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都精巧！ -------翟中和

动物细胞 植物细胞

第 三 章 细 胞 的 结 构

科学家用显微注射器把一种叫伊红的物质注入变形虫（单细胞动物）体内，伊红很快扩散到整个细胞，但不能逸出细胞。 材料分析 科学家用显微注射器把一种叫伊红的物质注入变形虫（单细胞动物）体内，伊红很快扩散到整个细胞，但不能逸出细胞。 你认为伊红为什么不会逸出细胞？ 具体的一个生命系统，其范围可以无界的吗？ 看看自己的身体，是什么使我们与外界分隔开来？ 一个完整的系统，它们都有边界

第1节 细胞膜—— 系 统 的 边 界

问题探讨

选择哺乳动物成熟的红细胞。因为哺乳动物成熟的红细胞内没有细胞核和其它众多具膜的细胞器，可以避免细胞膜与其它膜结构混在一起。 一、细胞膜的成分 （一）制备细胞膜的方法 1、材料选择： 选择哺乳动物成熟的红细胞。因为哺乳动物成熟的红细胞内没有细胞核和其它众多具膜的细胞器，可以避免细胞膜与其它膜结构混在一起。 另外，红细胞数量大，材料易得。 运动脑 2是哺乳动物成熟的红细胞，它没有细胞核。3是肌肉细胞，它有细胞核。如果你要提取细胞膜，你会选择哪种细胞?说说理由。 如果你在提取细胞膜，你会选择动物细胞还是植物细胞?说说理由。

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？ 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？ 2、原理： 红细胞吸水胀破 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？ 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？ 用离心分离的办法分开细胞膜和其他物质 正常红细胞形态 吸水后的形态 失水后的形态

①使红细胞分散开，不易凝聚成块；②使红细胞维持原有的形态 3、实验步骤： ：猪羊人的新鲜红细胞悬浮液（血液加适量的生 理盐水） 选 材 ：用滴管取一滴红细胞稀释液滴在载玻片 上，盖上盖玻片 制作装片 ：用显微镜观察红细胞形态（先低后高） 观 察 ：在盖玻片的一侧滴1d清水，在另一侧用吸水纸 吸引（引流法） 滴清水 观 察 ：持续观察细胞的变化

讨 论： 如果上述实验在试管中进行，细胞破裂后，还需用什么方法才能获得较纯的细胞膜？ 离心

（二）细胞膜的成分 材料分析 1859年，E.Oerton选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂质的物质，也容易穿过膜，反之，不容易溶于脂质的物质，也不容易穿过膜。 你从以上实验中能得出什么结论？并说明理由。 讨 论 结论：细胞膜的组成成分中含有脂质

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）。 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 脂质 50% (主要是磷脂) 细胞膜的成分 蛋白质 40% 糖类 2%-10% （糖蛋白，糖脂）

相似相溶原理 1、对生物膜成分的探索——脂质 假说： 膜是由脂质组成的 实验：用500多种物质对植物细胞的通透性进行上万次的实验。 资料1 细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：溶 于脂质的物质比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。 资料1 时间：19世纪末 1895年 人物：欧文顿(E.Overton） 发现: 非脂溶性物质 脂溶性物质 相似相溶原理 假说： 　膜是由脂质组成的

脂质分子与蛋白质在膜中如何排列 2、对生物膜成分的探索——蛋白质 资料2 问题探讨： 得出结论： 生物膜中可能还含有蛋白质 科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。 脂质分子与蛋白质在膜中如何排列 问题探讨： 根据实验现象,你对膜化学成分在种类上认识是否还有新的结论? 得出结论：

资料3.朗姆瓦的实验 时间：1917年 实验：朗姆瓦（Langmuir）将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完以后，磷脂分子在空气与水的界面上分布散乱，经过推挤排列成了单层，而且每个磷脂分子的头部浸入水中，尾部浮于水面。 磷脂分子 A：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。 B：根据磷脂分子的结构特点，展开你的想像力，尝试构建磷脂分子在水—空气界面中的模型

磷脂分子结构示意图 亲水基团 疏水基团

活动主题一：请根据朗姆瓦的实验构建磷脂分子在空气与水界面上分布的模型 磷脂分子排列为单分子层 磷脂分子的特点： “头”部具亲水性，“尾”部具疏水性

资料4.荷兰科学家的实验 细胞膜中的脂质（磷脂）分子排列为连续的双分子层 时间：1925年 人物：荷兰科学家戈特E.Gorter和格伦德F.Grendel 实验：用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细 胞膜中提取脂质，在空气－水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积约为红细胞表面积的2倍 结论： 细胞膜中的脂质（磷脂）分子排列为连续的双分子层 活动主题二: 根据以上实验结论构建细胞膜中磷脂分子的排布模型

