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第1节 细胞膜的结构和功能
第3章 细胞的基本结构
一、细胞膜的功能
阅读教材40页~41页,总结细胞膜的功能。
相对独立的系统
相对稳定的内部环境
功能一:
将细胞与外界环境分隔开
不需要或对细胞有害的物质
需要的物质
废物
释放到细胞外发挥作用的物质
演示
功能二:控制物质进出细胞
思考:
有些病毒、细菌也能侵入细胞,说明了什么?
细胞膜的控制作用是相对的。
1.用凉水洗红苋菜,水不变红;煮苋菜汤,汤却是红色的。这与细胞膜的功能有何关系?
说明细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。
2.课本40页“问题探讨”中,用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞呈现不同颜色,请解释原因。
活细胞的细胞膜具有控制物质进出细胞的功能,不能被染色剂台盼蓝染色;死细胞丧失了这种功能,能被染色剂台盼蓝染色。
学以致用:
功能三:进行细胞间的信息交流
受体
靶细胞:接受信号的细胞
受体:靶细胞膜上与信号特异性结合的位点
方式1:通过体液传送
1
2
3
4
方式2:通过细胞膜直接接触
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的
信号分子
受体
功能三:进行细胞间的信息交流
方式3:相邻细胞间形成通道
胞间连丝
携带信息的物质通过通道进入另一个细胞
功能三:进行细胞间的信息交流
细胞膜
二、对细胞膜成分的探索
1.19世纪末,欧文顿(E.Overton)用500多种化学物质,进行了上万次实验,发现:
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
(1)你从欧文顿的实验现象能得到的结论是什么?
细胞膜是由脂质组成的。
(2)最初对细胞膜成分的认识,是通过对现象的推理分析,还是通过对膜成分的提取与检测?
对现象的推理分析。
思考:
2.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,得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇,其中磷脂含量最多。
亲水的头
疏水的尾
磷脂分子的结构
思考:根据磷脂分子的特点解释,为什么磷脂在空气—水界面上铺展成单分子层?
磷脂分子有亲水的头和疏水的尾,在空气—水界面上,磷脂的头向着水,尾远离水而向着空气,从而铺展成单分子层。
3.1925年,两位荷兰科学家戈特(E.Gorter)和格伦德尔(E.Grendel)用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气—水界面上铺展呈单分子层,测的单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍,他们由此推断:细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
(1)科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层” 这一结论的?
人的成熟红细胞只有细胞膜这一种膜结构,铺展成单分子层的磷脂全部来自于红细胞膜。
(2)磷脂分子在水—苯的混合溶剂中会如何排布?在水中呢?
磷脂在水—苯的混合溶剂中会排列成单层,头在水中,尾在苯中;
磷脂在水中会排列成连续的两层,即形成磷脂双分子层。
思考:
4.1935年,英国学者丹尼利(J.F.Danielli)和戴维森(H.Davson)研究了细胞膜的张力,从而推测细胞膜除含脂质分子外,可能还附有蛋白质。
思考:你认为细胞膜的成分有哪些物质?
细胞膜的成分有脂质和蛋白质,其中脂质中磷脂含量最多。
对细胞膜成分的研究发现:细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的,此外,还有少量的糖类。
脂质约占细胞膜总质量的50%,其中磷脂最丰富。
蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要的作用。
功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类与数量就越多
这些成分是如何组成细胞膜的呢?
三、对细胞膜结构的探索
1.1959年,罗伯特森(J. D. Robertson )用超薄切片技术在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
思考:三层结构中“暗”和“亮”分别是什么物质?罗伯特森据此提出的细胞膜模型假说有什么不足之处?
“暗”是蛋白质分子,“亮”是脂质分子。
模型假说的不足之处有:
细胞膜的复杂功能将难以实现,就连细胞的生长、变形虫的变形运动等现象无法解释。
2.荧光标记细胞融合实验
绿色荧光染料标记的膜蛋白
红色荧光染料标记的膜蛋白
小鼠细胞
细胞融合
40min
37 ℃
杂交细胞
人细胞
思考:该实验说明了细胞膜的结构具有什么特点?
说明了细胞膜具有流动性。
3.科学方法:提出假说
提出假说的一般流程:
依据已有的知识和信息
提出解释某问题的假说
用观察和实验进行修正和补充
四、流动镶嵌模型的基本内容
1.基本支架:
磷脂双分子层
(亲水性头部朝向外侧,
疏水性尾部朝向内侧)。
2.蛋白质分子存在形态:
有镶在表面、嵌入、贯穿于磷脂双分子层
3.糖类(糖被):
糖蛋白(细胞膜的外表面)、糖脂
磷脂双分子层
蛋白质
糖蛋白
膜表面的糖被有什么功能呢?
糖被在细胞生命活动中重要功能,
如识别、信息传递等功能
细胞膜
功能
把细胞和周围环境分隔开
结构
控制物质进出细胞
进行细胞间信息交流
化学成分
结构模型
通过体液的运输
通过细胞膜直接接触
通过相邻细胞间的通道
脂质
蛋白质
糖类
流动镶嵌模型
课堂小结