1、3.1 细胞膜的结构和功能细胞膜的结构和功能一、细胞膜结构的探索 18591859年，欧文顿选用年，欧文顿选用500500多种化学物质对动物细多种化学物质对动物细胞膜的通透性进行了上万次的实验，研究发现：凡胞膜的通透性进行了上万次的实验，研究发现：凡是易溶于脂质的物质，容易穿过膜，不容易溶于脂是易溶于脂质的物质，容易穿过膜，不容易溶于脂质的物质，不容易穿过膜。质的物质，不容易穿过膜。细胞膜细胞膜溶于脂质的物质不溶于脂质的物质据此推测：细胞膜据此推测：细胞膜是由脂质组成的是由脂质组成的细胞膜细胞膜成分成分脂质脂质(50%)：蛋白质蛋白质(40%)少量的少量的糖类糖类(2%10%)磷脂最丰富磷脂最
2、丰富，此外还有少量的胆固醇，此外还有少量的胆固醇 科学家利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法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，制备出纯净的细胞膜，进行化学分析，一、细胞膜结构的探索 脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？2020世纪5050年代，电子显微镜诞生。19591959，罗伯特森在电镜下看到细胞膜的暗亮暗三层结构，提出生物膜是由“蛋白质脂质蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构。称之为单位膜模型。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。不能解释以下例子。一、细胞膜结构的探索人鼠细胞荧光标
3、记融合实验证据表明：细胞膜具有流动性证据表明：细胞膜具有流动性融合细胞细胞融合373740min40min正在融合的细胞红色荧光染料标记膜蛋白绿色荧光染料标记膜蛋白人细胞小鼠细胞一、细胞膜结构的探索一、细胞膜结构的探索磷脂分子结构式磷脂分子模型磷脂分子示意图亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部磷脂的一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾。一、细胞膜结构的探索水水空气空气水水空气空气水水空气空气水水空气空气一、细胞膜结构的探索 戈特戈特和和格伦德尔利格伦德尔利用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气气水界面上铺展成单分子层，检测其面积。水界面上铺展成单分子层，检测其面
4、积。测得单分子层的测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的面积恰为红细胞表面积的2 2倍倍。据此推测：细胞膜中的据此推测：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连磷脂分子必然排列为连续的两层。续的两层。一、细胞膜结构的探索二、流动镶嵌模型二、流动镶嵌模型1、细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成的。2 2、磷脂分子层是膜的基本支架，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过，具有屏障作用。3、蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型
5、的基本内容进一步研究发现：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，糖类与脂质结，糖类与脂质结合成合成糖脂糖脂，这些糖类分子叫作，这些糖类分子叫作糖被糖被。糖被与。糖被与细胞识细胞识别别、信息传递信息传递等密切相关。等密切相关。二、流动镶嵌模型结构特点：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.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
6、；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。二、流动镶嵌模型三、细胞膜的功能原始地球环境 细胞膜作为细胞的边界，能细胞膜作为细胞的边界，能够将细胞和外界环境分开。如果够将细胞和外界环境分开。如果没有没有细胞膜细胞膜，细胞内容物就会和，细胞内容物就会和外界融为一体。正是由于细胞膜外界融为一体。正是由于细胞膜的存在，才使细胞从环境中独立的存在，才使细胞从环境中独立出来，成为一个相对独立的系统。出来，成为一个相对独立的系统。三、细胞膜的功能分泌物分泌物废物废物2.控制物质进控制物质进出细胞出细胞COCO2 2、尿素、多余的无机盐等。抗体、激素等物质水、无机盐、氨基
7、酸、葡萄糖等。控制的相对性营养物质营养物质病毒病菌病毒病菌表明细胞膜的控制表明细胞膜的控制作用具有普遍性；有些作用具有普遍性；有些病毒、病菌也能侵入细胞病毒、病菌也能侵入细胞使生物体患病，表明细胞使生物体患病，表明细胞膜的控制作用具有相对性膜的控制作用具有相对性废物废物营养物质营养物质三、细胞膜的功能激素内分泌细胞的激素（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。3、进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流（1 1）通过细胞分泌）通过细胞分泌化学物质完成间接化学物质完成间接交流交流三、细胞膜的功能（2 2）通过相邻两）通过相邻两个细胞的细胞膜个细胞的细
8、胞膜接触接触发出信号的细胞靶细胞与膜结合的信号分子受体 相邻两个细胞的细胞膜相互接触，信息从一个细相邻两个细胞的细胞膜相互接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞（例如精子和卵细胞之间的识别胞传递给另一个细胞（例如精子和卵细胞之间的识别和结合）和结合）细胞识别得以实现的基础是细胞膜表面某些细胞识别得以实现的基础是细胞膜表面某些生物大分子（如糖蛋白、糖脂）提供的识别信息，使生物大分子（如糖蛋白、糖脂）提供的识别信息，使细胞可以识别同种与异种、同源与异源细胞。细胞可以识别同种与异种、同源与异源细胞。三、细胞膜的功能（3 3）相邻两个）相邻两个细胞之间形成通细胞之间形成通道，携带信息的道，携带信息的物质通过通道进物质通过通道进入另一个细胞。入另一个细胞。胞间连丝例如：高等植物细例如：高等植物细胞之间通过胞间连胞之间通过胞间连丝相互连接，也有丝相互连接，也有信息交流的作用信息交流的作用小结
