1、第三章第三章 细胞的基本结构细胞的基本结构 我确信哪怕一个最简单的我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧。何智能电脑更精巧。引自翟引自翟中和院士等主编的中和院士等主编的细胞生物学细胞生物学 活活细胞的细胞的细胞膜具有选择透过性细胞膜具有选择透过性，染料台，染料台盼蓝盼蓝是细胞不需要的物质是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜不易通过细胞膜，所以所以活细胞没有被染色活细胞没有被染色。死细胞的细胞膜失去。死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞控制物质进出细胞的这一功能，台盼蓝能够通的这一功能，台盼蓝能够通过细胞膜进入到细胞中，所以死细胞能够被染过细胞
2、膜进入到细胞中，所以死细胞能够被染成蓝色。成蓝色。细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。1、将细胞与外界坏境分隔开、将细胞与外界坏境分隔开一、细胞膜的功能一、细胞膜的功能保障了细胞内部环境的相对稳定推测的原始海洋景观图推测的原始海洋景观图使细胞成为相对独立的系统2、控制物质进出细胞、控制物质进出细胞细胞膜的控制作用是细胞膜的控制作用是相对相对的的细胞膜细胞膜细胞外细胞外细胞内细胞内营养物质营养物质细胞内细胞内核酸等核酸等细胞不需要细胞不需要的物质的物质抗体、激素、抗体、激素、代谢废物代谢废物例如：有些病毒、细菌也能侵入细胞，使生物体
3、患病。例如：有些病毒、细菌也能侵入细胞，使生物体患病。功能特性：选择透过性功能特性：选择透过性细胞壁细胞壁1.1.分布：分布：2.2.成分：成分：3.3.功能功能4.4.性质：性质：无生物活性，是全透的无生物活性，是全透的植物、真菌及大多数原核细胞都有细胞壁植物、真菌及大多数原核细胞都有细胞壁植物植物-纤维素和果胶纤维素和果胶细菌细菌-肽聚糖肽聚糖支持和保护支持和保护为什么细胞壁不是植物细胞的边界？为什么细胞壁不是植物细胞的边界？细胞壁对进出细胞的物质没有选择性（即全透性），它不能保证细胞内部的稳定。细胞壁与细胞膜结构示意图细胞壁与细胞膜结构示意图 2 2、将小麦种子浸泡在红墨水中、将小麦种子
4、浸泡在红墨水中1010分钟后，取出剖开，发分钟后，取出剖开，发现胚为白色，胚乳现胚为白色，胚乳 为红色，这说明（）为红色，这说明（）胚成活，胚乳已经死亡胚成活，胚乳已经死亡 胚已经死亡，胚乳成活胚已经死亡，胚乳成活 胚和胚乳均成活胚和胚乳均成活 胚和胚乳均死亡胚和胚乳均死亡1、2017年高考题（全国卷）：年高考题（全国卷）：细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测（细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测（）3 3、进行细胞、进行细胞间间的信息交流的信息交流方式方式实例实例间接间接交流交流直接直接接触接触 形成形成通道通道 激素随血液将信息传递给靶细胞激素随血液将信息传递给靶细胞精子、卵细胞精子、
5、卵细胞之间的识别和结合之间的识别和结合高等植物通过高等植物通过胞间连丝胞间连丝交流信息交流信息例如：精子和卵细胞之间的例如：精子和卵细胞之间的识别识别和和结合结合相邻两个细胞之间形相邻两个细胞之间形成成通道通道，携带信息的，携带信息的物质通过通道进入另物质通过通道进入另一个细胞。例如，高一个细胞。例如，高等植物细胞之间通过等植物细胞之间通过胞间连丝胞间连丝相互连接，相互连接，也有信息交流的作用。也有信息交流的作用。（3 3）通过通过 传递信息传递信息细胞通道细胞通道（例如（例如胞间连丝胞间连丝）胞间连丝胞间连丝胞间连丝切片（黑枣）胞间连丝切片（黑枣）将细胞与外界环境分隔开将细胞与外界环境分隔开
6、控制物质进出控制物质进出细胞间的信息交流细胞间的信息交流种种方式：方式：（1 1）通过）通过化学化学物质物质传递传递（2 2）通过）通过细胞膜细胞膜直接直接接触接触传递传递（3 3）通过）通过细胞细胞通道（如胞间连丝）通道（如胞间连丝）传递传递细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的一、细胞膜的功能一、细胞膜的功能-选择透过性选择透过性小结：小结：用用500500多种化学物质对植物细胞的多种化学物质对植物细胞的通透性通透性进行了上万次进行了上万次实验。实验。二、对细胞膜成分的探索二、对细胞膜成分的探索）亲水头部亲水头部磷磷 酸酸脂肪酸脂肪酸疏水尾部疏水尾部实验：
