛋白質的_______與________決定細胞膜功能的復雜程度。種類數量脂質和蛋白質等成分如何組成細胞膜的呢細胞膜成分的小結：序號實驗過程與結果實驗結論①20世紀40年代，科學家推測細胞膜為脂雙層，蛋白質分子覆蓋在細胞膜兩側。②1959年羅伯特森在電鏡看到細胞膜暗-亮-暗三層結構。推測為：蛋白質-脂質雙層-蛋白質的結構。細胞膜都是由蛋白質-脂質-蛋白質三層構成。認為細胞膜是靜態的統一結構。2.對細胞膜結構的探索細胞膜結構的電鏡照片(放大400000倍)證據1：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。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？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？證據:2：細胞膜結構的電鏡照片(放大400000倍)暗帶←電子透過樣品少←蛋白質對電子阻擋作用大亮帶←電子透過樣品多←脂雙層對電子阻擋作用小暗帶←電子透過樣品少←蛋白質對電子阻擋作用大序號實驗過程與結果實驗結論①20世紀40年代，科學家推測細胞膜為脂雙層，蛋白質分子覆蓋在細胞膜兩側。②1959年羅伯特森在電鏡看到細胞膜暗-亮-暗三層結構。③1970年，用不同顏色熒光染料標記分別標記人的細胞和鼠的細胞，然后將人-鼠細胞融合，一段時間后，不同顏色的熒光染料均勻分布在融合細胞膜表面推測為：蛋白質-脂質雙層-蛋白質的結構。細胞膜都是由蛋白質-脂質-蛋白質三層構成。認為細胞膜是靜態的統一結構。細胞膜具有流動性2.對細胞膜結構的探索熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗示意圖用發綠色熒光的染料標記小鼠細胞表面的蛋白質用發紅色熒光的染料標記人細胞表面的蛋白質細胞膜上的大多數蛋白質是可以運動的，即細胞膜具有流動性序號實驗過程與結果實驗結論①20世紀40年代，科學家推測細胞膜為脂雙層，蛋白質分子覆蓋在細胞膜兩側。②1959年羅伯特森在電鏡看到細胞膜暗-亮-暗三層結構。③1970年，用不同顏色熒光染料標記分別標記人的細胞和鼠的細胞，然后將人-鼠細胞融合，一段時間后，不同顏色的熒光染料均勻分布在融合細胞膜表面④1972年，辛格和尼科爾森總結前人的研究成果，提出流動鑲嵌模型。推測為：蛋白質-脂質雙層-蛋白質的結構。細胞膜都是由蛋白質-脂質-蛋白質三層構成。認為細胞膜是靜態的統一結構。細胞膜具有流動性2.對細胞膜結構的探索3.流動鑲嵌模型的基本內容①_______________是膜的基本支架。磷脂雙分子層其內部是疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過，因此具有屏障作用。思考：既然膜內部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運輸呢？一是因為水分子極小，可以通過由于磷脂分子運動而產生的間隙，二是因為膜上存在水通道蛋白，水分子可以由此通過②_________________以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中。有的鑲在磷脂分子層表面。有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層表面。蛋白質分子3.流動鑲嵌模型的基本內容③細胞膜不是靜止不動的，而是具有

。細胞膜的流動性對于細胞完成物質運輸、生長、分裂、運動等功能非常重要。主要表現為構成膜的

。3.流動鑲嵌模型的基本內容流動性磷脂分子可以側向自由移動，膜中的蛋白質大多也能運動④在細胞膜外表面，糖類分子與蛋白質結合形成___________，或與脂質結合形成_________，這些糖類分子叫做_______。糖蛋白糖脂糖被3.流動鑲嵌模型的基本內容【思考】既然膜內部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運輸呢？一是因為水分子極小，可以通過由于磷脂分子運動而產生的間隙，二是因為膜上存在水通道蛋白，水分子可以由此通過四.細胞壁細菌細胞壁的主要成分是肽聚糖1.化學成分:纖維素和果膠2.功能:

支持和保護細胞壁具有全透性【檢測】判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”。(1)同一生物體的細胞膜中蛋白質的種類和數量相同。(

)(2)在組成細胞膜的脂質中，膽固醇最豐富。(

)(3)細胞膜的成分是恒定不變的。(

)(4)動物細胞間的黏著性與細胞膜上的糖蛋白有關。(

)(5)植物細胞的胞間連絲具有物質運輸的作用。(

)(6)細胞膜的流動性與ATP沒有關系。(

)(7)熒光染料標記人鼠細胞融合實驗說明細胞膜具有流動性。(

)(8)細胞膜的流動性和選擇透過性均須在完成物質交換功能時才能體現出來。(

)（9）功能越復雜的細胞膜,蛋白質的種類和數量相對越多。()×××√√×√×√【檢測】人鼠細胞融合實驗是用帶有不同熒光染料的抗體標記兩種細胞的膜蛋白，一段時間后兩種膜蛋白能在雜種細胞膜上均勻分布形成嵌合體。如圖是相關