1、第第1 1节节 细胞膜的结构和功能细胞膜的结构和功能 鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。胞不会着色。讨论讨论 1 1为什么活细胞不能被染色，而死细胞为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？能被染色？2 2据此推测，细胞膜作为细胞的边界，据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么应该具有什么功能？功能？一一、细胞膜细胞膜的功能的功能1.1.将细胞与外界环境分隔开将细胞与外界环境分隔开。推测的原始推测的原始海洋景观图海洋景观图2.2.控制物质进出细胞控制物质进出细胞。3
2、.3.进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流。海洋中的生物进行繁殖时，将精子和卵细胞排到水中，海水中有很海洋中的生物进行繁殖时，将精子和卵细胞排到水中，海水中有很多生物的精子和卵细胞，为什么只有同种生物的精子和卵细胞结合呢？多生物的精子和卵细胞，为什么只有同种生物的精子和卵细胞结合呢？蜜蜂为植物传粉时，是不分植物的种类的，雌蕊的柱头上有多种不蜜蜂为植物传粉时，是不分植物的种类的，雌蕊的柱头上有多种不同植物的花粉，但只有同种物的花粉能萌发出花粉管，为什么？同植物的花粉，但只有同种物的花粉能萌发出花粉管，为什么？胞间连丝通道传递通道传递胞间连丝胞间连丝 向高等植物的一个细胞中注入荧光染料向高等植
3、物的一个细胞中注入荧光染料(能发出荧光的染料能发出荧光的染料)，则染料，则染料迅速扩散到相邻的细胞内。迅速扩散到相邻的细胞内。18951895年年，英国科学家欧文顿（，英国科学家欧文顿（E.OvertonE.Overton）实验。）实验。不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜细胞膜通过通过上述实验上述实验，你，你会做出会做出什么样的推测？什么样的推测？细胞膜细胞膜中中含有脂质含有脂质。二二、对细胞膜成分的探索、对细胞膜成分的探索 科学家利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的科学家利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析，得知组成
4、细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，细胞膜，进行化学分析，得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，一其中磷脂含量最多。一其中磷脂含量最多。为什么用哺乳动物的红细胞能制备出纯净的细胞膜呢为什么用哺乳动物的红细胞能制备出纯净的细胞膜呢？因为哺乳动物因为哺乳动物成熟的成熟的红细胞红细胞没有没有细胞核和众多的细胞器。细胞核和众多的细胞器。亲水亲水疏水疏水多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。他们由此推断：他们由此推断：1925 1925年，两位荷兰科学家戈特（年，两位荷兰科学家戈特（E.G
5、onerE.Goner）和格伦德尔（）和格伦德尔（F.Grendel)F.Grendel)用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气水界面上铺成单分子层，测水界面上铺成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞的表面积的得单层分子的面积恰为红细胞的表面积的2 2倍。倍。1935 1935年，英国学者丹尼利年，英国学者丹尼利(J.F.Danielli)(J.F.Danielli)和戴维森和戴维森(H.Davson)(H.Davson)研究研究了细胞膜的张了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油一水界面的表面力。他们发现细胞的表面张力明显低于油一水界面的表面张力。
6、张力。由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低，因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋降低，因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。白质。脂质脂质蛋白质蛋白质 糖类糖类细胞膜的细胞膜的化学成分化学成分大约占大约占50%50%大约占大约占40%40%大约大约2%10%2%10%细胞膜的细胞膜的化学成分化学成分 蛋白质蛋白质在细胞膜行使在细胞膜行使功能时起重要作用，因此功能功能时起重要作用，因此功能越复杂越复杂的细胞膜，的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多蛋白质的种类和数量越多。三、
7、对细胞膜结构的探索三、对细胞膜结构的探索 20 20世纪世纪4040年代，曾经有学者推测脂质两边各覆盖年代，曾经有学者推测脂质两边各覆盖着着蛋白质。蛋白质。1959 1959年，罗伯特森（年，罗伯特森（J.D.RobertsonJ.D.Robertson）在电镜下看到膜清晰的暗）在电镜下看到膜清晰的暗亮亮暗的三层结构，他结合学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的暗的三层结构，他结合学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说假说：所有的细胞所有的细胞膜膜都由都由蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质三层结构构成三层结构构成，电镜下电镜下看看到到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是的中间的亮层是脂质分子，两
