【課件】細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

第三章

細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)第一節(jié)

細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開細(xì)胞膜保障了細(xì)胞__________的相對(duì)穩(wěn)定。內(nèi)部環(huán)境將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開，使細(xì)胞成為___________的系統(tǒng)。相對(duì)獨(dú)立膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關(guān)重要的階段一.細(xì)胞膜的功能推測(cè)的原始海洋景觀圖古細(xì)菌無機(jī)物→簡(jiǎn)單有機(jī)物→復(fù)雜有機(jī)物→原始生命體2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞抗體、激素等分泌物和CO2、尿素等廢物水、無機(jī)鹽、氨基酸、葡萄糖等。細(xì)胞膜具有選擇透過性，控制作用是相對(duì)的。營養(yǎng)物質(zhì)細(xì)胞不需要、有害的物質(zhì)、病毒病菌可進(jìn)可出不可出細(xì)胞內(nèi)有用的成分不易進(jìn)一.細(xì)胞膜的功能（DNA等）×問題探討鑒別動(dòng)物細(xì)胞是否死亡常用臺(tái)盼藍(lán)染液。用它染色時(shí)，死細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會(huì)著色。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)胞膜具有選擇透過性，臺(tái)盼藍(lán)染料是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過細(xì)胞膜，因此活細(xì)胞不被染色。死細(xì)胞的細(xì)胞膜失去控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能，臺(tái)盼藍(lán)能通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，因此被染成藍(lán)色。2.據(jù)此推測(cè)，細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，應(yīng)該具有什么功能？細(xì)胞膜(質(zhì)膜)作為細(xì)胞的邊界，具有控制物質(zhì)進(jìn)出的功能。注意：植物細(xì)胞的邊界是細(xì)胞膜，不是細(xì)胞壁，因?yàn)榧?xì)胞壁是全透性的。染色排除法死細(xì)胞活細(xì)胞內(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。（1）通過細(xì)胞分泌化學(xué)物質(zhì)(如激素)完成間接交流3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流一.細(xì)胞膜的功能靶細(xì)胞：接受信號(hào)的細(xì)胞受體本質(zhì)：蛋白質(zhì)（糖蛋白）受體：靶細(xì)胞膜上與信號(hào)特異性結(jié)合的位點(diǎn)3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流一.細(xì)胞膜的功能例如：精子和卵細(xì)胞之間的識(shí)別與結(jié)合（2）通過相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸（直接交流）例如：毒性T細(xì)胞與靶細(xì)胞接觸精子表面的信號(hào)分子與同種生物卵細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體特異性結(jié)合受體高等植物細(xì)胞之間通過胞間連絲相互連接（3）相鄰兩個(gè)細(xì)胞之間形成通道交流,攜帶信息的物質(zhì)通過通道進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞。（物質(zhì)交換，信息交流）3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流一.細(xì)胞膜的功能通道交流不需要細(xì)胞膜上的受體1.對(duì)細(xì)胞膜成分的探索提出假說：膜是由脂質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)：（1）時(shí)間：1895年

人物：歐文頓（E.Overton）用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行了上萬次實(shí)驗(yàn)。二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)提出假說細(xì)胞膜不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)●●●●●●●●相似相溶最初對(duì)細(xì)胞膜成分的認(rèn)識(shí)，是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析,還是通過膜成分的提取和檢測(cè)？從生理功能上入手，通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析的。（2）

