1、细胞核细胞核细胞质细胞质细胞膜细胞膜问题探讨：问题探讨：P40P40台盼蓝染色后的细胞台盼蓝染色后的细胞活细胞活细胞死细胞死细胞 鉴别动物细胞是鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。而活细胞不会着色。讨论讨论1.1.为什么活细胞不能被为什么活细胞不能被 染色，而死细胞能被染色，而死细胞能被 染色？染色？2.2.据此推测，细胞膜应据此推测，细胞膜应 该有什么功能？该有什么功能？参考答案：参考答案：1.1.动物活细胞的细胞膜具有动物活细胞的细胞膜具有选择透过性选择透过性，不，不 允许台盼蓝（有毒）
2、进入；而死细胞的细允许台盼蓝（有毒）进入；而死细胞的细 胞膜胞膜失去失去了选择透过性，故被染色。了选择透过性，故被染色。2.2.据此推测，细胞膜应该有据此推测，细胞膜应该有控制物质进控制物质进 出出细胞的功能。细胞的功能。一个系统总有它的边界一个系统总有它的边界国家的边界：国家的边界：边防线等边防线等人体的边界：人体的边界：皮肤和黏膜皮肤和黏膜细胞的边界：细胞的边界：细胞膜细胞膜原始地球环境 膜的出现膜的出现至关重要，它至关重要，它将生命物质与将生命物质与外界环境外界环境分隔分隔开开，产生了原，产生了原始细胞，成为始细胞，成为相对独立相对独立的系的系统，保障了细统，保障了细胞内部环境的胞内部环
3、境的相对稳定相对稳定。小分子小分子无无机物机物 小分子小分子有有机物机物 大大分子分子有有机物机物 多多分子体系（分子体系（出现膜出现膜）原始生命原始生命生命诞生于原始海洋生命诞生于原始海洋 非常薄，厚度约非常薄，厚度约2nm2nm（1 1纳米纳米=10=10-9-9米）米），磷脂双分子层磷脂双分子层为基本骨架，为基本骨架，蛋白质蛋白质镶嵌其中。镶嵌其中。细胞需要的细胞需要的营养物质营养物质可以进入，可以进入，有害物质有害物质不容不容易进入；细胞产生易进入；细胞产生废物废物要排出细胞外，要排出细胞外，有用成分有用成分不不会流失。会流失。例例1.1.内分泌细胞与靶细胞内分泌细胞与靶细胞激素与靶细
4、胞激素与靶细胞受体受体结合结合2 2）卵子识别同种生物的精子进）卵子识别同种生物的精子进 行受精；行受精；细胞识别细胞识别是指生物细胞对是指生物细胞对同种和异种细胞同种和异种细胞的认的认识，对识，对自身和异己物质自身和异己物质的鉴别。的鉴别。与膜结合的信号分子与膜结合的信号分子3 3）免疫系统如白细胞识别入）免疫系统如白细胞识别入 侵外来的细菌；侵外来的细菌；相邻两个细胞的相邻两个细胞的细胞膜细胞膜接触，信息从一个细胞接触，信息从一个细胞通过通过信号分子信号分子与与受体受体结合传递给另一个细胞。结合传递给另一个细胞。1 1）神经细胞之间的信息传递；）神经细胞之间的信息传递；高等植物细胞通过胞间
5、连丝（通道）交流信息高等植物细胞通过胞间连丝（通道）交流信息小结：小结：信息交流的意义信息交流的意义1 1）使多细胞生物保持使多细胞生物保持功能的协调功能的协调，作为，作为 一个一个整体整体完成生命活动；完成生命活动；2 2）确保确保同种同种生物的精子和卵细胞才能结生物的精子和卵细胞才能结 合，维持物种的稳定；合，维持物种的稳定；3 3）能够能够识别识别外来病毒、病菌的入侵，发外来病毒、病菌的入侵，发 挥挥免疫功能免疫功能，维持机体健康。，维持机体健康。多细胞生物若无信息交流，生物多细胞生物若无信息交流，生物体不可能作为一个体不可能作为一个整体整体完成生命活动完成生命活动 细胞膜的功能由它的细
