1、细胞膜控制细胞与周围环境的联系 细胞膜也称之为质膜，是外界环 境的一种屏障，控制着物质的进 出，保证了胞内环境的一个相对 稳定，使得细胞内的生命活动从 而有序的进行。 细胞膜的结构是怎样和控制物质进出的功能相适应的呢？ 问题导入 活动一 ：通过模拟实验探究膜的透过性 实验目的：1.尝试一下模拟实验的方法 2.预测一下细胞膜具有选择透过性。 用具材料：淀粉溶液,碘-碘化钾溶液,蒸馏水,葡萄糖溶液,细线,烧杯,透析袋,本 尼迪特试剂,玻璃棒。 方法步骤 1、取A、B两个透析袋,将等量的淀粉溶液和葡萄糖溶液分别装入A、B透析袋中。 透析袋两端用细线系紧。 2.将透析袋一端的细线绑在玻璃棒中央,透析袋
2、置于烧杯内,玻璃棒横置于烧杯上 方。 3.向烧杯内注入等量蒸馏水,直至淹没透析袋。向A组透析袋外面的蒸馏水中加入 适量碘-碘化钾溶液 4.静置12h。观察A组实验现象;取B组透析袋外面的蒸馏水2mL,加入2mL本尼迪特 试剂,热水浴23min,观察颜色变化。 讨论： 1.A组加入碘-碘化钾溶液后,烧杯内蒸馏水呈现什么颜色? 静置12h后颜色又如何?原因是什么?透析袋内淀粉溶液颜色有何变化？ 2.A组实验说明了什么? 3.本尼迪特试剂检测的现象是什么?B组实验说明了什么? 烧杯内蒸馏水没有颜色变化；静置12h后，还是没有颜色变化，说明烧杯中没有 淀粉，也就是说淀粉不能从透析袋中进入烧杯中；透析袋
3、内淀粉溶液颜色变蓝色 A组实验中碘可以通过透析袋，而淀粉分子无法通过。说明了半透膜对分子进出 具有半透性。 出现砖红色沉淀，说明了葡萄糖分子可以穿过半透膜。说明了半透膜对分子进出 具有半透性。 活动二 ：通过模拟实验探究膜的透过性 半透膜：一些膜具有一定大 小的孔径,水等小分子和离子 可以自由通过,而蛋白质、淀 粉等大分子则无法通过,这种 膜称为半透膜。透析膜就是 一种半透膜。 细胞膜的结构是如何与控制物质进出的功能相适应的呢？ 如果我们将淀粉溶液和葡萄糖溶液分别装入透析袋里(图2-9),那么,透析膜 对两者的通透情况是否相同?细胞膜是否具有类似特性? 二、细胞膜具有选择透过性 选择透过性 ：
4、细胞膜可以控制物质进出,选择性地吸收营养物质和排出代 谢产物,保持细胞内生化反应有序进行。这一特性称为细胞膜的选择透过 性. 例1、海带细胞能源源不断地从周围的海水中吸收碘，使得碘在细胞内的 浓度远高于周围海水; 例2、人体组织细胞将胞外K+移入膜内，同时将胞内Na+移出膜外，使得 胞内K+浓度约为胞外的30倍，胞外Na+浓度约为胞内的12倍。 细胞膜为什么具有这样的 功能？ 磷脂： 由C、H、O、N、P 五种元素构成的 两性分子 脂肪酸分子具有亲脂性； 磷酸分子具有亲水性。 二、细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成 二、细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成 在水中，不同磷脂分子疏水性的尾部相对排列，内部形成
5、一个疏水的环境 ， 而亲水性的头部则朝向外侧，与水接触。所以，磷脂分子在水中可形成双 层结构，称为磷脂双分子层，构成细胞膜的基本骨架。 二、细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成 膜蛋白: 细胞膜上的蛋白质统称为膜蛋白。 膜蛋白也和磷脂分子一样,有水溶性部分和脂溶性部分。 细胞膜的功能主要通过膜蛋白来实现。 细胞的功能越多,其膜蛋白的种类和数量就越多。 二、细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成 有些膜蛋白选择性地吸收或排出特定物质,控制其进出细胞,这类膜蛋 白称为转运蛋白。 例如,细胞吸收离子、葡萄糖、氨基酸等营养物质都需要通过特定的 转运蛋白来完成。 二、细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成 有些膜蛋白催化持定化学反
