1、第二章第二章 细胞的结构细胞的结构第二节第二节 细胞膜控制细胞与细胞膜控制细胞与周围环境的联系周围环境的联系细胞膜也称质膜细胞膜也称质膜细胞膜有什么功能？细胞膜有什么功能？一、细胞膜具有选择透性一、细胞膜具有选择透性功能特点功能特点半透膜：具有一定大小的孔径，水等半透膜：具有一定大小的孔径，水等小分子和离子可以通过，而蛋白质淀小分子和离子可以通过，而蛋白质淀粉等大分子无法通过。粉等大分子无法通过。组别组别AB透析袋内透析袋内淀粉溶液淀粉溶液葡萄糖溶液葡萄糖溶液烧杯内烧杯内蒸馏水蒸馏水+碘碘-碘化钾溶液碘化钾溶液蒸馏水蒸馏水12小时后小时后取蒸馏水取蒸馏水+本尼迪特本尼迪特（水浴加热）（水浴加热
2、）现象现象烧杯水烧杯水没变化没变化，透析袋内，透析袋内淀粉溶液变淀粉溶液变蓝色蓝色出现出现红黄色沉淀红黄色沉淀结论：葡萄糖分子和碘可以通过透析膜，而淀粉分子无法通过。透析膜具有半透性。结论：葡萄糖分子和碘可以通过透析膜，而淀粉分子无法通过。透析膜具有半透性。推论：推论：细胞膜细胞膜对物质的进出具有对物质的进出具有选择透性选择透性。一、细胞膜具有选择透性一、细胞膜具有选择透性功能特点功能特点选择透性：细胞膜可以控选择透性：细胞膜可以控制制物质进出物质进出，选择性地，选择性地吸吸收营养物质收营养物质和和排出代谢产排出代谢产物物，保持细胞内生化反应，保持细胞内生化反应有序进行。有序进行。细胞膜为什么
3、具有这样的功能？什么样的结构决定了它具有细胞膜为什么具有这样的功能？什么样的结构决定了它具有这样的功能？这样的功能？脂溶性物质脂溶性物质 非脂溶性物质非脂溶性物质 时间：时间：1919世纪末（世纪末（18951895年年）实）实验：欧文顿验：欧文顿(E.Overton)(E.Overton)用用500500多种化学物质对植物细胞多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，发现：的通透性进行上万次实验，发现：脂质脂质更容易通过细胞膜。更容易通过细胞膜。资料一：欧文顿实验资料一：欧文顿实验根据实验现象根据实验现象,你对膜化学成分的认识得出什么结论你对膜化学成分的认识得出什么结论?二、细胞膜的结构
4、二、细胞膜的结构脂肪酸脂肪酸分子具有分子具有亲脂性亲脂性；磷酸磷酸分子具有分子具有亲水性亲水性。磷脂分子是一端亲脂而另一端亲水的两性分子。磷脂分子是一端亲脂而另一端亲水的两性分子。二、细胞膜的成分二、细胞膜的成分主要由磷脂和蛋白质构成主要由磷脂和蛋白质构成头部头部（亲水）（亲水）尾部尾部（疏水）（疏水）1.1.磷磷脂脂脂肪酸脂肪酸甘油甘油磷磷酸酸(P)(P)胆碱（胆碱（N)N)7根据磷脂分子的特点，请推测：根据磷脂分子的特点，请推测：在水在水空气介面，磷脂分子是如何排列的？空气介面，磷脂分子是如何排列的？8细胞内外均为液体的环境，请你设想细胞膜上磷脂分子应怎样排列？细胞内外均为液体的环境，请你
5、设想细胞膜上磷脂分子应怎样排列？二、细胞膜的结构二、细胞膜的结构细胞膜的基本骨架细胞膜的基本骨架磷脂双分子层磷脂双分子层19251925年年,戈特戈特(E.Gorter)(E.Gorter)和格兰德尔和格兰德尔(F.Grendel)(F.Grendel)用有机溶剂抽提了人红细胞用有机溶剂抽提了人红细胞细胞膜的脂质成分后细胞膜的脂质成分后,将其铺展在水面将其铺展在水面,测出其面积约为所有红细胞表面积的测出其面积约为所有红细胞表面积的2 2倍倍,并推测细胞膜由双层脂质分子构成。并推测细胞膜由双层脂质分子构成。资资料二料二得出结论：得出结论：细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层细胞膜中的脂质分子排列为
