【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(kāi)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(kāi)，使細(xì)胞成為_(kāi)__________的系統(tǒng)。相對(duì)獨(dú)立膜的出現(xiàn)是生命起源過(guò)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(wú)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(wú)機(jī)鹽、氨基酸、葡萄糖等。細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性，控制作用是相對(duì)的。營(yíng)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(wèn)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(guò)性，臺(tái)盼藍(lán)染料是細(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，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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(shuō)：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(wàn)次實(shí)驗(yàn)。二.細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)提出假說(shuō)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(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析,還是通過(guò)膜成分的提取和檢測(cè)？從生理功能上入手，通過(guò)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(wú)細(xì)胞壁，細(xì)胞容易吸水漲破；②無(wú)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?tīng)枌?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(shuō)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(guò)樣品少亮帶脂雙層對(duì)電子阻擋作用小電子透過(guò)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(chóng)運(yùn)動(dòng)細(xì)胞生長(zhǎng)草履蟲(chóng)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(chóng)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(kāi)，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(shuō)明：

。紅綠熒光蛋白最終均勻分布說(shuō)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(guò)，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(guò)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(guò)通道蛋白通過(guò)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(guò)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(guò)性的基礎(chǔ)，只有膜具有流動(dòng)性，才能表現(xiàn)出選擇透過(guò)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)