第二章細胞的結構第二節:細胞膜控制細胞與周圍環境的聯系劉瑤瑤

116辦公室實驗：科學家用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質注入變形蟲體內，伊紅很快擴散到整個細胞，卻不能逸出細胞，見左圖。將洋蔥表皮細胞浸潤在30%的蔗糖溶液中，顯微鏡觀察結果如右圖。想一想這些實驗現象說明了什么？細胞膜是細胞的邊界。細胞膜也稱質膜611通過模擬實驗探究膜的透過性半透膜具有一定大小的孔徑，小分子物質可自由通過，大分子物質無法通過，具有半透性。研究透析膜對淀粉和葡萄糖的通透情況。611P28A淀粉碘-碘化鉀1、A組加入碘-碘化鉀后，燒杯內蒸餾水呈現什么顏色？靜置12h后顏色又如何？原因？透析袋內淀粉溶液顏色有何變化？淡棕色蒸餾水恢復澄清，碘擴散進入透析袋內。由無色變藍色2、A組實驗說明了什么？碘可以進入透析袋，而淀粉無法通過透析袋出來。611B葡萄糖本尼迪特試劑3、本尼迪特試劑檢測的現象是什么？

B組實驗說明了什么？出現紅黃色沉淀說明葡萄糖能透過透析袋進入蒸餾水結論：

和

可以通過透析膜，而

無法通過。

透析膜對分子的進出具有__________。葡萄糖碘淀粉半透性611細胞膜（質膜）細胞膜具有選擇透過性細胞膜的推測

細胞膜是細胞的邊界，將細胞內與外界環境分隔開，是外界物質進入細胞的屏障。所以，可以推測細胞膜對物質的進出具有

。細胞膜的選擇透過性

細胞膜可以控制物質進出，選擇性地吸收營養物質和排出代謝產物，保持細胞內生化反應有序進行。選擇透過性細胞膜為什么會有選擇透性呢？細胞膜由哪些成分組成？611P29細胞膜結構的探索過程1895年歐文頓用500多種化學物質對植物細胞進行上萬次的通透性實驗，發現細胞膜對不同物質的通透性不一樣，溶于脂質的物質更容易通過細胞膜進入細胞。細胞膜的組成成分是什么呢？●▲溶于脂質的物質不溶于脂質的物質結論：細胞膜含有脂質。相似相溶的原理：“相似”是指溶質與溶劑在結構上相似；“相溶”是指溶質與溶劑彼此互溶。資料1問題611P34資料2細胞膜結構的探索過程1925年，戈特和格蘭德爾用有機溶劑抽提了人成熟紅細胞細胞膜的脂質成分后，將其鋪展在水面，測出其面積約為所有紅細胞表面積的2倍。結論：細胞膜由雙層脂質分子構成。資料3實驗：科學家將膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，然后用蛋白酶（已知蛋白酶能專一性的催化蛋白質的分解）處理。實驗現象：細胞膜被破壞。結論：細胞膜含有蛋白質。細胞膜主要是由磷脂和蛋白質組成，還包括少量糖類。動物細胞膜還含有一定量膽固醇。611細胞膜主要是由磷脂和蛋白質構成親水性頭部疏水性尾部極性非極性①元素組成：C、H、O、P（N）②結構特點：含磷酸分子的頭部具有親水性(極性)脂肪酸鏈的尾部具有疏水性(非極性)空氣—水界面思考：將磷脂分子在空氣—水界面上鋪展成單分子層，磷脂分子的頭尾將如何排布？1、磷脂611P30細胞膜主要是由磷脂和蛋白質構成【思考】磷脂分子在水中攪動后如何排布？水水親水的頭疏水的尾球形脂質體在水中，不同磷脂分子疏水尾部相對排列，內部形成疏水環境，而親水頭部則朝向外側，與水接觸。磷脂分子在水中形成的雙層結構，稱為磷脂雙分子層，構成細胞膜的基本骨架。脂雙層——細胞膜的基本骨架

由脂雙層組成的膜稱為單位膜，脂雙層中的任何一層都不能稱為膜。611細胞膜主要是由磷脂和蛋白質構成2、膜蛋白細胞膜上的蛋白質統稱為膜蛋白。特點：有水溶性部分和脂溶性部分細胞膜的功能主要通過膜蛋白來實現。通常細胞的功能越多，其膜蛋白的種類和數量就越多。轉運蛋白酶黏連蛋白糖蛋白受體……小資料——細胞外被

細胞外被又稱糖萼，存在于細胞膜外表面，由多糖與細胞膜中的蛋白質或脂質結合而成，是細胞膜的正常成分。細胞外被不僅對細胞膜起保護作用，而且在細胞識別過程中起重要作用，其中細胞識別作用與糖蛋白相關。糖蛋白和糖脂611P31細胞膜主要是由磷脂和蛋白質構成2、膜蛋白信息交流和細胞識別：接收外界信息或刺激，激活細胞內相應生理生化反應，在細胞與外界的信息交流和細胞識別中發揮重要作用，如受體、糖蛋白。轉運作用：選擇性地吸收或排出特定物質，控制其進出細胞----轉運蛋白。

例如，細胞吸收離子、葡萄糖、氨基酸等營養物質需要特定轉運蛋白。催化作用----酶，例如小腸上皮細胞的某些膜蛋白可促進營養物質的消化分解。連接作用：同一組織的相鄰細胞間通過某些膜蛋白緊密連接在一起----黏連蛋白。功能：611①分布：動物細胞膜，占細胞膜所有脂質的10%-30%；主要位于磷脂雙分子層的疏水環境③結構特點：3、膽固醇細胞膜主要是由磷脂和蛋白質構成膽固醇具有一個很小的親水基團與磷脂頭部連接，對細胞膜中的磷脂分子具有雙重調節作用。②功能：保持細胞膜的穩定性611P323、膽固醇細胞膜主要是由磷脂和蛋白質構成膽固醇（1）通過和脂肪酸鏈相互作用，限制其運動，增加