6、胞膜的功能由它的成分成分的的结构结构决定的。决定的。细胞膜非常细胞膜非常薄薄，人们对细胞膜化，人们对细胞膜化学学成分成分与与结构结构的认识经历了很长的时的认识经历了很长的时间。间。对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程背景：背景：细胞膜非常细胞膜非常薄薄，只有，只有2nm2nm，不，不容易观察；且有容易观察；且有多种多种成分，不易分离。成分，不易分离。为什么生物膜能够控制物质的为什么生物膜能够控制物质的进出？这与生物膜的结构有什么关系？进出？这与生物膜的结构有什么关系？要求：要求：了解科学探索的艰辛，理解科学了解科学探索的艰辛，理解科学家的实验设计的思路与方法。家的实验设计的思路与方法。
7、思考思考 讨论讨论 对细胞膜成分的探索对细胞膜成分的探索 1895 1895年，欧文顿用年，欧文顿用500500多种多种化学物质，对植物化学物质，对植物细胞的通透性进行了细胞的通透性进行了上万次上万次实验，发现凡是实验，发现凡是溶于脂溶于脂质质的物质很的物质很容易透过容易透过植物的细胞膜；反之亦然。植物的细胞膜；反之亦然。推测：推测：细胞膜由细胞膜由脂质脂质组成的。组成的。20 20世纪初，科学家将膜从世纪初，科学家将膜从哺乳动物成熟的红哺乳动物成熟的红细胞细胞中分离出来。化学鉴定与分析表明，膜的主中分离出来。化学鉴定与分析表明，膜的主要成分是要成分是脂质脂质和和蛋白质蛋白质。1925 192
8、5年，荷兰科学家用丙酮从人的红细胞膜中年，荷兰科学家用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气提取脂质，在空气水界面上铺成水界面上铺成单层单层分子，测分子，测得单层分子的面积恰为红细胞膜表面积的得单层分子的面积恰为红细胞膜表面积的2 2倍倍。推断：推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列成细胞膜中的磷脂分子必然排列成两层两层。19351935年，丹尼尔和戴维森，细胞膜中还有年，丹尼尔和戴维森，细胞膜中还有蛋白质蛋白质。磷脂分子在水磷脂分子在水空气界面中以及水溶液中的排布方式？空气界面中以及水溶液中的排布方式？对生物膜结构的探索历程亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部 磷脂是一种由磷脂是一种由甘油、磷酸（头部）
9、甘油、磷酸（头部）及及脂肪酸脂肪酸（尾部）（尾部）组成的分子，磷酸组成的分子，磷酸“头头”部是部是亲水亲水的，的，脂肪酸脂肪酸“尾尾”部是部是疏水疏水的。的。磷脂分子结构式磷脂分子结构式在水中形成的在水中形成的磷脂双分子层磷脂双分子层模式图模式图亲水性头部亲水性头部疏疏水水性性尾尾部部亲水性头部亲水性头部讨论：讨论：P42P42水水空气空气A水水空气空气B水水空气空气C水水空气空气D在空气一侧头部（亲水性）向水面，选在空气一侧头部（亲水性）向水面，选A。磷脂置于苯和水中磷脂置于苯和水中,当苯挥发完以后当苯挥发完以后,磷脂磷脂分子分布散乱分子分布散乱,经过推挤经过推挤,磷脂分子排列成了磷脂分子排
10、列成了单单层层,而且其磷酸基团的极性而且其磷酸基团的极性头部都浸入水中头部都浸入水中。4.4.将磷脂分子置于水将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂分子苯的混合溶剂中，磷脂分子 将会如何分布？将会如何分布？3.3.磷脂分子在水中能自发地形成双分子层，你如磷脂分子在水中能自发地形成双分子层，你如 何解释这一现象？由此，你能否就细胞膜是由何解释这一现象？由此，你能否就细胞膜是由 磷脂双分子层构成的原因作出分析？磷脂双分子层构成的原因作出分析？因为磷脂分子有一个因为磷脂分子有一个亲水头部亲水头部和和疏水尾部疏水尾部,疏水尾巴要聚集到一起疏水尾巴要聚集到一起,这就是疏水作用这就是疏水作用,这就这就使得
