细胞膜的结构和功能-（新教材）人教版高中生物课件.pptx

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细胞，也比迄今为止设计出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何智能电脑更精巧。任何智能电脑更精巧。引自翟中和院士等主编的引自翟中和院士等主编的细胞细胞生物学生物学问题探讨鉴别动物细胞是否死亡常用台盼鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。被染成蓝色，而活细胞不会着色。1.为什么活细胞不能被染色，而为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色死细胞能被染色?2.据此推测，细胞膜作为细胞的据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么用台盼蓝染边界，应

2、该具有什么用台盼蓝染液染色后的功能液染色后的功能?用台盼蓝染液染色后的死用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞细胞和活细胞(放大放大200倍倍)任何系统都有边界。细胞作为任何系统都有边界。细胞作为一个基本的生命系统，它的边一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。界就是细胞膜，也叫质膜。第一节第一节细胞膜的结构和功能细胞膜的结构和功能原始地球环境原始地球环境细胞膜作为细胞的边界，能够将细胞膜作为细胞的边界，能够将细胞和外界环境分开。如果没有细胞和外界环境分开。如果没有细胞膜细胞膜，细胞内容物就会和外界，细胞内容物就会和外界融为一体。正是由于细胞膜的存融为一体。正是由于细胞膜的存在，才使细胞

3、从环境中独立出来，在，才使细胞从环境中独立出来，成为一个相对独立的系统。成为一个相对独立的系统。细胞膜的控制作用是相对的细胞膜的控制作用是相对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核酸对细胞有害物质对细胞有害物质病毒、病菌病毒、病菌抗体、激素、抗体、激素、代谢废物代谢废物内分泌细胞分泌的激素内分泌细胞分泌的激素(如胰岛如胰岛素）随血液到达全身各处，与素）随血液到达全身各处，与靶细胞的靶细胞的细胞膜细胞膜表面的受体结表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。合，将信息传递给靶细胞。多细胞生物体作为一个更多细胞生物体作为一个更大的系统由分化的细胞构大的系统由分化的细胞构成

4、，不同类型的细胞间要成，不同类型的细胞间要相互协作才能完成各项生相互协作才能完成各项生命活动，这就要求不同的命活动，这就要求不同的细胞之间要进行细胞之间要进行“沟通沟通”和和“交流交流”，也就是细胞，也就是细胞间的信息交流。间的信息交流。易发出信号的细胞发出信号的细胞 靶细胞靶细胞 与膜结合的与膜结合的 信号分子信号分子相邻两个细胞的相邻两个细胞的细胞膜细胞膜接触，信息从一个细胞传接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如：精子和卵细胞的识别和递给另一个细胞。例如：精子和卵细胞的识别和结合。结合。相邻两个细胞之相邻两个细胞之间形成通道，携间形成通道，携带信息的物质通带信息的物质通过过通道通道进

5、入另一进入另一个细胞。例如，个细胞。例如，高等植物细胞之高等植物细胞之间通过间通过胞间连丝胞间连丝相互连接，也有相互连接，也有信息交流的作用信息交流的作用胞间连丝切片（黑枣）胞间连丝切片（黑枣）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三、三、对对生物膜成分的探索生物膜成分的探索实验实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离然：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离然后进行化学分析。后进行化学分析。化学分析化学分析表明表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中其中磷脂磷脂含量最多。含量最多。亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部磷脂的一端为亲

6、水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾，多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。磷脂分子结构式磷脂分子模型磷脂分子示意图水水空气空气根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气一水界面上根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气一水界面上铺展成单分子层铺展成单分子层?科学家是如何推导出科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层然排列为连续的两层”这一结论的这一结论的?磷脂分子的磷脂分子的“头部头部”亲水亲水,尾部疏水尾部疏水,所以在水一空气的界所以在水一空气的界面上磷脂分子是面上磷脂分子是“头部头部”向下与水面接触向下与水面接触,“尾部尾部”则朝向则朝向空气的一面。科学家因测