其有序性。（2）將磷脂分子隔開增強其運動性，保證細胞膜

在通常情況下處于流動狀態。對磷脂分子的雙重調節作用：這種雙重的調節作用取決于環境和膽固醇的數量。例：環境溫度較低時，膽固醇更有助于保持細胞膜的柔韌性；細胞膜外側磷脂分子中膽固醇的含量往往高于內側．因此內側的磷脂活動性較弱。611資料4生物膜結構的探索過程丹尼利和戴維森提出了“蛋白質-脂質-蛋白質”的“三明治”模型，認為細胞膜是由雙層脂質分子及其內外表面附著的蛋白質共同構成。

1959年，羅伯遜根據電鏡超薄切片中細胞膜展現的暗-亮-暗三條帶，推測兩邊暗條帶是蛋白質，中間亮的部分是脂雙層分子。羅伯遜在“三明治”模型的基礎上提出了單位膜模型，推斷所有的生物膜都由蛋白質-脂質一蛋白質構成。蛋白質親水區疏水區親水區生物膜的三明治模型兩層暗帶(蛋白質)611一層亮帶(脂雙層)

除細胞膜外，細胞內還存在其他的膜結構，它們構成了細胞核等多種結構的邊界。細胞內所有的膜稱為生物膜。雖然細胞內不同部位的膜功能有所不同，但它們都具有相似的物質組成和空間結構。線粒體細胞核葉綠體高爾基體生物膜611三明治模型和單位膜模型不足之處：把脂質看成靜態的剛性結構。人-鼠細胞融合實驗均勻分布說明：細胞膜的蛋白質呈

狀態。流動生物膜的流動性資料5611P32冰凍蝕刻實驗：標本用干冰冰凍后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面。貫穿外側內側蛋白質在膜中的分布是不對稱的，蛋白質鑲嵌、嵌入、貫穿在磷脂雙分子層中。上下兩層磷脂分子層完全相同嗎？不完全相同，不對稱生物膜中蛋白質的排布資料5鑲嵌嵌入611生物膜的流動鑲嵌模型奠定了生物膜結構和功能的基礎。該理論主要包括：生物膜的流動鑲嵌模型——辛格和尼克爾森1、_______________構成生物膜的基本骨架。2、蛋白質分子在磷脂雙分子層的相對位置：________________________________——膜內外結構的____________。3、生物膜具有_______________

(磷脂和蛋白質)。磷脂雙分子層鑲在表面；全部或部分嵌入；貫穿；不對稱性一定的流動性識別作用，分布在細胞的外側糖蛋白細胞膜的流動鑲嵌模型611P33細胞膜的流動鑲嵌模型磷脂雙分子層中間的疏水層通常情況下呈液態，磷脂分子在膜中的位置并不固定，使得磷脂分子及附著于其上的蛋白質分子發生運動。因此，生物膜具有一定的流動性。生物膜具有流動性流動性是生物膜重要的結構特點，與生物膜進行能量轉換、物質轉運、信息傳遞和分裂等功能密切相關。611四、細胞壁是植物、真菌和大多數原核細胞的外層結構☆1、位置：細胞最外層結構，細胞膜外面☆2、分布

及成分：植物細胞壁：纖維素(主要)和果膠真菌細胞壁：幾丁質(殼多糖)細菌細胞壁：肽聚糖☆4、功能：①保護細胞，維持細胞形態，加強細胞的機械強度；②參與細胞間的相互粘連，是激素等化學信號傳遞的介質和通路。全透性☆3、特點：細胞壁細胞膜葉綠體細胞核液泡細胞質細胞壁細胞膜細胞質DNA核糖體藍細菌(藍藻)模式圖植物細胞模式圖611P33細胞膜結構特點功能特點主要成分結構探究歷程決定一定的流動性選擇透過性磷脂蛋白質流動鑲嵌模型611基本骨架：磷脂雙分子層蛋白質分布：不對稱性一定的流動性（磷脂、蛋白質）植物：纖維素(主要)、果膠；真菌和大多數原核生物也有細胞壁，成分不同保護細胞，維持細胞正常形態；參與細胞間的相互粘連激素等化學信號傳遞的介質和通路磷脂分子膜蛋白膽固醇動物細胞膜多糖主要流動鑲嵌模型結構模型功能功能特性：選擇透過性組成成分組成成分結構特點：功能全透性水溶性和脂溶性部分雙重調節作用糖脂，糖蛋白（識別）能量轉換、物質轉運、信息傳遞和分裂細胞膜的功能主要通過膜蛋白實現種類、數目邊界結構特點生物膜(1)磷脂分子由親水“尾”部和疏水“頭”部構成，是兩性分子(

)(2)單位膜模型認為所有的生物膜都由脂質—蛋白質—脂質構成(

)(3)細胞膜的功能主要通過膜蛋白來實現(

)(4)糖類存在于細胞膜的外表面，對細胞膜只起保護作用(

)(5)流動鑲嵌模型認為生物膜具有流動性和內外結構的對稱性(

)(6)植物細胞壁其組成與細菌、真菌的細胞壁成分相同(

)××√×××典題應用1.生物膜具有流動性是指()A.整個細胞膜具有流動性B.細胞膜上的磷脂是靜止的，蛋白質具有流動性C.細胞膜中磷脂和大多數蛋白質都具有流動性D.細胞膜上的蛋白質是靜止的，磷脂具有流動性C2.下列關于植物細胞細胞壁的敘述中，錯誤的是(