生物人教版（2019）必修1 3.1细胞膜的的结构和功能（共30张ppt）

(共30张PPT)
组成细胞的分子必须有序地组织成细胞的结构，才能成为一个基本的生命系统。
第1节 细胞膜的结构和功能
科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。此实验说明了什么？
细胞存在边界——细胞膜
细胞壁的成分和功能
1.分布：植物、真菌及大多数原核细胞
2.成分:
3.功能：支持、保护作用
4.特性：无生物活性，全透性
细胞壁与细胞膜结构示意图
细胞壁
Q：为什么细胞壁不是植物细胞的边界？
细胞壁对要进出细胞的物质没有选择性即全透性，它不能保证细胞内部的稳定。
植物：纤维素和果胶
细菌：肽聚糖
真菌：几丁质
一、细胞膜的功能
生命起源于原始海洋这盆“热汤”中，膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。
1、将细胞于外界环境分隔开
为什么用凉水洗苋菜水不变色，而炒或者煮汤汁都会变红？
一、细胞膜的功能
2、控制物质进出细胞
科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。
营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等）
不需要、有害的物质（如细菌、病毒等）
抗体、激素等
细胞合成并分泌
废物
（CO2、尿素等）
细胞代谢产生
细胞膜的控制作用是相对的、有限的，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病。
2、控制物质进出细胞
选择透过性
2018年诺贝尔生理学或医学奖授予两位免疫学家：美国的詹姆斯·艾利森（James P。 Allison）与日本的庶佑（Tasuku Honjo） ，以表彰他们“发现负性免疫调节治疗癌症的疗法方面的贡献”
免疫逃逸
免疫激活
一、细胞膜的功能
多细胞生物是一个繁忙而有序的“社会”,生物体要作为一个整体完成生命活动，细胞间必须进行信息交流。而细胞中大多数信息交流，都与细胞膜有关。
（1）通过 传递信息
化学物质
一、细胞膜的功能
3、进行细胞间的信息交流
受体 化学本质：糖蛋白
特点：专一性
一、细胞膜的功能
3、进行细胞间的信息交流
（2）通过 传递信息
细胞膜直接接触
（3）通过 传递信息
细胞通道（胞间连丝）
一、细胞膜的功能
3、进行细胞间的信息交流
高等植物细胞
细胞膜的功能
①将细胞和外界环境分隔开
③进行细胞间的信息交流
②控制物质的进出
保障细胞内部环境的相对稳定
选择透过性
通道传递
物质传递
接触传递
细胞膜的结构
二、对细胞结构的探索
资料1
发现：
推测：
细胞膜是由脂质组成的
脂质更容易通过细胞膜
1895年欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验。
正常成熟的哺乳动物红细胞没有细胞核，也没有高尔基体和线粒体等细胞器，但它仍具有代谢功能。
二、对细胞结构的探索
20世纪初科学家利用哺乳动物的红细胞，制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。
化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
资料2
磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子。
磷酸“头”部是亲水的，
脂肪酸“尾”部是疏水的。
亲水的头
疏水的尾
水
水
脂质体
多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。
二、对细胞结构的探索
1925年，两位荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。
资料3
实验证据：
S2＝2S1
S1
S2
结论：细胞膜中磷脂分子排列为双层
二、对细胞结构的探索
1935年，英国学者丹尼利和戴维森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—水界面的表面张力。
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。
资料4
水黾(mǐn)站在水面上
在液体和气体的分界处，即液体表面及两种不能混合的液体之间的界面处，由于分子之间的吸引力，产生了极其微小的拉力，使液体能抵抗拉伸引力。假想在表面处存在一个薄膜层，它承受着此表面的拉伸力，液体的这一拉力称为表面张力。
杂质也会明显地改变液体的表面张力，杂质越多，表面张力越小。
请概述细胞膜的成分组成？
资料5
生物膜 蛋白质/% 脂类/% 糖类
人的CNS髓鞘 20 79 少
人的红细胞膜 49 43 8
大鼠的肝细胞核膜 59 35 2.9
内质网膜 67 33 少
线粒体外膜 52 48 少
线粒体内膜 76 24 少
细胞膜的组成成分
脂质
（约50%）
糖类
（2%-10%）
蛋白质
（约40%）
磷脂
胆固醇
（少量）
二、对细胞结构的探索
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
二、对细胞结构的探索
1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
资料6
罗伯特森提出：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
变形虫摄食纤毛虫
细胞分裂
电子显微镜下，细胞膜的厚度约为7~8nm，是单层磷脂厚度的两倍，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过 20 nm。
人工合成的脂双层也呈现为“暗-亮-暗”结构。
三明治模型无法解释：
膜蛋白与脂质的含量差异
电镜下细胞膜的厚度
细胞的生长与分裂
细胞类型 蛋白质% 磷脂%
哺乳动物红细胞 49 33
玉米叶肉细胞 47 26
大肠杆菌 75 25
冰冻蚀刻技术研究细胞膜结构
磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架;
蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于脂双层。
资料6
二、对细胞结构的探索
1970年，科学家用发绿色荧光的燃料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将两个细胞融合。
资料7
细胞融合
小鼠细胞
人细胞
正在融合的细胞
37℃
40min
融合细胞
结论：膜上蛋白质可以运动
细胞膜具有一定的流动性
侧向自由移动
二、对细胞结构的探索
1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了细胞膜的流动镶嵌模型。
资料8
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子(镶嵌、嵌入、贯穿)
糖蛋白
糖脂
糖被
三、流动镶嵌模型的基本内容
a.细胞膜主要由脂质和蛋白质组成
b.细胞膜的基本支架为磷脂双分子层
磷脂双分子层内部为疏水端（尾部），水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。外部为亲水端（头部）
c.蛋白质分子存在形态：
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。（膜结构内外的不对称性）
d.细胞膜的结构特性：
一定的流动性
构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的
意义：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。
e.细胞膜的功能特性：选择透过性
旁栏思考
Q：既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？
A：1.水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；
2.膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。
糖被功能：识别、保护、润滑
注意
细胞膜结构图示中糖蛋白的多糖侧链是判断生物膜内、外侧的依据，多糖侧链所在的一侧胞膜外侧，另一侧则为细胞膜内侧。
外侧
f.细胞膜上蛋白质与糖类结合形成糖蛋白（脂质与糖类结合形成糖脂）
流动镶嵌模型还在不断发展中……
补充资料：
科学家用去污剂处理细胞膜提取蛋白质时，发现总有些区域的蛋白质不能被提取出来，说明这些区域中的蛋白质与脂质成分的联系十分紧密。
细胞膜（质膜）
流动镶嵌结构模型
将细胞和外界环境分开
控制物质进出细胞
进行细胞间的信息交流
磷脂双分子层构成膜的基本支架
蛋白质镶嵌在磷脂双分子层上
构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动
磷脂
蛋白质
糖类
功能
成分
糖被
主要内容
普遍认可 的结构模型
构成
主要和贯穿型蛋白质有关
1.细胞膜主要由 和 组成，还有少量的 。
2. 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.蛋白质有的 磷脂双分子层的表面，有的部分或者全部 磷脂双分子层,有的 整个磷脂双分子层。
4.细胞膜不是静止不动的，而是具有 ，主要表现为构成膜的磷脂分子可以 移动，膜中的 大多也能运动
磷脂分子
蛋白质
糖类
磷脂双分子层
镶在
嵌入
贯穿
流动性
侧向自由
蛋白质