6、连续的两层 科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被会被蛋白酶蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质能专一地分解蛋白质的物质)分解。分解。根据实验现象根据实验现象,你对膜化学成分在种类上认识是否还有新的结论你对膜化学成分在种类上认识是否还有新的结论?得出结论：得出结论：资资料三料三细胞膜中有蛋白质存在细胞膜中有蛋白质存在随后随后,丹尼利丹尼利(J.Danielli)(J.Danielli)和戴维森和戴维森(H.Davson)(H.Davson)发现细胞膜的表面张发现细胞膜的表面张力比油力比油-水界面的张力低得多水界面的张力低
7、得多,推测出膜中含有蛋白质推测出膜中含有蛋白质,从而提出了从而提出了“蛋蛋白质一脂质一蛋白质白质一脂质一蛋白质”的的“三明治三明治”模型模型，认为细胞膜是由双层脂质分认为细胞膜是由双层脂质分子及其内外表面附着的蛋白质共同构成子及其内外表面附着的蛋白质共同构成.19591959年年,罗伯逊罗伯逊(.DR(.DR小小)根据电镜超薄切片根据电镜超薄切片中细胞膜展现的中细胞膜展现的暗暗-亮亮-暗三条暗三条带带,推测推测两边暗的条带是蛋白质两边暗的条带是蛋白质,中间亮的部分是脂双层分子。罗伯逊在中间亮的部分是脂双层分子。罗伯逊在“三明治三明治”模型模型的基础上提出了单位膜模型的基础上提出了单位膜模型,推
8、断所有的生物膜都由蛋白质推断所有的生物膜都由蛋白质-脂质一蛋白质构成脂质一蛋白质构成。蛋白质位于细胞膜的什么位置？是怎样分布的？蛋白质位于细胞膜的什么位置？是怎样分布的？资资料四料四细胞膜是静态的吗？细胞膜是静态的吗？如何解释细胞大小如何解释细胞大小的变化？的变化？2020世纪初，人们通过研究发现，构成蛋白质的世纪初，人们通过研究发现，构成蛋白质的2020种氨基酸的侧链有的是亲水的，种氨基酸的侧链有的是亲水的，也有的是疏水的。也有的是疏水的。结论：蛋结论：蛋白质分白质分子也有水溶性和脂溶性部分子也有水溶性和脂溶性部分 蛋白质分子表面基团，有的全部都是亲水的或疏水的，有的部分是亲水的而另一蛋白质
9、分子表面基团，有的全部都是亲水的或疏水的，有的部分是亲水的而另一部分则是疏水的。部分则是疏水的。资资料五料五冰冻蚀刻实验：标冰冻蚀刻实验：标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。结论：蛋结论：蛋白白质有的质有的镶镶在脂双层在脂双层表面表面，有的，有的全部或部分嵌入全部或部分嵌入，有，有的的贯穿贯穿膜内外结构膜内外结构不对称不对称诱导诱导融合融合人细胞人细胞鼠细胞鼠细胞荧光标记荧光标记 膜蛋白膜蛋白4040分钟后分钟后370C人人-鼠细胞融合实验鼠细胞融合实验19701970年年 弗雷和埃迪登弗雷和埃迪登(Frye(Frye 和和 Edi
10、din)Edidin)资料六资料六结论：膜结论：膜蛋白具有流动蛋白具有流动性性磷脂分子的运动磷脂分子的运动15胆固醇胆固醇是构是构成动物细成动物细胞膜的重要组胞膜的重要组成成分，占质膜脂类成成分，占质膜脂类的的10-30%。根据其分子的特点，请推测胆固根据其分子的特点，请推测胆固醇在脂双层中存在位置。醇在脂双层中存在位置。作用：保持细胞膜的稳定性（双重调节作用）作用：保持细胞膜的稳定性（双重调节作用）1972 1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了细年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了细胞膜的胞膜的流动镶嵌模型流动镶嵌模型。奠定了生物膜结构和功能的基础。奠
11、定了生物膜结构和功能的基础。1 1.磷脂双分子层磷脂双分子层构成了生物膜的构成了生物膜的基本支架基本支架。2.2.蛋白质蛋白质分子有的分子有的镶镶在磷脂双分子层在磷脂双分子层表面表面,有的有的全部或部分嵌入全部或部分嵌入磷脂双分子层磷脂双分子层中中,有的有的贯穿于贯穿于整个磷脂双分子层整个磷脂双分子层,体现了膜内外结构的体现了膜内外结构的不对称性不对称性。3.3.磷脂和蛋白质位置不是固定的磷脂和蛋白质位置不是固定的,生物膜具有一定生物膜具有一定流动性流动性二、细胞膜的结构二、细胞膜的结构流动镶嵌模型流动镶嵌模型结构特点：流动性（蛋结构特点：流动性（蛋白质和磷脂）白质和磷脂）功能特点：选择透性功
