细胞膜公开课版本.ppt

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。伊红为什么不会逸出细胞？此实伊红为什么不会逸出细胞？此实验说明了什么？验说明了什么？细胞作为一个完整的系统，它有边界 第1节系统的边界细胞膜 口腔上皮细胞口腔上皮细胞 植物叶肉细胞植物叶肉细胞 细菌细胞细菌细胞 哺乳动物成哺乳动物成熟的红细胞熟的红细胞 问题问题1 1：研究细胞膜应选择何种细胞？：研究细胞膜应选择何种细胞？人的成熟红细胞人的成熟红细胞 红细胞在清水中吸水破裂红细胞在清水中吸水破裂 哺乳动物成熟的红细胞哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核没有细胞核及复杂的细胞器，吸水涨破后进行离心及复杂的细胞器，吸水涨破后进行离心操作，即可制备较纯净的细胞膜。操作，即可制备较纯净的细胞膜。问题问题2：细胞膜的组成成分是什么？：细胞膜的组成成分是什么？时间：时间：18951895年年 人物：人物：欧文顿（欧文顿（E.OvertonE.Overton）实验：实验：用用500500多种物质对细胞膜进行上万次的通透性多种物质对细胞膜进行上万次的通透性 实验，发现脂溶性物质能够优先通过细胞膜，实验，发现脂溶性物质能够优先通过细胞膜，且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解。且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解。结论：结论：资料资料1 1：细胞膜中含有脂质。细胞膜中含有脂质。非脂溶性物质非脂溶性物质 脂溶性物质脂溶性物质 细胞膜细胞膜 资料资料2 2：科学家在实验中发现细胞膜不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，也会但会被溶解脂质的物质溶解，也会被被蛋白酶蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物能专一地分解蛋白质的物质质)分解。分解。结论：结论：细胞膜中含有蛋白质。细胞膜中含有蛋白质。细胞膜的组成成分细胞膜的组成成分 0 05 5101015152020252530303535404045455050脂质脂质蛋白质蛋白质糖类糖类百分含量%百分含量%脂质脂质 （约（约50%50%）蛋白质蛋白质 （约（约40%40%）糖类糖类 （约（约2%2%-10%10%）问题问题3：各组成成分在细胞膜中如何分布？各组成成分在细胞膜中如何分布？磷脂磷脂含含C、H、O、N、P五种元素，是由胆碱，五种元素，是由胆碱，甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，其“头”部甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，其“头”部是亲水的，是亲水的，“尾”部是疏水的。“尾”部是疏水的。亲水头部亲水头部 疏水尾部疏水尾部 水面上的磷脂分子水面上的磷脂分子 水中的磷脂分子水中的磷脂分子 时间：时间：19251925年年 人物：人物：Gorter 和和Grendel（荷兰）（荷兰）实验：实验：用丙酮从人的红细胞中提取磷脂，在水面上铺用丙酮从人的红细胞中提取磷脂，在水面上铺 展成单分子层，测得单层磷脂分子的总面积为展成单分子层，测得单层磷脂分子的总面积为 红细胞膜表面积的红细胞膜表面积的2 2倍。倍。结论：结论：资料资料3 3：Gorter 和和Grendel实验实验 水水 细胞膜是由双层磷脂分子组成的。细胞膜是由双层磷脂分子组成的。磷脂分子在细胞膜中如何分布？磷脂分子在细胞膜中如何分布？细胞主要生存在液体环境中，细胞细胞主要生存在液体环境中，细胞膜中的双层磷脂分子应该怎样排布才能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？稳定地存在于水体中？排布特点：亲水头部朝两侧，疏水尾部相对排布特点：亲水头部朝两侧，疏水尾部相对 磷脂双分子层磷脂双分子层 磷脂分子在细胞膜中如何分布？磷脂分子在细胞膜中如何分布？蛋白质分子在细胞膜中如何分布？蛋白质分子在细胞膜中如何分布？