7、科学家实验：科学家利用利用哺乳动物哺乳动物成熟成熟的红细胞的红细胞，制备出纯净的细胞膜，制备出纯净的细胞膜化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂磷脂含含量最多。量最多。排列方式的探究排列方式的探究1.1.将一个磷脂分子放进水当中，会沉将一个磷脂分子放进水当中，会沉到水底，还是悬浮在水中，或者是浮在水到水底，还是悬浮在水中，或者是浮在水面？面？2.2.磷脂分子的朝向又是怎样的呢？磷脂分子的朝向又是怎样的呢？提示：提示：水水 磷脂磷脂 浮在水面浮在水面水排列方式的探究排列方式的探究1.1.将一个磷脂分子放进水当中，会沉将一个磷脂分子
8、放进水当中，会沉到水底，还是悬浮在水中，或者是浮在水到水底，还是悬浮在水中，或者是浮在水面？面？2.2.磷脂分子的朝向又是怎样的呢？磷脂分子的朝向又是怎样的呢？浮在水面浮在水面水头部头部亲水，接触水面亲水，接触水面朝下朝下；尾部尾部疏水，远离水面疏水，远离水面朝上朝上。水排列方式的探究排列方式的探究3.3.假如我们从细胞膜中提取脂质放进水中，这么多的磷假如我们从细胞膜中提取脂质放进水中，这么多的磷脂分子又是怎么排布的呢？脂分子又是怎么排布的呢？浮在水面，头部向下，尾部向上，浮在水面，头部向下，尾部向上，以单分子以单分子层排列层排列水水空空气气排列方式的探究排列方式的探究19251925年，两位
9、荷兰科学家用丙酮（一种有机溶剂）从年，两位荷兰科学家用丙酮（一种有机溶剂）从人人成熟成熟的红细胞中提取脂质，在空气的红细胞中提取脂质，在空气水界面铺展成单水界面铺展成单分子层。测得：分子层。测得：S单分子层单分子层 =2S红细胞表面积红细胞表面积细胞膜中的磷脂分子必然排列为细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层连续的两层细胞细胞内外内外环境都是液体环境，那么在细胞膜中，环境都是液体环境，那么在细胞膜中，磷脂分子是如何排列的呢？磷脂分子是如何排列的呢？排列方式的探究排列方式的探究亲水的亲水的“头部头部”与水接触，与水接触，疏水的疏水的“尾巴尾巴”远离水远离水磷脂分子在水中能自发地形成双分磷脂分子
10、在水中能自发地形成双分子层，你如何解释这一现象子层，你如何解释这一现象?由此，由此，你能否就细胞膜是由磷脂双分子层你能否就细胞膜是由磷脂双分子层构成的原因作出分析构成的原因作出分析?由于磷脂分子有亲水的由于磷脂分子有亲水的“头部头部”和疏水的和疏水的“尾部尾部”,在水在水溶液中溶液中,朝向水的是头部朝向水的是头部,尾部受水的排斥尾部受水的排斥。当磷脂分子的。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时内外两侧均是水环境时,磷脂分子的尾部相对排列在内侧磷脂分子的尾部相对排列在内侧,头部则分别朝向两侧水的环境头部则分别朝向两侧水的环境,形成磷脂双分子层。细胞形成磷脂双分子层。细胞的内外环境都是的内外环境都是水
11、溶液水溶液,所以细胞膜磷脂分子的头部向着所以细胞膜磷脂分子的头部向着膜的内外两侧而尾部相对排在内侧膜的内外两侧而尾部相对排在内侧,形成形成磷脂双分子层。磷脂双分子层。讨论讨论在水中形成的磷脂分子层在水中形成的磷脂分子层如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布磷脂分子将会如何分布?如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中,磷脂磷脂的头部将与水接触的头部将与水接触,尾部与苯接触尾部与苯接触,磷脂分子分布磷脂分子分布成单层。成单层。讨论讨论因此丹尼利和戴维森因此丹尼利和戴维森推测推测细胞膜除细胞膜除含脂质分含脂质
12、分子外，可能还附有蛋白质子外，可能还附有蛋白质。磷脂磷脂少量少量胆固醇胆固醇（动物细胞膜）（动物细胞膜）在细胞膜行使功能时起重要作用。在细胞膜行使功能时起重要作用。功能越复杂的细胞膜，蛋白质功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类种类和和数量数量越多越多 细胞膜的组成成分细胞膜的组成成分无法解释细胞的生长、无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动变形虫的变形运动三、对细胞膜结构的探索三、对细胞膜结构的探索资料2：19701970年年细胞融合实验：细胞融合实验：融合细胞融合细胞细胞细胞融合融合373740min40min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