12、能特点：选择透性生物膜生物膜二、细胞膜功能二、细胞膜功能细胞膜主要功能：细胞膜主要功能：1 1、保护细胞、保护细胞 2 2、控制物质的进出、控制物质的进出 3 3、识别细胞、识别细胞脂双层脂双层的功能：的功能：膜结构的基础，控制着某些分子和离子的出膜结构的基础，控制着某些分子和离子的出入。（脂溶性物质，气体小分子等）入。（脂溶性物质，气体小分子等）膜成分功能：膜成分功能：膜蛋白膜蛋白的功的功能：（膜功能越多，膜蛋白种类和数量就越多）能：（膜功能越多，膜蛋白种类和数量就越多）（1 1）选择性的吸收或排除特定物质，控制其进出细胞。例：转运蛋白）选择性的吸收或排除特定物质，控制其进出细胞。例：转运蛋
13、白（2 2）催化特定化学反应。例小肠上皮细胞膜蛋白）催化特定化学反应。例小肠上皮细胞膜蛋白（3 3）信息交流和细胞识别。例：胰岛素受体、细胞表面抗原）信息交流和细胞识别。例：胰岛素受体、细胞表面抗原细胞外被细胞外被的的功能：功能：保护、细胞识别保护、细胞识别三、三、细胞壁是植物、真菌和大多数原核细胞的外层结构细胞壁是植物、真菌和大多数原核细胞的外层结构植物：植物：真菌：真菌：细菌：细菌：纤维素纤维素和果胶和果胶水、离子和其他分子都极易通过纤维之间的空隙，所以细胞水、离子和其他分子都极易通过纤维之间的空隙，所以细胞壁壁与细胞的选择透性无关与细胞的选择透性无关。3 3、作、作用：保护、支用：保护、
14、支持、参与细胞间的互相粘连，是激素持、参与细胞间的互相粘连，是激素等化学信号传递的介质和通道。等化学信号传递的介质和通道。壳多糖（几丁质）壳多糖（几丁质）肽聚糖肽聚糖青霉素抑菌作用原理：抑制细菌合成肽聚糖。青霉素抑菌作用原理：抑制细菌合成肽聚糖。1 1、成分、成分2 2、特点、特点9.磷脂分子是一端亲脂而另一端亲水的两性分子。磷脂分子是一端亲脂而另一端亲水的两性分子。10.蛋白质分子和磷脂分子一样，既有脂溶性部分又有水溶性部分。蛋白质分子和磷脂分子一样，既有脂溶性部分又有水溶性部分。11.在有水的环境中，磷脂分子会自发地形成脂双层。质膜中磷脂的理化性质决定了脂双层在有水的环境中，磷脂分子会自发
15、地形成脂双层。质膜中磷脂的理化性质决定了脂双层的形成的形成13.细胞的质膜中都夹杂着胆固醇，胆固醇是疏水性的，没有长长的尾，质膜上的胆固醇细胞的质膜中都夹杂着胆固醇，胆固醇是疏水性的，没有长长的尾，质膜上的胆固醇镶嵌或者埋藏于脂双层中，这是由其理化性质决定的。镶嵌或者埋藏于脂双层中，这是由其理化性质决定的。15.全部或部分镶嵌在膜中的蛋白质都称为膜蛋白，蛋白质分子在质膜中分布是均匀的。全部或部分镶嵌在膜中的蛋白质都称为膜蛋白，蛋白质分子在质膜中分布是均匀的。糖蛋白在细胞内外侧均有分布。糖蛋白在细胞内外侧均有分布。16.功能越复杂的细胞膜，膜蛋白的种类和数量就越多，因此，膜蛋白是质膜的结构基础。
16、功能越复杂的细胞膜，膜蛋白的种类和数量就越多，因此，膜蛋白是质膜的结构基础。14.膜蛋白在膜中也是可以移动的，质膜中的各种组分都在不断地移动。膜蛋白在膜中也是可以移动的，质膜中的各种组分都在不断地移动。23.质膜作为系统的边界，维持细胞内的相对稳定，质膜表面的糖蛋白具有特异性。质膜作为系统的边界，维持细胞内的相对稳定，质膜表面的糖蛋白具有特异性。24.细胞膜的选择透性与膜上的蛋白质有关细胞膜的选择透性与膜上的蛋白质有关,而与磷脂、胆固醇无关。而与磷脂、胆固醇无关。29.人体某些白细胞能进行变形运动，吞噬侵入体内的病菌，白细胞的变形运动和吞噬过人体某些白细胞能进行变形运动，吞噬侵入体内的病菌，白细胞的变形运动和吞噬过程需要依靠细胞膜的流动性。程需要依靠细胞膜的流动性。19.木材、纸张的主要成分都是植物细胞壁中的纤维素。木材、纸张的主要成分都是植物细胞壁中的纤维素。20.植物和藻类的细胞壁主要是由纤维素组成的，真菌和细菌的细胞壁成分相同。植物和藻类的细胞壁主要是由纤维素组成的，真菌和细菌的细胞壁成分相同。22.细胞壁的作用除了保护和支撑生物体外，还与细胞的选择透性有关。细胞壁的作用除了保护和支撑生物体外，还与细胞的选择透性有关。