7、得从红细胞中提取的脂质空气的一面。科学家因测得从红细胞中提取的脂质,铺成单铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍倍,才得出膜中的脂质才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。必然排列为连续的两层这一结论。细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？水水水水A A水水水水B B水水水水 C C亲水的亲水的“头部头部”与水接触，疏水的与水接触，疏水的“尾巴尾巴”远离水远离水如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，磷脂分子将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会如何分布?磷脂

8、分子在水中能自发地形成双分子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层，你如何解释这一现象?由此，你能由此，你能否就细胞膜是由磷脂双分子层构成的否就细胞膜是由磷脂双分子层构成的原因作出分析原因作出分析?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”,在水溶液中在水溶液中,朝朝向水的是头部向水的是头部,尾部受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环尾部受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时境时,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头部则分别朝向两侧水的环境境,形成磷脂双分子层。细胞的内外环境都是水溶

9、液形成磷脂双分子层。细胞的内外环境都是水溶液,所以细胞膜磷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脂分子的头部向着膜的内外两侧而尾部相对排在内侧,形成磷脂双形成磷脂双分子层。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,磷脂的头磷脂的头部将与水接触部将与水接触,尾部与苯接触尾部与苯接触,磷脂分子分布成单层。磷脂分子分布成单层。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因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含含脂质分子外，可能还附有蛋白质脂质分子外，可能还附有蛋白质。1935年，英国学者丹尼利年，英国学者丹尼利

10、(.f Danielli)和戴维森和戴维森(H.Davson)研究了细胞膜的张力。他们发现细研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油一水界面的表面张力。胞的表面张力明显低于油一水界面的表面张力。细胞需要的一些极性分子和离子可以快速通过细胞细胞需要的一些极性分子和离子可以快速通过细胞膜（脂质不允许极性分子和离子快速通过）。膜（脂质不允许极性分子和离子快速通过）。由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋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。白质成分则表面张力会降低。到了到了20世纪世纪30年代，科学家已经年代，科学家已经确定细胞膜中存在蛋白质确定细胞膜中存在蛋白

11、质三、对生物膜结构的探索三、对生物膜结构的探索细胞细胞膜成膜成分分脂质脂质(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，此外还有少量的胆固醇磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇功能越复杂的细胞膜，功能越复杂的细胞膜，蛋白质蛋白质的种类和数量越多。的种类和数量越多。1、细胞膜的成分、细胞膜的成分无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动2、对对生物膜结构的探索过程生物膜结构的探索过程绿色绿色荧光荧光标记的抗体标记的抗体红色红色荧光荧光标记的抗体标记的抗体细胞融合细胞融合人细胞人细胞鼠细胞鼠细胞人鼠杂交细胞人鼠杂交细胞细胞融合初期细胞融合初

12、期3737、40min40min细胞融合细胞融合结论：蛋白质分子是可以运动结论：蛋白质分子是可以运动的的,说明细胞膜具有一定的说明细胞膜具有一定的流动性流动性在新的观察和实验证据的基础上，1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型流动镶嵌模型，为多数人所接受。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。一种假说最终被接受或被立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是

13、否能与以后不断得到的观察和实验否定，取决于它是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四.流动镶嵌模型的基本内容(1)(1)磷脂双分子层磷脂双分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，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障屏障作用。作用。四.流动镶嵌模型的基本内容(2)(2)蛋白质分子以不同方式蛋白质分子以不同方式镶嵌镶嵌在磷脂双分子层中：有的在磷脂双分子层中：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镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分

14、子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。蛋白质分子蛋白质分子在在物质运输物质运输等方面具有重要作用。等方面具有重要作用。四.流动镶嵌模型的基本内容(3)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。四.流动镶嵌模型的基本内容细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形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成的糖蛋白糖蛋白，或与脂质结合形成的，或与脂质结合形成的糖脂糖脂，这些，这些糖类分子糖类分子叫作糖被叫作糖被(glycocalyx)(glycocalyx)。糖被在细胞生命活动中具有重。糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。例如，糖被与细胞表面的识别、细胞间的信要的功能。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。息传递等功能有密切关系。用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜汤，汤却是红色的，这与细胞膜菜汤，汤却是红色的，这与细胞膜的功能有何关系？的功能有何关系？