科學(xué)家利用動(dòng)物的卵細(xì)胞、紅細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞作為研究材料，利用哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞中分離出純凈的細(xì)胞膜?；瘜W(xué)分析表明：膜成分化學(xué)分析細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，磷脂最多驗(yàn)證、完善1.對(duì)細(xì)胞膜成分的探索二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)①無細(xì)胞壁，細(xì)胞容易吸水漲破；②無細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器，易制得純凈的細(xì)胞膜。①磷脂分子頭部尾部親水疏水磷酸基團(tuán)甘油脂肪酸鏈膽堿元素組成：CHONP驗(yàn)證、完善1.對(duì)細(xì)胞膜成分的探索二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)請(qǐng)根據(jù)磷脂分子的特點(diǎn)構(gòu)建其在水中的分布的模型脂質(zhì)體脂單分子層微團(tuán)空氣(苯等疏水環(huán)境)磷脂分子在水相中形成穩(wěn)定脂雙層膜制備的人工膜，可嵌入不同的膜蛋白，是研究膜脂與膜蛋白生物學(xué)性質(zhì)以及轉(zhuǎn)基因、藥物靶向的好材料。二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)1.對(duì)細(xì)胞膜成分的探索實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（3）科學(xué)家：（1925年）戈特和格倫德爾實(shí)驗(yàn)結(jié)果：用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣-水界面上鋪成單層分子，測(cè)得單層脂質(zhì)的面積恰為紅細(xì)胞膜表面積的2倍。結(jié)論：細(xì)胞膜的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層。新的發(fā)現(xiàn)1.對(duì)細(xì)胞膜成分的探索二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)（4）科學(xué)家：（1935年）丹尼利和戴維森實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：研究了細(xì)胞膜的張力，他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的表面張力明顯低于油-水界面的表面張力。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。推測(cè)：細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。成分所占比例在細(xì)胞膜構(gòu)成中的作用主要1.對(duì)細(xì)胞膜成分的探索二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)磷脂構(gòu)成細(xì)胞膜的重要成分（主要）；還有少量的膽固醇（動(dòng)物）。在細(xì)胞膜行使功能時(shí)起重要作用；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，分布在細(xì)胞膜的外表面。糖蛋白具有保護(hù)、潤(rùn)滑和細(xì)胞識(shí)別的作用約50%約40%2~10%脂質(zhì)蛋白質(zhì)糖類（1）1959年，科學(xué)家羅伯特森在電鏡下觀察細(xì)胞膜有“暗-亮-暗”三層結(jié)構(gòu)。2.對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等成分如何組成細(xì)胞膜？電子顯微鏡羅伯特森提出：細(xì)胞膜是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)“三明治”靜態(tài)模型假說一層亮兩層暗暗帶蛋白質(zhì)對(duì)電子阻擋作用大電子透過樣品少亮帶脂雙層對(duì)電子阻擋作用小電子透過樣品多電子顯微鏡是用電子束照射被檢樣品2.對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)變形蟲運(yùn)動(dòng)細(xì)胞生長(zhǎng)草履蟲生長(zhǎng)如果細(xì)胞膜是靜態(tài)的結(jié)構(gòu)，細(xì)胞膜的復(fù)雜功能將難以實(shí)現(xiàn)，細(xì)胞的生長(zhǎng)、變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)等現(xiàn)象很難解釋。資料冰凍蝕刻電子顯微法標(biāo)本用液氮冰凍后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面冰凍蝕刻技術(shù)研究細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)磷脂雙分子層構(gòu)成了細(xì)胞膜的基本支架;蛋白質(zhì)分子鑲在表面、部分或全部嵌入、貫穿于脂雙層。對(duì)三明治模型的修正2.對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)鑲在貫穿嵌入磷脂雙分子層（2）1970年，熒光染料標(biāo)記膜蛋白技術(shù)2.對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜可以融合說明：

。紅綠熒光蛋白最終均勻分布說明：

。綜上細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性。細(xì)胞膜上的脂質(zhì)可以流動(dòng)細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)可以流動(dòng)2.對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)（3）1972年，辛格和尼科爾森提出流動(dòng)鑲嵌模型蛋白質(zhì)膽固醇磷脂分子磷脂雙分子層糖蛋白糖脂1.細(xì)胞膜主要由主要由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子組成流動(dòng)鑲嵌模型基本內(nèi)容：二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)膽固醇(動(dòng)物細(xì)胞膜)磷脂分子磷脂雙分子層糖蛋白糖脂2.

，構(gòu)成膜的基本支架磷脂雙分子層磷脂雙分子疏水端朝向內(nèi)側(cè)，親水端朝向兩側(cè)，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(nèi)部分是疏水的，水分子為什么能跨膜運(yùn)輸呢？1.水分子極小，可以通過磷脂分子運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的間隙；2.膜上存在水通道蛋白，水分子可以通過通道蛋白通過膜。流動(dòng)鑲嵌模型基本內(nèi)容：有鑲在表面、嵌入、貫穿三種。體現(xiàn)了細(xì)胞膜的不對(duì)稱性。二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)流動(dòng)鑲嵌模型基本內(nèi)容：3.

以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中蛋白質(zhì)分子功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，其蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多.細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)種類很多，如①運(yùn)輸作用的載體蛋白、②識(shí)別作用的糖蛋白、③接受信號(hào)的受體蛋白(糖蛋白)、④具有催化作用的酶；等膽固醇磷脂分子磷脂雙分子層糖蛋白蛋白質(zhì)糖脂蛋白質(zhì)分子承擔(dān)膜的主要功能二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)膽固醇磷脂分子磷脂雙分子層糖蛋白蛋白質(zhì)糖脂流動(dòng)鑲嵌模型基本內(nèi)容：糖被細(xì)胞膜外表面有糖類分子與蛋白質(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。4.

參與細(xì)胞表面識(shí)別、細(xì)胞間信息傳遞、保護(hù)、潤(rùn)滑、免疫等功能。糖被細(xì)胞膜的組分并不是不可變的，正常細(xì)胞癌變后，細(xì)胞膜上的糖蛋白等物質(zhì)減少，使得癌細(xì)胞彼此之間的黏著性顯著降低，容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移。判斷細(xì)胞膜內(nèi)、外側(cè)的依據(jù)5.細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

：磷脂分子側(cè)向自由運(yùn)動(dòng)和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也能運(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(zhǎng)、分裂、運(yùn)動(dòng)等功能都是非常重要的。細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是流動(dòng)性；功能特點(diǎn)是選擇透過性。二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)流動(dòng)鑲嵌模型基本內(nèi)容：蛋白質(zhì)膽固醇磷脂分子磷脂雙分子層糖蛋白糖脂流動(dòng)性流動(dòng)性是選擇透過性的基礎(chǔ)，只有膜具有流動(dòng)性，才能表現(xiàn)出選擇透過性，凡是影響磷脂分子和蛋白質(zhì)分子活性的因素(溫度、pH、蛋白酶等)