6、应, 例如,小肠上皮细胞的某些膜蛋白可促进食物中营养物质的消化分解。 二、细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成 同一组织的相邻细胞问通过某些膜蛋白紧密连接在一起。 二、细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成 某些膜蛋白接收外界信息或刺激,激活细胞内相应生理生化反应,在细胞与 外界的信息交流和细胞识别中发挥重要作用,如胰岛素受体。 细胞的功能越多, 其膜蛋白的种类和数量就越多。 细胞膜的功能主要通过膜蛋白来实现。 二、细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成 胆固醇 胆固醇存在于动物细胞膜中,占细胞膜 所有脂质的10%30%。 植物细胞膜一般不含胆固醇。 在动物细胞中,胆固醇能保持细胞膜的 稳定性。 胆固醇分子主要位于磷脂双
7、分子层的 疏水环境中,具有一个很小的亲水基团, 与磷脂头部连接(图2-12)。 二、细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成 胆固醇 胆固醇对细胞膜中磷脂分子的活动具有双重调节作用。 一方面,胆固醇通过与磷脂脂肪链的相互作用,具有限制其运动、增加 其有序性的作用; 另一方面,也能将磷脂分子分隔开以增强其运动性。这种双重的调节 作用取决于环境和胆固醇的数量。 例如,环境温度较低时胆固醇有助于保持细胞膜的柔韧性;细胞膜外侧 磷脂分子中胆固醇的含量往往高于内侧,因此内侧的磷脂活动性较弱 二、细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成 细胞膜主要由磷脂、蛋白质组成，除此之外，还含有少量糖类。 动物细胞膜中还有一定量的胆固醇。
8、细胞内所有的膜称为生物膜。 虽然细胞内不同部位的膜功能有所不同，但它们都具有相似的物质组 成和空间结构 三、细胞膜的结构对细胞膜结构的探索历程 1895年欧文顿用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现 细胞膜对不同物质的通透性不一样:凡是可以溶于脂质的物质,比不能溶于 脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞,于是他提出了膜由脂质组成。 实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，然后用蛋白酶处理。 （已知蛋白酶能专一性的催化蛋白质的分解）,发现膜的结构被破坏了，证 明组成细胞膜的成分中有蛋白质。 应用化学手段分析表明： 质膜的主要成分是脂质和蛋白质，其中脂质中磷脂含量最多，还有少量
9、的 糖类。动物细胞中还有一定量的胆固醇。 依据磷脂分子的性质， 请推测磷脂分子在下列界面中的排布情况。 空气 水 苯 水 水 水 思维探究 三、细胞膜的结构对细胞膜结构的探索历程 依据细胞的内外环境，磷脂分子在细胞膜中怎样分布？ 1925年,戈特和格兰德尔用有机溶剂抽提了人红细胞细胞膜的脂质成分后, 将其铺展在水面,测出其面积约为所有红细胞表面积的2倍,并推测细胞膜由 双层脂质分子构成。 三、细胞膜的结构对细胞膜结构的探索历程 蛋白质位于细胞膜的什么位置？是怎 样分布的？ 随后,丹尼利和戴维森发现细胞膜的表 面张力比油-水界面的张力低得多,推测 出膜中含有蛋白质,从而提出了“蛋白 质一脂质一蛋