8、边的暗层是蛋白质蛋白质分子。分子。他他把细胞膜把细胞膜描述为静态的统一结构。描述为静态的统一结构。对罗伯特森模型的质疑：对罗伯特森模型的质疑：不少科学家不少科学家对于细胞膜是静态的观点提出质疑对于细胞膜是静态的观点提出质疑：如果是这样，细：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都样的现象都难以难以解释。解释。2020世纪世纪6060年代以后，人们对这一模型的异议增加了。年代以后，人们对这一模型的异议增加了。19701970年，细胞融合实验：年，细胞融合实验：融合细胞融合细胞细胞细胞融合融合3
9、7374040minmin正在融合正在融合的细胞的细胞红色荧光红色荧光染料标记染料标记膜蛋白膜蛋白绿色荧光绿色荧光染料标记染料标记膜蛋白膜蛋白人细胞人细胞小鼠细胞小鼠细胞 这一实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性。这一实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性。在在新的观察和实验证据的基础上，又有学者提出了一些关于细胞新的观察和实验证据的基础上，又有学者提出了一些关于细胞膜的分子结构模型。其中，膜的分子结构模型。其中，19721972年，辛格年，辛格（S.J.SingerS.J.Singer)和尼科尔森和尼科尔森（G G.NicolsonNicolson)提出的流动镶嵌模型为
10、大多数人所接受。提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。四、流动镶嵌模型的基本内容四、流动镶嵌模型的基本内容 细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。是是膜的膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。蛋白质分子以不同发方式镶嵌在磷脂双分子层过，因此具有屏障作用。蛋白质分子以不同发方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的中：有的 在磷脂双分子层表面，有的部分或全部在磷脂双分子层表面，有的部分或全部 磷脂双分磷脂双分子层中，有的子层中，有的 整个磷脂双分子层。这
11、些蛋白质分子在物质运输等整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。方面具有重要作用。磷脂双分子层磷脂双分子层镶镶嵌入嵌入贯穿于贯穿于 细胞膜细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多蛋白质大多也能运动。细胞膜的流动也能运动。细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。细胞细胞膜膜的的流动性流动性 对对细胞膜的深入研究发现，细胞膜的外表面还有糖类分子，
12、它和蛋细胞膜的深入研究发现，细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖叫作糖被。被。糖糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。例如，糖被与细胞表面的被在细胞生命活动中具有重要的功能。例如，糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。五、糖被五、糖被1.1.任何一种细胞都任何一种细胞都有细胞膜，组成细胞膜的有细胞膜，组成细胞膜的成分是成分是 A.A.脂质脂质 B.B.蛋白质蛋白质 C.C.脂质和糖类脂质和糖类 D.D.脂质、蛋白质
13、和少量脂质、蛋白质和少量糖类糖类D练一练练一练2 2.多细胞生物体内实现各个细胞间的功能协调依赖于多细胞生物体内实现各个细胞间的功能协调依赖于 A.A.细胞间的物质和能量交换细胞间的物质和能量交换 B.B.细胞间的信息交流细胞间的信息交流 C.C.细胞间的物质交换细胞间的物质交换 D.D.细胞间物质和能量的交换以及信息的交流细胞间物质和能量的交换以及信息的交流D3 3.据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D D等物质较容等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为易优先通过细胞膜，这是因为 A.A.细胞膜具有一定流动性细胞膜具有一定流动性 B.B.细胞膜是选择透过性细胞膜是选择透过性 C.C.细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架 D.D.细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子C C4 4.变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的 A.A.保护作用保护作用 B.B.流动性流动性 C.C.主动运输主动运输 D.D.选择透过性选择透过性 B B
