細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能 高一上生物人教版必修一

思考討論1.組成細(xì)胞的分子有蛋白質(zhì)、核酸、糖類(lèi)、脂質(zhì)、水和無(wú)機(jī)鹽等。如果將細(xì)胞內(nèi)含有的各種物質(zhì)配齊，并按照他們?cè)诩?xì)胞中的比例放在一個(gè)試管中，能構(gòu)成一個(gè)生命系統(tǒng)嗎？為什么？2.我國(guó)科學(xué)家耗時(shí)6年多才完成人類(lèi)歷史上第一次人工合成胰島素的創(chuàng)舉，而我們身體中的胰島細(xì)胞每時(shí)每刻都在不停的幫我們生產(chǎn)胰島素。為什么靠人力很難完成的工作，對(duì)細(xì)胞來(lái)說(shuō)卻輕而易舉呢？細(xì)胞中是不是有一條條“生產(chǎn)線”呢？

正如一堆建筑材料不可能讓人居住一樣，將細(xì)胞中的所有物質(zhì)放在一起，它們并不能進(jìn)行任何生命活動(dòng)。組成細(xì)胞的分子必須有序地組織成細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，才能成為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)。

我確信哪怕一個(gè)最簡(jiǎn)單的細(xì)胞，也比迄今為止設(shè)計(jì)出的任何智能電腦更精巧?！缘灾泻驮菏俊都?xì)胞生物學(xué)》細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)①細(xì)胞膜的功能②對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索③流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能①細(xì)胞器之間的分工②細(xì)胞器之間的協(xié)調(diào)配合③細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)細(xì)胞器之間的分工合作①細(xì)胞核的功能②細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)的邊界系統(tǒng)的分工與合作單元綜述系統(tǒng)的控制中心細(xì)胞核重要的生命觀念：生命的物質(zhì)觀結(jié)構(gòu)與功能觀生命的系統(tǒng)觀第三章

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.從系統(tǒng)與環(huán)境關(guān)系的角度，闡釋細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界所具有的功能。2.分析細(xì)胞膜組成成分與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，說(shuō)明細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)，概述流動(dòng)鑲嵌模型的主要內(nèi)容。3.分析對(duì)細(xì)胞膜成分與結(jié)構(gòu)的探索歷程， 認(rèn)同科學(xué)理論的形成是一個(gè)科學(xué)精神、科學(xué)思維和技術(shù)手段結(jié)合下不斷修正與完善的過(guò)程。第三章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi)第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能一細(xì)胞膜的功能膜的出現(xiàn)是生命起源過(guò)程中至關(guān)重要的階段，使細(xì)胞成為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為生命起源于原始海洋，你認(rèn)為原始生命類(lèi)似于病毒還是原核生物？膜的出現(xiàn)起到了怎樣的作用？細(xì)胞作為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)，它是有邊界的。2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能一細(xì)胞膜的功能控制作用的相對(duì)性環(huán)境中的有害物質(zhì)可能進(jìn)入；病毒、病菌的侵入，使生物體患病。細(xì)胞需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（如水、葡萄糖等）可以從外界進(jìn)入細(xì)胞細(xì)胞不需要的物質(zhì)（如臺(tái)盼藍(lán)等）不容易進(jìn)入細(xì)胞細(xì)胞分泌物（如抗體、激素等）分泌到細(xì)胞外、代謝廢物（如尿素、CO2等）排到細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)有用成分（如K+、核苷酸等）不會(huì)輕易流失到細(xì)胞外3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能一細(xì)胞膜的功能在多細(xì)胞生物體內(nèi)，各個(gè)細(xì)胞都不是孤立存在的，它們之間必須保持功能的協(xié)調(diào)，這種協(xié)調(diào)性的實(shí)現(xiàn)不僅依賴(lài)于物質(zhì)和能量的交換，也依賴(lài)于信息的交流。3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能一細(xì)胞膜的功能間接交流內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的激素，隨血液到達(dá)全身各處，與靶細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞。含義胰島細(xì)胞分泌的胰島素，與靶細(xì)胞表面的胰島素受體結(jié)合后，能加速組織細(xì)胞攝取、利用、儲(chǔ)存葡萄糖，從而使血糖降低。舉例3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能一細(xì)胞膜的功能直接交流相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜膜接觸，信息從一個(gè)細(xì)胞傳遞給另一個(gè)細(xì)胞。含義精子與卵細(xì)胞間的識(shí)別和結(jié)合。舉例3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能一細(xì)胞膜的功能通道交流相鄰兩個(gè)細(xì)胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過(guò)通道進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞。含義高等植物細(xì)胞間的胞間連絲。舉例第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能學(xué)以致用為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？據(jù)此推測(cè)，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具備什么功能？活細(xì)胞細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性，臺(tái)盼藍(lán)是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過(guò)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(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，死細(xì)胞能被染成藍(lán)色。討論具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能。特別說(shuō)明：第一項(xiàng)功能是基礎(chǔ)，體現(xiàn)了細(xì)胞這個(gè)系統(tǒng)的獨(dú)立性；第二、三項(xiàng)功能是細(xì)胞得以生存的必要條件，體現(xiàn)了細(xì)胞這個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)放性。復(fù)述細(xì)胞膜的三大功能？說(shuō)明三大功能對(duì)細(xì)胞這個(gè)系統(tǒng)的意義所在？再次強(qiáng)調(diào)幾個(gè)重要的生命觀念：生命的物質(zhì)觀結(jié)構(gòu)與功能觀生命的系統(tǒng)觀細(xì)胞壁為什么不是細(xì)胞這個(gè)系統(tǒng)的邊界？細(xì)胞壁是全透性的，不能控制物質(zhì)的進(jìn)出。1.最初對(duì)細(xì)胞膜成分的認(rèn)識(shí)，是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析，還是通過(guò)對(duì)膜成分的提取與檢測(cè)？第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能閱讀P43,思考.討論5分鐘：