10、白质”的“三明治”模型( 图2-15)，认为细胞膜是由双层脂质分 子及其内外表面附着的蛋白质共同构 成. 三、细胞膜的结构对细胞膜结构的探索历程 蛋白质位于细胞膜的什么位置？是怎样分布的？ 1959年,罗伯逊根据电镜超薄切片中细胞膜展现的暗-亮-暗三条带(图2- 16),推测两边暗的条带是蛋白质,中间亮的部分是脂双层分子。罗伯逊在 “三明治”模型的基础上提出了单位膜模型,推断所有的生物膜都由蛋白 质-脂质一蛋白质构成。 三、细胞膜的结构对细胞膜结构的探索历程 蛋白质位于细胞膜的什么位置？是怎样分布的？ “三明治”模型和单位膜模型的不足之处是把脂质看成静态的刚性结构。 许多实验如细胞融合,证明生
11、物膜中的蛋白质是可流动的。 1970年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 三、细胞膜的结构对细胞膜结构的探索历程 蛋白质位于细胞膜的什么位置？是 怎样分布的？ 电镜冰冻蚀刻（冰冻断裂）将标本 冰冻，然后用冷刀断开，升温后暴 露断裂面。 蛋白质在膜中的分布是不对称的， 蛋白质镶嵌、嵌入、横跨在磷脂双 分子层中。 三、细胞膜的结构对细胞膜结构的探索历程 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。奠定了 生物膜结构和功能的基础。 该理论主要包括： 1.磷脂双分子层构成了生物膜的基本支架。 2.蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面,有的全部或部分嵌入磷脂双分子
12、层 中,有的贯穿于整个磷脂双分子层,体现了膜内外结构的不对称性。 3.磷脂和蛋白质位置不是固定的,生物膜具有一定流动性 四、细胞壁是植物、真菌和大多数原核细胞的外层结构 植物： 真菌： 细菌： 纤维素和果胶 水、离子和其他分子都极易通过纤维之间的空隙，所以细胞壁与细胞的选 择透性无关。 作用：保护、支持。 壳多糖（几丁质） 肽聚糖 青霉素抑菌作用原理：抑制细菌合成肽聚糖。 联系生活：细胞壁的功能 原因：青霉素抑制细菌合成肽聚糖。因为不能合成细胞壁物质，细菌就不 能生长和繁殖，所以青霉素能杀菌。 事例1、青霉素为什么能杀菌？ 事例2、参天大树之所以能挺立？ 原因：靠死细胞的细胞壁支撑、支持作用。
13、 课堂练习 1.下列有关膜的叙述，错误的是 () A质膜主要由脂质和蛋白质组成 B质膜中还有少量的糖类 C线粒体膜和叶绿体膜中的蛋白质分子是相同的 D在组成质膜的脂质中，磷脂最丰富 C 2.磷脂是组成细胞膜的重要成分,这与磷脂分子的头部亲水、尾部疏水 的性质有关。某研究小组发现植物种子细胞以小油滴的方式贮存油,每 个小油滴都由磷脂膜包被着,该膜最可能的结构是（ ） A.由单层磷脂分子构成,磷脂的尾部向着油滴内 B.由单层磷脂分子构成,磷脂的头部向着油滴内 C.由两层磷脂分子构成,结构与细胞膜完全相同 D.由两层磷脂分子构成,两层磷脂的头部相对 A 课堂练习 3.以半透膜为实验材料进行“通过模拟实验探究膜的透过性”活动。下列 叙述错误的是 （ ） A实验用半透膜模拟的是生物膜 B实验中烧杯中的溶液变蓝色 CB组烧杯中的溶液出现砖红色沉淀，说明葡萄糖分子可以通过半透膜 D实验结果推测生物膜作为细胞的边界，对物质的进出具有选择透过 性 B 课堂练习 4.下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是（ ） A、葡萄糖 B、蛋白质 C、甘油 D、无机盐离子 C 5.下列关于植物细胞细胞壁的叙述中，错误的是() A主要由纤维素组成 B不具有选择透性 C具有支撑和保护作用 D其组成与细菌、真菌的细胞壁成分相同 D 课堂练习
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