11、亲水的头在外与水接触使得亲水的头在外与水接触,疏水的尾巴聚在里疏水的尾巴聚在里头头,形成形成稳定的稳定的双分子层结构。双分子层结构。细胞的原始模型细胞的原始模型磷脂分子在磷脂分子在水水空气空气、水中水中的分布的分布自发形成双分子层自发形成双分子层二、对细胞膜结构的探索二、对细胞膜结构的探索 对细胞膜的成分的研究发现，其主要成对细胞膜的成分的研究发现，其主要成分是由分是由脂质脂质（50%50%）和和蛋白质蛋白质（40%40%）组成，组成，还有少量的还有少量的糖类糖类（2%10%2%10%）。）。组成细胞膜的脂质中，组成细胞膜的脂质中，磷脂磷脂最丰富，还最丰富，还有少量的有少量的胆固醇胆固醇。功能
12、越复杂的细胞膜，蛋白质的功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类种类和和数量数量就越多。就越多。脂质和蛋白质等成分是脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？如何组成细胞膜的呢？2020世纪世纪5050年代，电子显微年代，电子显微镜诞生。镜诞生。19591959，罗伯特森在，罗伯特森在电镜下看到细胞膜的电镜下看到细胞膜的暗暗亮亮暗暗三层结构，提出生物三层结构，提出生物膜是由膜是由“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋蛋白质白质”的三层结构构成的的三层结构构成的静静态态统一结构。称之为统一结构。称之为单位膜单位膜模型。模型。不足之处：不足之处：将细胞膜描述为将细胞膜描述为静态静态的统一结构，的统一结构，不能解释以下例子
13、。不能解释以下例子。例例1 1：变形虫（单细胞）的运动变形虫（单细胞）的运动静态静态的统一结构不能解释变形虫的运动。的统一结构不能解释变形虫的运动。例例2 2：白细胞吞噬病菌过程白细胞吞噬病菌过程荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 19701970年，年，Larry FryeLarry Frye等人将人和鼠的细等人将人和鼠的细胞膜用不同荧光染料标记膜蛋白，然后融胞膜用不同荧光染料标记膜蛋白，然后融合，杂种细胞一半发合，杂种细胞一半发红色红色荧光，另一半发荧光，另一半发绿色绿色荧光，放置一段时间后两种荧光荧光，放置一段时间后两种荧光均匀均匀分布分布。结论：细胞膜
14、具有结论：细胞膜具有流动性流动性。小结：对生物膜结构的探索历程小结：对生物膜结构的探索历程19701970年荧光标记人鼠细胞融合显示细胞膜年荧光标记人鼠细胞融合显示细胞膜 具有具有流动性流动性 1919世纪末欧文顿推测膜由世纪末欧文顿推测膜由脂质脂质组成组成2020世纪初化学分析得知膜主要成分是世纪初化学分析得知膜主要成分是脂质脂质和和蛋白质蛋白质19251925年证明细胞膜中的磷脂分子是年证明细胞膜中的磷脂分子是双层双层的的19591959年电镜观察推测细胞膜为三层年电镜观察推测细胞膜为三层静态统一结构静态统一结构探究成分探究成分探究结构探究结构探究结探究结构特点构特点6060年代观察年代观