13、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，这一实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性。时间：1972年人物：辛格和尼科尔森提出：生物膜的流动镶嵌模型资料3：流动镶嵌模型四四.流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容(1)(1)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。磷脂双分磷脂双分子层子层是膜的是膜的基本支架基本支架，其内部是磷脂分子的，其内部是磷脂分子的疏水疏水端，水溶性分端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有子或离子不能自由通过，因此具有屏障屏障作用。作用。(2)
14、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脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。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。结构特点结构特点细胞膜的细胞膜的外表面外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成的还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成的糖蛋白糖蛋白，或，或与脂质结合形成的与脂质结合形成的糖脂糖脂，这些，这些糖类分子叫作糖被糖类分子叫作糖被(glycocalyx)(glycocalyx)。糖被在。糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。例如，糖被与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、细胞细胞表面的识别、细胞间的信
15、息传递间的信息传递等功能有密切关系。等功能有密切关系。磷脂分子磷脂分子蛋白质蛋白质糖蛋白糖蛋白磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂分子磷脂分子观察下图思考讨论糖被糖被糖脂糖脂（1）图中名称：名称：地位：地位：特点：特点：磷脂双分子层磷脂双分子层具有屏障作用，磷脂分子可以侧向自由移动具有屏障作用，磷脂分子可以侧向自由移动（2）图中名称：名称：蛋白质分子蛋白质分子存在形态：镶，嵌，贯穿特点大多数蛋白质可以运动。大多数蛋白质可以运动。（3）图中作用作用名称与细胞识别、细胞间的信息传递等有关与细胞识别、细胞间的信息传递等有关（4）生物膜的结构特性：流动性主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜主要表现为
16、构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。中的蛋白质大多也能运动。（5）生物膜的功能特性：选择透过性糖被细胞膜上糖类分子，与蛋白质分子结合成与蛋白质分子结合成糖糖蛋白（如蛋白（如 ），与脂质结合成，与脂质结合成糖脂（如糖脂（如 ）位于细胞膜位置科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验否定，取决于它是
17、否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。结果相吻合。科学方法科学方法提出假说提出假说1.1.如图为细胞膜结构模型示意图，表示如图为细胞膜结构模型示意图，表示构成细胞膜的物质，下列叙述错误的是（）构成细胞膜的物质，下列叙述错误的是（）A A是糖蛋白是糖蛋白 B B是磷脂双分子层是磷脂双分子层 C C细胞膜结构中只有具有流动性细胞膜结构中只有具有流动性 D D细胞膜的功能主要与的种类和数量有关细胞膜的功能主要与的种类和数量有关C反馈训练反馈训练 2.2.下列叙述中，不属于细胞膜功能的是（）下列叙述中，不属于细胞膜功能的是（）A A控制物质进出细胞控制物质进出细胞B B进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流C C将细胞与外界环境隔开将细胞与外界环境隔开D D控制细胞内物质的合成控制细胞内物质的合成D
