细胞膜的结构与功能课件（新教材）人教版高中生物必修一.ppt

1、是谁，隔开了原始海洋的动是谁，隔开了原始海洋的动荡，是谁，为我日夜守边防，荡，是谁，为我日夜守边防，是谁，为我传信报安康。没是谁，为我传信报安康。没有你，我有你，我一个小小的细一个小小的细胞，会是何等模样胞，会是何等模样?要在水中形成生命，首要条件就是要把生命体系和周围的水环境分开来，这样组成生命的分子才不会被“稀释”和分散到水中去，不同生物体的遗传物质也不会相混，彼此干扰。所以最初的生命就必须采取“细胞”的形式，即有一个属于自己的，封闭的小空间，也就是所有的细胞都必须有自己的“墙壁”，这就是“细胞膜”。细胞膜最重要的作用是勾画了细胞的边界，作为界膜的膜结构对于生命的进化具有重要的意义，这种界

2、膜不仅使生命进化到细胞的生命形式，也保证了细胞生命活动的正常进行，它使遗传物质和其它参与生命活动的生物大分子相对集中在一个安全的微环境中，有利于细胞的物质和能量代谢。膜功能一、将细胞与外界环境分隔开膜功能一、将细胞与外界环境分隔开汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品 细胞膜必须成为离子的有效屏障。细胞内外的离子种类和数量的差别是很大的。比如细胞内有高浓度的钾离子和低浓度的钠离子；细胞外相反，有高浓度的钠离子和低浓度的钾离子。这种膜两边离子浓度的差别对细胞的生理功能极为重要，所以膜必须防止离子“泄漏”。25个氢原子厚的脂质层对离子来讲就是脂肪的“汪洋大海”。即使是这样，轻度的“泄漏”仍在发生，要靠“

3、离子泵”不断地把泄漏的离子“泵”回去。膜功能二、控制物质进出细胞膜功能二、控制物质进出细胞例如精卵识别精卵识别功能三信息交流总结让人跌破眼镜的是，从英国科学家罗伯特胡克（Robert Hooke）在显微镜下观察到植物软木标本里一个个蜂巢状的微小结构并于1665年提出“细胞”的概念，到1972年辛格（Seymour Singer）和尼克尔森（Garth Nicolson）提出目前被广为接受的细胞膜物质解释“流动镶嵌模型”，足足用了三百多年的时间！科学研究从来就不是一蹴而就的坦途，曲折反复、科学研究从来就不是一蹴而就的坦途，曲折反复、浴火重生是常态。但是无论如何，从知道有一层浴火重生是常态。但是无

4、论如何，从知道有一层逻辑上必须存在的膜，到搞清楚这层膜到底是什逻辑上必须存在的膜，到搞清楚这层膜到底是什么，三百年还是太长太长了么，三百年还是太长太长了：细胞膜结构的认识过程实验：1.花生油与水混合 2.花生油与汽油混合 观察现象并分析水汽油加入花生油不互溶加入花生油互溶花生油是脂类物质。像汽油、煤油、苯这类物质可以与脂类互溶，它们是脂溶性物质。像水、水溶液这类物质与脂类不互溶，它们是非脂溶性物质。从18世纪开始，生物学家们观察到了一个很有趣的现象：把动物红细胞从血液里提取出来，丢进各种各样的溶液中，如果溶液里盐分很足，细胞会缩成一小团；如果溶液里盐分很少甚至没有，细胞又会肿胀得很大。特别是到

5、了19世纪末，在检测了市面上能找到的数百种化学物质之后，英国科学家内斯特欧文顿（Ernest Overton）发现，并不是把细胞丢在什么溶液里它都会像变戏法一样长大缩小的。各种各样的盐溶液都没有问题，但是如果换成脂类分子溶液（比如大家耳熟能详的胆固醇），这种戏法就不灵了。那么根据上面的逻辑继续推论，我们还可以进一步猜测脂类分子也能自由通过细胞膜。脂溶性物质比非脂溶性物质更容易透过细胞膜进入细胞中。假说？假说不能是凭空臆想的，科学家的假说都是建立在已知事实和观察到的现象的基础之上，说白了，所有假说的提出都要有以一定的已知信息作为依据。假说最终都能被接受吗？假说最终都能被接受吗？欧福顿天才地设想，

6、这层薄薄的细胞膜欧福顿天才地设想，这层薄薄的细胞膜可能是脂类分子构成的可能是脂类分子构成的，特别是胆固醇，特别是胆固醇和磷脂这两种脂类分子和磷脂这两种脂类分子新问题 但是，正常情况下细胞膜难以被瓦解，脂类分子构成的膜为什么不会动不动就突然崩塌，进一步收缩成更小更致密、表面积更小的球？如果膜成分仅有脂肪，脂肪在水中的天然倾向是减小表面积，那自身聚集成一个实心球，把大多数脂肪都包裹起来岂不是最好的解决方案？但又和前面提到的渗透现象矛盾了分析脂肪分子不溶于水，而且在水中还会自发聚集成团，尽可能减少表面积，减少暴露在水分子面前的机会。这样一来，由脂类分子构成的膜天然地形成致密的结构，包裹住细胞内的生命