15、察蛋白质蛋白质在脂质中的在脂质中的不均等分布不均等分布的基本内容的基本内容 19721972年，辛格和尼科尔森年，辛格和尼科尔森1 1.磷脂双分子层磷脂双分子层是膜的基本支架，具有是膜的基本支架，具有屏障屏障作用；作用；3.3.具有具有流动流动性，磷脂分子性，磷脂分子侧向自由移动侧向自由移动，蛋白，蛋白 质大多数也能运动。对细胞完成质大多数也能运动。对细胞完成运输、生长、运输、生长、分裂、运动分裂、运动等功能非常重要。等功能非常重要。结构特点：结构特点：1.1.具有一定的具有一定的流动性流动性（1 1）磷脂双分子层磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性；是轻油般的流体，具有流动性；（2 2）大
16、多数的）大多数的蛋白质分子蛋白质分子也是可以运动的。也是可以运动的。2.2.内外内外不对称性不对称性（1 1）磷脂内外两层所含的）磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量蛋白质种类和数量不同；不同；（2 2）糖蛋白或糖脂分布在膜的）糖蛋白或糖脂分布在膜的外表面。外表面。进一步研究发现：进一步研究发现：蛋白质可与糖类结合成蛋白质可与糖类结合成糖蛋白糖蛋白，糖类与脂，糖类与脂质结合成质结合成糖脂糖脂，这些糖类分子叫作，这些糖类分子叫作糖被糖被。糖被。糖被与与细胞识别细胞识别、信息传递信息传递等密切相关。等密切相关。想象空间想象空间 发挥空间想象力，想象一个发挥空间想象力，想象一个近似球形近似球形的细胞，
17、的细胞，其细胞膜的磷脂双分子层的三维立体结构。其细胞膜的磷脂双分子层的三维立体结构。成分：成分：纤维素纤维素 和和果胶果胶功能：功能：支持和保护支持和保护特点：特点：全通透性全通透性 细胞壁细胞壁没有生命，没有生命，不属于原生质；不属于原生质；不属于细胞的边界。不属于细胞的边界。易错：易错：细胞的细胞的结构结构特点：具有流动性；特点：具有流动性；细胞的细胞的功能功能特性：选择透过性。特性：选择透过性。1.1.在组成细胞膜的脂质中，最丰富的是：在组成细胞膜的脂质中，最丰富的是：A.A.脂肪脂肪 B.B.固醇固醇 C.C.磷脂磷脂 D.D.维生素维生素D D2.2.细胞膜的成分中起支架作用和细胞识
18、别作用的细胞膜的成分中起支架作用和细胞识别作用的 物质分别是：物质分别是：A.A.淀粉和纤维素淀粉和纤维素 B.B.纤维素和果胶纤维素和果胶 C.C.磷脂和糖蛋白磷脂和糖蛋白 D.D.蛋白质和磷脂蛋白质和磷脂【思路分析思路分析】组成细胞膜的成分中，一般组成细胞膜的成分中，一般磷脂磷脂含量最多，含量最多，起支架作用；蛋白质含量次之，与膜的功能密切相关；起支架作用；蛋白质含量次之，与膜的功能密切相关；糖蛋白糖蛋白含量很少，分布于细胞的外表面，在细胞识别含量很少，分布于细胞的外表面，在细胞识别过程中起重要作用。过程中起重要作用。C CC C3.3.将紫色水萝卜的根切成的小块放入清水中将紫色水萝卜的根
19、切成的小块放入清水中 ，清水的颜色没有明显的变化，若把紫色，清水的颜色没有明显的变化，若把紫色 水萝卜的根水萝卜的根 切成的小块放入沸水中，水切成的小块放入沸水中，水 变成其原因是变成其原因是 A.A.沸水破坏细胞壁的结构沸水破坏细胞壁的结构 B.B.水温升高，色素溶解度增大水温升高，色素溶解度增大 C.C.沸水破坏了细胞膜和液泡膜，使其丧沸水破坏了细胞膜和液泡膜，使其丧 失控制物质进出的功能失控制物质进出的功能 D.D.沸水使反应加快沸水使反应加快C C4.4.将小麦种子浸泡在红墨水中将小麦种子浸泡在红墨水中1010分钟后，分钟后，取出剖开，发现胚为白色，胚乳为红色，取出剖开，发现胚为白色，胚乳为红色，这说明：这说明：A.A.胚成活，胚乳已死亡胚成活，胚乳已死亡 B.B.胚已死亡，胚乳成活胚已死亡，胚乳成活 C.C.胚和胚乳均成活胚和胚乳均成活 D D.胚胚和胚乳均死亡和胚乳均死亡A A