资料资料4 4：三明治模型：三明治模型 J.D.Robertson 1959 用超薄切片技术获用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明明-暗三层暗三层结构结构(如图如图)，厚约，厚约7.5nm。这就是所谓的“。这就是所谓的“单位膜”模型。它由厚约单位膜”模型。它由厚约3.5nm的双层脂分的双层脂分子和内外表面各厚约子和内外表面各厚约2nm的蛋白质构成。的蛋白质构成。暗暗-明明-暗暗 蛋白质蛋白质-磷脂磷脂-蛋白质蛋白质 三明治模型三明治模型 问题问题4：蛋白质和脂质在细胞膜中的位置是固定蛋白质和脂质在细胞膜中的位置是固定不变的吗？不变的吗？资料资料5 5：19701970年，人、鼠细胞融合实验年，人、鼠细胞融合实验 诱导诱导 融合融合 人细胞人细胞 鼠细胞鼠细胞 荧光标记荧光标记 蛋白质蛋白质 4040分钟后分钟后 370C 膜蛋白可以运动膜蛋白可以运动 结论：结论：磷脂分子的运动磷脂分子的运动 冰冻蚀刻电子显微法冰冻蚀刻电子显微法将细胞膜标本冰冻将细胞膜标本冰冻,然后然后用冷刀断开，升温后暴露断裂面进行观察。用冷刀断开，升温后暴露断裂面进行观察。蛋白质蛋白质覆盖覆盖在磷脂双分子层的在磷脂双分子层的两侧、或两侧、或嵌插嵌插在在磷脂双分子层中，或磷脂双分子层中，或贯穿贯穿整个磷脂双分子层。整个磷脂双分子层。时间：时间：19721972年年 人物：人物：桑格和尼克森（桑格和尼克森（S.J.Singer&G.Nicolson S.J.Singer&G.Nicolson）内容：内容：1.1.磷脂双分子层磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架；构成细胞膜的基本骨架；2.2.蛋白质分子蛋白质分子在细胞膜中不对称分布；在细胞膜中不对称分布；资料资料6 6：细胞膜的：细胞膜的流动镶嵌模型流动镶嵌模型 3.3.磷脂分子是可以运磷脂分子是可以运动的，具有动的，具有流动性流动性；4.4.大多数蛋白质分子大多数蛋白质分子可以运动，也体现了可以运动，也体现了膜的膜的流动性流动性。细胞膜的结构特点：细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。具有一定的流动性。白细胞吞噬细菌白细胞吞噬细菌 变形虫吞噬食物变形虫吞噬食物 问题问题5：细胞膜具有哪些功能？：细胞膜具有哪些功能？1、细胞膜将细胞与外界坏境分隔开，具有、细胞膜将细胞与外界坏境分隔开，具有保护作用。保护作用。原始地球环境原始地球环境 膜的出现在生命起源过膜的出现在生命起源过程中至关重要。它使原始细程中至关重要。它使原始细胞成为相对独立的系统，细胞成为相对独立的系统，细胞膜胞膜维持了细胞内部环境的维持了细胞内部环境的相对稳定相对稳定。生生 活活 在在 水水 里里 的的 草草 履履 虫虫 科学家做过这样的实验：将番茄和水稻分别科学家做过这样的实验：将番茄和水稻分别放在含放在含CaCa2+2+、MgMg2+2+、SiSi4+4+的培养液中培养。的培养液中培养。一段时间后，番茄培养液中的一段时间后，番茄培养液中的CaCa2+2+、和、和MgMg2+2+减减少；水稻培养液中的少；水稻培养液中的CaCa2+2+、和、和MgMg2+2+增多。增多。SiSi4+4+的情况刚好相反：水稻吸收大量的的情况刚好相反：水稻吸收大量的SiSi4+4+，而番茄几乎不吸收而番茄几乎不吸收SiSi4+4+。这说明了什么？这说明了什么？细胞膜的功能特性：细胞膜的功能特性：选择透过性选择透过性 2、有选择地从周围环境中获取养料，排出、有选择地从周围环境中获取养料，排出废物，不断地与周围环境废物，不断地与周围环境进行物质交换进行物质交换。开花植物的雌蕊依靠细胞识别能力接受花粉进行受精；开花植物的雌蕊依靠细胞识别能力接受花粉进行受精；当细菌侵入体内时，会被白细胞吞噬，但白细胞从不吞噬当细菌侵入体内时，会被白细胞吞噬，但白细胞从不吞噬血液中的正常细胞。血液中的正常细胞。细胞相互识别的分子基础是细胞膜上的细胞相互识别的分子基础是细胞膜上的糖蛋白糖蛋白。3、信息交流与、信息交流与细胞识别细胞识别。细胞之间的联系细胞之间的联系 高等植物细胞之间通过胞高等植物细胞之间通过胞间连丝进行信息交流间连丝进行信息交流 二、细胞膜的结构：流动镶嵌模型二、细胞膜的结构：流动镶嵌模型 1.1.