---對(duì)細(xì)胞膜成分的探索2.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？3.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？1.最初對(duì)細(xì)胞膜成分的認(rèn)識(shí)，是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析，還是通過(guò)對(duì)膜成分的提取與檢測(cè)？【答案】最初對(duì)細(xì)胞膜成分的認(rèn)識(shí)，是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析得出的。第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能思考.討論

---對(duì)細(xì)胞膜成分的探索【答案】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。2.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？3.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？【答案】由于磷脂分子有親水的“頭部”和疏水的“尾部”，在水溶液中，朝向水的是“頭部”，“尾部”受水的排斥。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。細(xì)胞的內(nèi)外環(huán)境都是水溶液，所以細(xì)胞膜磷脂分子的“頭部”向著膜的內(nèi)外兩側(cè)而“尾部”相對(duì)排在內(nèi)側(cè)，形成磷脂雙分子層。第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能思考.討論

---對(duì)細(xì)胞膜成分的探索思考.討論

---對(duì)細(xì)胞膜成分的探索第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能思考結(jié)論現(xiàn)象方法1895年，歐文頓用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(wàn)次的實(shí)驗(yàn)。溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，容易穿過(guò)細(xì)胞膜；不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，不容易穿過(guò)細(xì)胞膜。脂質(zhì)的推測(cè)科學(xué)家是如何證明脂質(zhì)存在的呢？推測(cè)細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。非脂溶性物質(zhì)脂溶性

物質(zhì)思考.討論

---對(duì)細(xì)胞膜成分的探索第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能思考結(jié)論結(jié)果方法科學(xué)家利用哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞，通過(guò)一定的方法制備出純凈的細(xì)胞膜，進(jìn)行化學(xué)分析。組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。脂質(zhì)類(lèi)型的確定脂質(zhì)分子在細(xì)胞膜中是如何排布的呢？不僅證明了脂質(zhì)的存在，而且還得出細(xì)胞膜中含有的脂質(zhì)類(lèi)型?；瘜W(xué)分析：排除甘油三酯化學(xué)常識(shí)：堿性條件下甘油三酯易分解，而細(xì)胞膜則相對(duì)穩(wěn)定第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能思考.討論

---對(duì)細(xì)胞膜成分的探索思考結(jié)論結(jié)果方法1925年，兩位荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德?tīng)栍帽獜娜说募t細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪展成單分子層。測(cè)得單層分子的面積為紅細(xì)胞表面積的2倍。磷脂雙分子層的推斷兩層磷脂分子又是如何排布的呢？推斷細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。S1S2第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能思考.討論

---對(duì)細(xì)胞膜成分的探索磷脂分子結(jié)構(gòu)式磷脂分子模型磷脂分子示意圖頭部(親水性)尾部(疏水性)磷脂分子組成脂質(zhì)的化學(xué)元素？第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能思考.討論

---對(duì)細(xì)胞膜成分的探索兩層磷脂分子的排布細(xì)胞外——水細(xì)胞內(nèi)——水細(xì)胞內(nèi)-水細(xì)胞外—水第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能思考.討論

---對(duì)細(xì)胞膜成分的探索思考結(jié)論結(jié)果方法1935年，英國(guó)學(xué)者丹尼利和戴維森研究了細(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。蛋白質(zhì)的推測(cè)蛋白質(zhì)分子又是如何排布的呢？推測(cè)細(xì)胞膜可能還附有蛋白質(zhì)。前提：人們已經(jīng)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。二細(xì)胞膜的成分P43