7、物质。3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)假说 细胞膜上有比单纯用脂肪分子堆积一个实心小球还要稳定成分验证 20年后科学家们第一次将细胞膜从红细胞中分离出来，化学分析表明，它们的主要成分是磷脂和胆固醇。新问题 为什么磷脂构成的膜结构 更加稳定3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)1917年，朗姆瓦将磷脂溶

8、于苯和水中水苯3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)水水推挤当苯挥发完以后，磷脂分子分布散乱，经过推挤，磷脂分子排列成了单层，而且其磷酸基团的头部都浸入水中。3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)亲水性的头部(非脂溶性）疏水性的尾部（脂溶性）分析根据分子特点和细胞环境你能做出怎样的假说3.1 细胞膜的结构与

9、功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)完全“亲脂”的分子（比如汽油中的分子）是不可能在水中形成固定结构的，因为它们在水中根本“呆不住”。完全“亲水”的大分子，即“全身”到处带电的分子，也不能在水中形成稳定的结构，因为它们的“身体”处处都受到水分子的包围，再加上水分子的热运动带来的冲击，没有一种力量能使它们稳定在一定的形状上。要在水中形成稳定的立体结构，一个办法是分子上既有“亲水”的部分，又有“亲脂”的部分。“亲水”的部分可以处在结构表面，和水直接“打交道”，使分子或分子团

10、能在水中稳定存在。而“亲脂”的部分由于受到水分子的排斥，被“赶”到一起，处于结构内部，从那里“拉住”分子的各个部分。这两种作用相互配合，就能在水中形成相对稳定的结构。分析3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)这样的结构，甚至比单纯用脂肪分子堆积一个实心小球还要稳定！3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)验证

11、 1925年，荷兰科学家高特和格伦德把红细胞细胞膜中的磷脂抽提出来，在水面上铺成单分子层，结果发现磷脂分子排成单层后的面积恰好等于红细胞表面积的两倍。细胞膜由两层磷脂分子构成。3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)新问题 科学家们发现一小时透过红细胞的K+的量相当于一天透过人工脂双层的K+的量；细胞对物质的识别与膜的通透性差异相似，如葡萄糖很容易进入细胞，大小形态相似的半乳糖难以进入。细胞是如何控制的？假说 膜上还有除脂质外的其他物质3.1 细胞膜的

12、结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)验证验证为了研究通透性差异的原因，科学家进行了为了研究通透性差异的原因，科学家进行了一系列研究，主要是测量甘油三酯在水中的表面一系列研究，主要是测量甘油三酯在水中的表面张力（和磷脂胆固醇相似），并与细胞的表面张张力（和磷脂胆固醇相似），并与细胞的表面张力相比较，力相比较，由于甘油三酯是完全疏水的油性分子，将甘油三酯置于水中就形成球形油滴，同水的接触面积非常小，说明油滴的表面张力相当高，于是推测，如果活细胞的表面都是由脂肪构成的指

13、双层，那么表面张力就应该与油滴相似，但测量的结果要低的多，说明膜并非只是由脂肪构成。他们在实验中加入不同物种来测量表面张力，惊奇地发现在油滴中加些蛋白质，可使油滴的表面张力降至活细胞表面张力相同的水平。推测（假说）推测（假说）除脂质外除脂质外 还有蛋白质还有蛋白质验证验证20世纪60年代发展起来的冰冻蚀刻技术，首次揭示了膜中有蛋白质课例存在3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)新问题 蛋白质在磷脂双分子层上如何排列新发现新发现 1959年罗伯特森（J

14、DRobertson）用锇酸处理了细胞膜（蛋白质经锇酸作用后形成高电子密度的锇黑，在电镜下呈黑色），用超薄切片技术获得了清晰的红细胞细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构，厚约75nm。假说假说 膜由”蛋白质-脂类-蛋白质”三层结构构成，并认为膜是静态的新问题 静态模型无法解释细胞生长、静态模型无法解释细胞生长、运动、分裂等运动、分裂等3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)新发现 20世纪五六十年代冰冻电镜技术应用于细胞膜的研究，它使人们能在三维空间更好

15、地了解细胞膜的结构，从而认识到脂质双层中含有蛋白质颗粒。荧光标记的人鼠细胞融合实验表明：细胞膜是动态的。新假说流动镶嵌结构模型3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)新问题 新发现 新假说 3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36

16、张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)结构和功能的对应关系结构和功能的对应关系3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)与膜功能的关系3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)膜流动性的意义3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高

17、中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)覆盖镶嵌贯穿糖被细胞表面细胞表面3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)小资料化学成分化学成分质量分数质量分数%磷磷 脂脂55555757蛋白质蛋白质约约4040糖糖 类类210210细胞膜主要化学成分的含量 经研究发现，动物细胞表面糖蛋白的识别作用，好比是细胞与细胞之间，或者细胞与其他大分子之间，互相联络用的文字或语言。除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的糖脂。3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)3.1 细胞膜的结构与功能 课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共36张PPT)