将细胞与外界环境分隔开，起保护作用；将细胞与外界环境分隔开，起保护作用；2.2.控制物质进出细胞，与环境进行物质交换；控制物质进出细胞，与环境进行物质交换；3.3.进行细胞间的信息交流与细胞识别。进行细胞间的信息交流与细胞识别。一、细胞膜的成分一、细胞膜的成分 脂质、蛋白质、糖类脂质、蛋白质、糖类 课课 堂堂 小小 结结 磷脂双分子层磷脂双分子层基本骨架基本骨架 蛋白质：不对称分布蛋白质：不对称分布 三、细胞膜的功能三、细胞膜的功能 糖蛋白：位于细胞膜外侧糖蛋白：位于细胞膜外侧 1.在下列几组化学元素中，构成细胞膜所必需的在下列几组化学元素中，构成细胞膜所必需的 基本元素是基本元素是 .C、H、O .C、H、O、P .C、H、O、N .C、H、O、N、P 2.2.制备细胞膜采用的优良材料是制备细胞膜采用的优良材料是 A.A.口腔上皮细胞口腔上皮细胞 B.B.叶肉细胞叶肉细胞 C.C.人的成熟红细胞人的成熟红细胞 D.D.鸡的红细胞鸡的红细胞 课堂练习课堂练习 3.流动镶嵌模型流动镶嵌模型：细胞膜的成分为细胞膜的成分为_和和 _及少量及少量糖类糖类。基本骨架为基本骨架为_ 蛋白质则蛋白质则_、_ 或或_在磷脂双分子层中。在磷脂双分子层中。磷脂分子和蛋白质都有一定的磷脂分子和蛋白质都有一定的_。磷脂磷脂 蛋白质蛋白质 磷脂双分子层磷脂双分子层 贯穿贯穿 镶嵌镶嵌 覆盖覆盖 流动性流动性 课堂练习课堂练习 课堂练习课堂练习 4.据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D D等物等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为质较容易优先通过细胞膜，这是因为 A.A.细胞膜具有一定流动性细胞膜具有一定流动性 B.B.细胞膜是选择透过性细胞膜是选择透过性 C.C.细胞膜以磷脂分子层为基本骨架细胞膜以磷脂分子层为基本骨架 D.D.细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子 课堂练习课堂练习 5.5.变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的膜的 A.A.保护作用保护作用 B.B.一定的流动性一定的流动性 C.C.主动运输主动运输 D.D.选择透过性选择透过性 6.6.将紫色萝卜的块根切成小块放入清水中，水的颜色将紫色萝卜的块根切成小块放入清水中，水的颜色 无明显变化。若对其进行加温，随着水温的升高，水无明显变化。若对其进行加温，随着水温的升高，水 的颜色会逐渐变红。其原因是的颜色会逐渐变红。其原因是 A.A.细胞壁在升温的过程中受到破坏细胞壁在升温的过程中受到破坏 B.B.水温升高，花青素的溶解度加大水温升高，花青素的溶解度加大 C.C.升温使生物膜被破坏而丧失功能升温使生物膜被破坏而丧失功能 D.D.升温使水中的化学物质发生了反应升温使水中的化学物质发生了反应 7.7.在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属离子对水的污染，这是试图模拟生物膜的属离子对水的污染，这是试图模拟生物膜的 A.A.流动镶嵌模型流动镶嵌模型 B.B.流动性流动性 C.C.保护功能保护功能 D.D.选择透过性选择透过性 课堂练习课堂练习 8.8.细胞膜上与细胞识别和细胞间信息交流有着密切关系细胞膜上与细胞识别和细胞间信息交流有着密切关系的化学物质是的化学物质是 A.A.糖蛋白糖蛋白 B.B.磷脂磷脂 C.C.脂肪脂肪 D.D.核酸核酸 9.9.科研上鉴别死细胞和活细胞，常用科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除染色排除法法”。例如，用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成。例如，用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。你能解释亡。你能解释“染色排除法染色排除法”的原理吗？的原理吗？概念图小结概念图小结 细胞