课件53张PPT。第二节 细胞的类型和结构细胞膜和细胞壁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!
——翟中和院士 细胞壁细胞膜叶绿体液 泡细胞质植物细胞的显微结构细胞膜细胞质细胞核线粒体动物细胞的显微结构细胞核细胞膜厚度约为7×10-6mm~1×10-5mm1、实验材料:哺乳动物成熟的红细胞优点:没有细胞核和众多的细胞器,可以排除其他生物膜的干扰探究一:获得纯净的细胞膜,选择以下哪个材料更合适呢?为什么?一、制备细胞膜探究二:获得细胞膜的方法2、原理: 正常形态(等渗) 吸水后膨胀(低渗) 失水后变得扁平(高渗)红细胞渗透吸水涨破讨 论 红细胞吸水破裂后,有什么办法把细胞膜和其他细胞物质分离? 用离心分离的办法分开细胞膜和其他物质3、制备步骤:提取红细胞 使红细胞吸水涨破 离心分离提纯(纯净的细胞膜在生物学上被称为“血影” 。)红细胞内有什么物质?红细胞胀破后,溶液中的就是细胞膜了吗? 如果给你以下材料:植物叶片、猪肝、哺乳动物的血液,你会选择哪种材料制备细胞膜?为什么?根据什么原理来做呢?经过特殊处理,造成红细胞破裂出现溶血现象,再将溶出细胞外的物质冲洗掉,剩下的结构就是比较纯净的细胞膜,这在生物学上被称为“血影”。选材原因:人和其他哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和众多的细胞器。原理:吸水胀破二、细胞膜的成分和结构问题:构成细胞的化合物中,细胞膜主要由哪些化学成分组成?科学史料分析:
从以上资料中你可得知细胞膜中含有什么成分?依据?结论:细胞膜的组成成分中含有脂质 实验一:1895年,欧文顿(E.Overton)在研究各种未受精卵细胞的透性时,发现脂溶性物质容易透过细胞膜,不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。材料分析 科学家对细胞膜化学成分深层分析发现,细胞膜会被蛋白酶分解(提示:蛋白酶是生物体内普遍存在的只对蛋白质分解起催化作用的物质)。你从以上实验中能得出什么结论?结论:细胞膜的成分中还有蛋白质1、细胞膜的成分脂质 50% (主要是磷脂)蛋白质 40%糖类 2% ~ 10%细胞膜的主要成分磷脂蛋白质糖蛋白资料一: 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。
思考假如我们能将一个磷脂分子放在水面上,将会出现怎样的现象呢 ( ) A B C DD??科学史料分析: 实验二:1925年两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质,在空气--水界面上铺展成单层分子,测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。由此实验,你能推测出什么结论?问题:细胞的内部和外部都是水溶液,细胞膜中的双层磷脂分子应该怎样排布才能稳定地存在于水体中?水水水2. 基本骨架: 磷脂双分子层
(排布特点—头朝两侧尾相对)问题:磷脂双分子层和蛋白质分子怎样组合?蛋白质位于细胞膜的什么位置?是怎样分布的? 实验三:1959年,罗伯特森利用电镜,看到细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构。小资料(关于电镜成像)
电子束照射大分子物质散射度高,黑暗;照射小分子物质,散射度低,光亮。提出静止三明治模型观点:
蛋白质——脂质——蛋白质问题:磷脂双分子层和蛋白质分子怎样组合?蛋白质位于细胞膜的什么位置?是怎样分布的? 实验三:1959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,大胆提出生物膜的模型:所有的生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质的三层结构构成,看到的中间的亮层是脂质分子,两边的暗层是蛋白质分子。描述为静态的统一结构。覆盖在磷脂双分子层的两侧嵌插在磷脂双分子层中 贯穿整个磷脂双分子层3. 蛋白质分子的分布外内4. 糖蛋白分布在细胞膜的外侧资料二: 新技术运用发现膜蛋白并不是全部在脂质表面,有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中的。 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。资料三:糖蛋白的作用1、保护和润滑作用
如:消化道和呼吸道上皮细胞的糖蛋白
2、细胞识别作用
如:精子细胞和卵细胞间识别
3.免疫反应、信息传递、血型决定等问题:构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子是否静止、固定不动?科学史料分析: 人细胞和鼠细胞的融合思考:该实验反映了细胞膜有什么特点?5. 细胞膜的结构特点: 具有一定的流动性磷脂分子和蛋白质分子大多数可以运动(1)实验结果说明细胞膜具有 ,这是因为 。
(2)若在两个细胞融合成一个细胞后,将融合细胞置于0℃条件下保持40min,则融合细胞仍是一半膜发绿色荧光,另一半膜发红色荧光,这说明 。 实验分析一定的流动性细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可以运动的。膜的流动性受温度的影响 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。1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。
(头朝两侧尾相对)2、蛋白质分子有的排布在磷脂双分子层的两侧;有的嵌插在磷脂双分子层中;有的贯穿整个磷脂双分子层(体现了膜结构内外的不对称性)流动镶嵌模型的基本内容3、磷脂分子和蛋白质分子大多数是可以运动的,因此细胞膜的结构特点是具有一定的流动性 细胞膜具有流动性,必然体现在膜的形状变化或其上分子的运动。学习延伸 根据已有的生物知识或生活经验,寻找可以证明细胞膜具有流动性的证据。探究思路 白细胞吞噬细菌的过程;
变形虫的伪足运动现象;
受精时细胞的融合过程;
动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程;
……磷脂双分子层蛋白质分子运动的流动是谁,隔开了原始海洋的动荡。
是谁,奏鸣了生命的交响。
是谁,为我日夜守边防。
是谁,为我传信报安康。
啊,伟大的细胞膜呀!