1.細(xì)胞膜的成分是什么？脂

質(zhì)：

50%蛋白質(zhì)：40%糖類(lèi)：2%～10%主要成分

2.蛋白質(zhì)在行使功能時(shí)起重要作用，細(xì)胞膜的功能越復(fù)雜，

蛋白質(zhì)的種類(lèi)和數(shù)量是越多。為什么？第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能脂質(zhì)蛋白質(zhì)糖類(lèi)50%40%2~10%磷脂最豐富蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者結(jié)構(gòu)與功能觀過(guò)渡：脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等成分是如何組成細(xì)胞膜的呢？膜蛋白？膜脂？第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索思考方法20世紀(jì)40年代，曾經(jīng)有學(xué)者推測(cè)脂質(zhì)兩邊各覆蓋著蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)分布方式的推測(cè)科學(xué)家是如何證明該推測(cè)是否正確的呢？蛋白質(zhì)磷脂蛋白質(zhì)第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索結(jié)論現(xiàn)象方法1959年，羅伯特森電鏡觀察?？吹搅思?xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)分布方式的證明細(xì)胞膜由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，中間亮層是脂質(zhì)分子，兩邊暗層是蛋白質(zhì)分子。研究發(fā)現(xiàn)：

1.暗帶是因?yàn)殡娮哟┩傅妮^少，明帶是因?yàn)殡娮哟┩傅妮^多。2.蛋白質(zhì)由于對(duì)電子的阻擋作用很大，透過(guò)樣品的電子較少；而脂雙層由于對(duì)電子阻擋作用很小，透過(guò)樣品的電子較多。第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索假說(shuō)：蛋白質(zhì)和脂雙層以靜電作用吸附在一起現(xiàn)象：電鏡“暗-明-暗”三層磷脂雙分子層夾在兩層蛋白質(zhì)之間，故為靜態(tài)模型假說(shuō)：脂雙層兩側(cè)吸附（覆蓋）著蛋白質(zhì)問(wèn)題：脂雙層和蛋白質(zhì)是怎樣結(jié)合（吸附）的模型（假說(shuō)）：膜都由“蛋白質(zhì)-磷脂-蛋白質(zhì)”三層構(gòu)成（蛋白質(zhì)和磷脂依靠靜電作用結(jié)合在一起）科學(xué)方法：提出假說(shuō)P44第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索質(zhì)疑

20世紀(jì)60年代以后，不少科學(xué)家對(duì)于細(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(zhǎng)、變形蟲(chóng)的變形運(yùn)動(dòng)這樣的現(xiàn)象都難以解釋。根的生長(zhǎng)變形蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索結(jié)論現(xiàn)象兩種顏色的熒光均勻分布細(xì)胞膜流動(dòng)性的發(fā)現(xiàn)小鼠細(xì)胞人細(xì)胞正在融合的細(xì)胞融合細(xì)胞剛?cè)诤系募?xì)胞一半發(fā)綠色熒光，另一半發(fā)紅色熒光融合細(xì)胞方法37℃40min細(xì)胞融合細(xì)胞融合綠色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白紅色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白這一實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)的其他實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性1970年熒光染料標(biāo)記同位素標(biāo)記法P51=？≠第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索蛋白質(zhì)鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中的發(fā)現(xiàn)隨著新的技術(shù)手段不斷運(yùn)用于細(xì)胞膜的研究，如冰凍蝕刻掃描電鏡技術(shù)的應(yīng)用，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)膜蛋白有的_____在脂質(zhì)雙分子層中的。鑲嵌第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索模型的提出1972年，辛格和尼科爾森提出了細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型想象空間：想象一個(gè)近似球形的細(xì)胞，其細(xì)胞膜的磷脂雙分子層的三維立體結(jié)構(gòu)。（閉眼想象2秒）細(xì)胞膜中含有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)成分分析磷脂雙分子層，且可能含有蛋白質(zhì)靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型流動(dòng)鑲嵌模型結(jié)構(gòu)推測(cè)模型建構(gòu)模型修正模型完善第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能三對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索科學(xué)理論的形成是一個(gè)科學(xué)精神、科學(xué)思維和技術(shù)手段結(jié)合下不斷修正與完善的過(guò)程。沃利奇于1975年提出晶格鑲嵌模型，他們認(rèn)為：在流動(dòng)的脂雙層中存在許多大小不同的剛度較大的彼此獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的脂質(zhì)“板塊”（有序結(jié)構(gòu)區(qū)）。……你提出的模型？四流動(dòng)鑲嵌模型的具體內(nèi)容第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能鑲在表面部分或全部嵌入貫穿糖被排布：細(xì)胞膜外表面特點(diǎn)：和蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白，或與脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂作用：與細(xì)胞表面識(shí)別、細(xì)胞間

信息傳遞等有密切關(guān)系磷脂雙分子層蛋白質(zhì)排布