细胞膜的结构与功能.

1.你怎样区分显微镜视野中的气泡和细胞？2.光学显微镜下能看见细胞膜吗？气泡思考：科学家用电子显微镜清晰地观察到细胞膜之前，已经能够确定细胞膜的存在了。请你推测一下，科学家是怎样确定细胞膜的存在的？在当时的条件下，你会提供什么样的证据和事实来证明细胞膜存在呢？证据：1、19世纪中叶K.W.Mageli发现细胞表面有阻碍染料进入的现象。4、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。细胞作为一个完整的系统，它有边界。2、在光学显微镜下看到，科学家用微针触碰细胞表面时，细胞表面有弹性，可以伸展。3、科学家用微针插入细胞内，会有一层结构破裂。细胞膜——系统的边界1、将细胞与外界环境分隔开原始地球环境膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始细胞，并成为相对独立地系统。细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定2、控制物质进出营养物质分泌（抗体、激素）代谢废物病菌、病毒DNA等（控制具有相对性）（细胞自主选择性）（1）通过细胞分泌的化学物质(如激素)间接方式3.进行细胞间的信息交流激素靶细胞（2）细胞膜直接接触靶细胞：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（3）细胞之间形成通道（高等植物细胞之间的胞间连丝）胞间连丝切片（黑枣）--------纵切胚乳胚实验处理泡涨的玉米种子中胚泡涨并煮熟的玉米种子中胚实验现象没有被染色染成红色活细胞的细胞膜允许某些物质透过的特性---细胞膜的选择透性细胞膜为什么会有选择透性？细胞膜的功能特点结构及结构特点？资料1：1895年，欧文顿E.Overton用500多种化学物质对植物细胞透性进行上万次实验。发现：凡是可溶于脂类的物质比不能溶于脂类的物质更容易透过细胞膜进入到细胞中去。膜是由脂类物质构成的！●●不溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜提出假说：思考：1.欧文顿的假说是依据什么提出来的？是对现象的推理分析？还是通过对膜成分的提取和鉴定？2.在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？推理不一定正确，还应通过科学实验进一步验证。3.为什么一开始不对生物膜直接进行提取、分离和鉴定呢？假说的验证与修正细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质资料2：20世纪初，荷兰科学家将细胞膜从哺乳动物成熟的红细胞中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶分解。细胞内的物质是有一定浓度的，如果把细胞放在清水里，水会进入细胞，把细胞涨破，细胞内的物质流出来，这样就可以得到细胞膜了。思考1：细胞核和许多细胞器也有膜，这些膜会与细胞膜混在一起。怎样把细胞膜与细胞器膜分离开？为什么科学家会选择从哺乳动物成熟的红细胞中分离细胞膜呢？哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和众多的细胞器。思考2：怎样获得细胞膜？用针扎破？用镊子把细胞膜剥下来？思考3：资料2说明了什么？资料3：1917年，科学家朗姆瓦Langmuir进行了一项重要的实验：他将磷脂溶解于苯和水中，苯水水表面的单层磷脂分子怎样排列？磷酸甘油脂肪酸磷脂分子极性头部（亲水）（磷酸基团）非极性尾部（亲脂、疏水）（脂肪酸）资料3：1917年，科学家朗姆瓦Langmuir成功将一层磷脂分子铺在了水面上！当苯挥发完以后，磷脂分子在空气与水的界面上排列成了单层。资料4：1925年，荷兰E.Gorter和F.Grendel用丙酮从红细胞膜提取磷脂，铺在水面上形成磷脂单分子层，测量铺展面积，恰为红细胞表面积的二倍！推理：——亲水头部——疏水尾部一层膜里包含两层磷脂分子。水水水脂质体脂质体（liposome）是一种人工膜。当磷脂分子分散于水相时，分子的疏水尾部倾向于聚集在一起，避开水相，而亲水头部暴露在水相中，形成具有双分子层结构的的封闭囊泡，称为脂质体。脂质体可用于转基因，或制备的药物，利用脂质体可以和细胞膜融合的特点，将药物送入细胞内部。蛋白质也是细胞膜的成分，那么蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？资料5：1959年，罗伯特森应用电子显微镜观察到清晰的细胞膜，看到了暗-亮-暗的三层结构。提出生物膜的三明治模型：由蛋白质-脂质-蛋白质构成的静态的三明治结构。小资料：电子显微镜是用电子束来照射被检验的样品。电子与蛋白质和磷脂不同的原子发生碰撞，对电子有不同散射度，蛋白质电子密度高,显得灰暗，磷脂分子的电子密度低，光亮。Davson-Danielli的“三明治”模型要点：1.蛋白质在膜的两侧呈对称分布2.膜是一个静态结构白细胞吞噬病毒的过程实例:白细胞穿过毛细血管壁对“三明治模型”的质疑：认为生物膜是一个静态结构，就无法解释细胞生长、变形虫运动、细胞吞噬、摄食等现象。当时的技术水平下，对于蛋白质的分布人们还没有提出质疑。资料6：1970年，拉里·弗莱LarryFrye等将人和鼠的细胞膜用不同的荧光染料标记后，让两种细胞融合，杂交细胞一半发红光、另一半发绿光，放置一段时间后发现两种荧光染料均匀分布。结论：细胞膜具有一定的流动性人细胞鼠细胞荧光标记膜蛋白诱导融合40分钟后370C膜脂分子的运动侧向移动翻转运动旋转运动膜蛋白也随着膜脂的运动。左右摆动上下摆动尾部摆动资料7：科学家将标本用干冰（液氮）冰冻后用冷刀切开，升温后暴露断裂面，制造复膜，复膜显示出了标本蚀刻面的形态，科学家就够观察到细胞断裂面处的结构。蛋白质、、在磷脂双分子层中。镶嵌横跨全部或部分嵌入结论：蛋白质分布具有不对称性。基本骨架资料8：1972年，桑格和尼克森根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果提出了“流动镶嵌模型”。请你根据以上的分析，画出细胞膜的模式图。根据糖蛋白的分布,可以判断细胞膜的内外侧。生物膜结构的探索历程年份人物发现1895欧文顿根据实验推测细胞膜由＿＿＿组成。1925荷兰科学家细胞膜化学成分的分析显示：膜的主要成分是＿＿＿＿＿＿＿＿。1959罗伯特森超薄切片显示质膜“暗-明-暗”三层结构，提出“三明治”结构模型，认为生物膜都由＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿三层结构构成。1972桑格和尼克森根据免疫荧光、冰冻蚀刻技术结果，提出质膜的＿＿＿＿＿＿＿＿。脂质脂质和蛋白质蛋白质-脂质-蛋白质流动镶嵌模型1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。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？实验技术的进步决定了人们的认识水平的高度。思考二、细胞膜的成分05101520253035404550脂质蛋白质糖类百分含量%脂质（约50%）蛋白质（约40%）糖类（约2%-10%）功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。1、膜结构的基础2、膜蛋白三种方式镶嵌在脂双层上三、细胞膜的结构——流动镶嵌模型3、膜在结构特性上具有一定的流动性脂双层糖蛋白膜蛋白（磷脂分子可以运动）（蛋白质分子可以移动）——脂双层成分：纤维素和果胶功能：支持和保护细菌细胞壁成分也是纤维素和果胶吗?不是,成分为肽聚糖四、植物的细胞壁：这些组成成分是怎样排列的？又构成怎样的结构并与功能先适应呢？请听下节课讲解