没有你,我会是何等模样!诗欣赏:问题:细胞膜具有哪些功能?三. 功能:
保护作用
有选择性地控制物质交换
附着多种酶,与活细胞的各种代谢活动有关
糖蛋白可提供细胞识别位点,完成细胞间的信息交流
细胞膜的功能特性:
选择透过性精子、卵细胞的相互识别高等植物细胞之间通过胞间连丝进行信息交流资料四:细胞间信息交流的方式问题:细胞膜是动物细胞和植物细胞都有的结构,植物体为何能维持一定的形态,并且具有一定的弹性和硬度,这与植物特有的哪一结构相关?四、植物细胞的细胞壁1. 成分:
主要是纤维素和果胶
2. 功能: 支持、保护;
维持植物细胞的形态3. 原核细胞的细胞壁:主要成分是肽聚糖练习
1. 构成细胞膜的化学元素主要有( )
A:C、H、O B: C、H、O、N
C:C、H、O、P D:C、H、O、N、P
2. 细胞膜上与细胞的识别、免疫反应等有着密切关 系的化学物质是 ( )?
A.糖蛋白 B.磷脂
C.脂肪 D.核酸DA3.白细胞能吞噬绿脓杆菌,与这一现象有关的是( ) A.主动运输 B.协助扩散 C.细胞膜的选择性 D.细胞膜的流动性D讨论分析:食醋中的醋酸分子是活细胞不能选择吸收的物质,蔗糖是不能透过膜的大分子物质。可是用食醋和糖可将鲜蒜腌制成又甜又酸的糖醋大蒜,为什么? 2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究细胞膜的美国科学家Peter Agre和Roderick MacKinnon。 人类对自然界的认识永无止境,对膜的研究将更加细致入微。谢谢! 实验二:1925年两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质,在空气--水界面上铺展成单层分子,测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 实验一:1885年,奥弗顿(E.Overton)在研究各种未受精卵细胞的透性时,发现脂溶性物质容易透过细胞膜,不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。细胞膜结构的发现史 实验一?膜是由脂质组成的。
实验二?细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。单层磷脂分子构建模型双层磷脂分子磷脂蛋白质细胞膜的化学组成成分: 化学成分:
蛋白质49%
脂质43%
糖类8%.蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用,因此,功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多。 实验二:1925年两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质,在空气--水界面上铺展成单层分子,测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 实验三:1959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,大胆提出生物膜的模型:所有的生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质的三层结构构成,看到的中国的亮层是脂质分子,两边的暗层是蛋白质分子。描述为静态的统一结构。 实验一:1885年,奥弗顿在研究各种未受精卵细胞的透性时,发现脂溶性物质容易透过细胞膜,不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。细胞膜结构的发现史 实验一?膜是由脂质组成的。
实验二?细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。荧光标记激光处理资料四: 新技术运用发现膜蛋白并不是全部在脂质表面,有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中的。实验五:荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图资料五:荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图人细胞小鼠细胞细胞
融合杂交细胞红色荧光染料标记的膜蛋白绿色荧光染料标记的膜蛋白(流动镶嵌模型)细胞膜的分子结构:基本骨架:蛋白质分子磷脂双分子层有的排布在磷脂双分子层的两侧,即镶在膜的表层部分嵌插或贯穿在整个磷脂双分子层中磷脂分子层是轻油般的流体,大多数蛋白质分子也是可以运动的。细胞膜具有一定的流动性变形虫正在吞噬一个草履虫 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。糖蛋白的作用1、保护和润滑作用
如:消化道和呼吸道上皮细胞的糖蛋白
2、细胞识别作用
如:精子细胞和卵细胞间识别
3.免疫反应、信息传递、血型决定等细胞膜的功能控制物质交换保护作用 由于细胞膜的存在,使细胞既是一个“封闭”的系统,又是一个“开放”的系统。 细胞通过细胞膜有选择地从周围环境中获取养料,排出代谢废物。 细胞膜将每个细胞与周围环境隔离开,维持了细胞自身的相对稳定。信息交流 细胞间的信息交流,大多与细胞膜的结构和功能相关。其它功能:维持细胞内环境稳定、分泌、吸收、识别、免疫等。精子和卵细胞之间的识别和结合随堂闯关1.绿藻和枯草肠杆菌的最明显的区别是( ) A.有无细胞壁 B.有无核糖体 C.有无染色体 D.有无典型的细胞核D2.细胞膜上与细胞的识别、免疫反应、信息传递和 血型决定有着密切关系的化学物质是( ) A.糖蛋白 B.磷脂 C.脂肪 D.核酸A3.白细胞能吞噬绿脓杆菌,与这一现象有关的 是( ) A.主动运输 B.协助扩散 C.细胞膜的选择性 D.细胞膜的流动性D讨论分析:食醋中的醋酸分子是活细胞不能选择吸收的物质,蔗糖是不能透过膜的大分子物质。可是用食醋和糖可将鲜蒜腌制成又甜又酸的糖醋大蒜,为什么?总 结细胞膜的结构
主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。
※特点:具有一定的流动性。
细胞膜的功能
保护细胞,维持着相对稳定的细胞内部环境。
物质交换、细胞识别、分泌、排泄、免疫等。
※特性:具有选择透过性。细胞壁1.化学本质纤维素和果胶——用纤维素酶和果胶酶可以去掉植物细胞的细胞壁 用15%的盐酸处理,可使细胞分离(解离) 3.功能:
维持植物细胞的正常形态,有支持和保护的作用2.特性:
细胞壁是全透性 的 2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究细胞膜的美国科学家Peter Agre和Roderick MacKinnon。 人类对自然界的认识永无止境,对膜的研究将更加细致入微。谢谢!