资料5.罗伯特森的实验 时间：1959年 实验：罗伯特森用电镜了观察到了清晰的细胞膜照片，看到了暗－亮－暗的三层结构。 结论： 生物膜为蛋白质－脂质－蛋白质三层统一的静态结构 注：蛋白质电子密度高显黑色发暗，磷脂分子的电子密度低发亮。

活动主题三：请根据罗伯特森观察的结果构建蛋白质在磷脂双分子层中排布方式的模型 单位膜模型 罗伯特森观点： ①蛋白质分子都镶在磷脂双分子层的两侧，所有膜厚度相同 ②蛋白质分子和磷脂分子都是静止不动的

三明治模型 1.蛋白质在膜中分布的对称性 2.静态结构 要点：

6.新技术带来新模型（一） 人细胞 结论：细胞膜具有一定的流动性 鼠细胞 资料6：人-鼠细胞融合实验 时间：1970年 人物：费雷和埃迪登等 实验：将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合。 人细胞 鼠细胞 荧光标记 膜蛋白 诱导 融合 40分钟后 370C 结论：细胞膜具有一定的流动性

二、流动镶嵌模型的基本内容 资料7： 时间：1972年 人物：桑格和尼克森 假说：流动镶嵌模型 7.新技术带来新模型（二） 资料7： 时间：1972年 人物：桑格和尼克森 假说：流动镶嵌模型 二、流动镶嵌模型的基本内容 1、生物膜的主要成分是磷脂和蛋白质2、磷脂双分子层构成膜的基本支架。3、蛋白质分子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，有的横跨整个磷脂双分子层。4、磷脂分子和蛋白质分子都不是静止不动的,而是具有一定的流动性。

磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部 朝向内侧）。 流动镶嵌模型的基本内容: 1、生物膜的组成： 主要由蛋白质和脂质组成 2、生物膜的基本骨架： 磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部 朝向内侧）。 3、蛋白质分子存在形态： 有镶在表面、嵌入、贯穿三种，外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。体现了生物膜的不对称性。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系） 4、生物膜的结构特点： 流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）

磷脂分子的运动

讨论： 1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？ 2.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术的进步所起到怎样的作用? 3.分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是如何体现的？　 流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，但它无法完美地回答生物膜的所有功能。所以后来不断提出一些新的模型，如Wallach于1975年提出晶格镶嵌模型；Jain和White于1977年提出板块镶嵌模型等。迄今为止，已提出的生物膜结构模型达几十种之多。生物膜的结构模型虽然有很多种，但被广泛接受的结构模型基本内容是趋向一致的，其要点和特点基本相同，主要包括膜的分子组成和结构特征。

科学无止境 2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜蛋白的美国科学家，这是自1991年来诺贝尔奖第三次颁发给与细胞膜蛋白质有关的研究成果 。 罗德里克·麦金农 皮特·阿格雷

二、细胞膜的功能 1、将细胞与外界坏境分隔开 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。 电镜下的细胞膜

2、控制物质进出细胞

3、进行细胞间的信息交流 细胞分泌的化学物质（如激素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜上的受体结合，把信息传递给靶细胞，从而影响靶细胞的生命活动。

人类精子与卵细胞受精 高等植物细胞通过胞间连丝交流信息

归纳细胞膜的功能： 1、将细胞与外界环境分隔开 2、控制物质进出细胞 3、进行细胞间的信息交流 除以上提到的功能外,你还知道细胞膜有哪些功能吗? 请同学们上网搜索“细胞膜的功能”。

细胞壁是全透性的 细胞壁 假如今天我们只有植物细胞材料用作实验,要想感受膜的存在，我们应首先考虑什么? 成分： 纤维素，果胶 作用： 用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁。 成分： 纤维素，果胶 细胞壁 作用： 支持，保护；防止细胞吸涨而破裂，保持细胞的正常形态 细胞壁是全透性的

三、练习题 1、在组成细胞膜的脂质中，最丰富的是： A、脂肪 B、固醇 C、磷脂 D、维生素D

2、下列关于细胞膜的功能不正确的是： A、维持细胞内部环境的相对稳定 B、防止有用的物质流失 C、实现细胞间的信息交流 D、绝对避免有害物质进入细胞 3、制备细胞膜采用的优良材料是 A. 口腔上皮细胞 B. 叶肉细胞 C.人的成熟红细胞 D. 鸡的红细胞

4、小麦细胞细胞膜的主要组成元素是 A. C、H、O、N B. C、H、O、N、P C. C、H、O、S D. C、H、O、N、S

多谢 指导 ！

制备细胞膜实验

不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质 ● ● 细胞膜

请欣赏 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！”