第一届细胞膜———系统的边界

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,我确信哪怕一个最简单的细胞， 也比迄今为止设计的任何智能电脑更精巧！,,——,引自翟中和院士等主编的,《,细胞生物学,》,第三章 细胞的基本结构,,细胞壁,细胞膜,细胞质,细胞核,成分,结构,功能,制备细胞膜,细胞质基质,细胞器,细胞器之间的分工,细胞器之间的协调配合,细胞的生物膜系统,细胞核的功能,细胞核的结构,,光学显微镜下示细胞边界,,电镜下示细胞膜,第1节 细胞膜——系统的边界,,思考：选取何种细胞作为研究细胞膜的材料呢,?,人口腔上皮细胞,洋葱表皮细胞,思考：细胞膜、细胞器膜

2、、核膜混在一起，怎么办,?,相关信息： 在发育成熟的过程中，哺乳动物的红细胞的细胞核、细胞器逐渐退化，并从细胞中排除，为能携带氧的血红蛋白腾出空间。,,膜结构,中,只有细胞膜,。,人的,红细胞只能存活,120,天左右。,,思考：怎样获得细胞膜呢？,吸水涨破,离心（沉淀）,过滤,一,.,制备细胞膜,材料：哺乳动物成熟的红细胞,方法：,,材料一：,,,1859,年,Overton,在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜

3、十分困难。细胞膜会被蛋白酶分解。,讨论：推测细胞膜的化学成分？,二,.,细胞膜的成分,脂质,(50%),：,蛋白质,(40%),：,糖类,(2%,～,10%),主要是磷脂,越多功能越复杂,,与生活中的联系：,,,癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关。,产生甲胎蛋白（,AFP,）、,癌胚抗原（,CEA,）,等,,资料一,时间：,,人物：,假说：,实验：,（一）、,对生物膜结构的探索历程,,20,世纪初，从哺乳动物红细胞中分离出细胞膜。,膜是由,,组成的,用,500,多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜,。,经分析表明，细胞膜的主要成分是：,脂质,和,蛋白质

4、,。,19,世纪末,1895,年,欧文顿（,E.Overton,）,脂质,三、结构：,,,时间,：,1925,年,,,人物,：荷兰科学家,Gorter,和,Grendel,,,实验,：,,资料二,从红细胞的细胞膜中提取脂质，铺成单,,层分子，发现面积是细胞膜的,2,倍,提出假说,：,细胞膜中的,磷脂,是,双层,的,,时间,：,,人物,：,,实验,：,,,,,假说,：,资料三,电镜图片,1959,年,,罗伯特森,在电镜下看到细胞膜,,细胞膜是,由,“,蛋白质,—,脂质,—,蛋白质,”,的三层结构构成,的,静态,统一,,结构。,由,“,蛋白质,—,脂质,—,蛋白质,”,三层结构构成,（三明治结构模

5、型）,,资料五,,20,世纪,60,年代以后，人们对这一模型提出异议,随着新技术的应用，人们发现蛋白质,不是,全部平铺在磷脂的表面，有的蛋白质是,镶嵌,在脂质双分子层之中的。,资料四,时间,：,1970,年,,人物,：,Larry Frye,等,,实验,：,,,,,假说,：,,,将人和鼠的细胞膜用不同的荧光,抗体,标记 后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧 光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光,抗体,均匀分布,细胞膜具有,流动性,细胞膜具有流动性的其他证据,:,,时间：,1972,年,,人物：,桑格和 尼克森,,假说：,,资料六,流动镶嵌模型,,,构成了细胞膜的,基本支架,，

6、,蛋白质,分子有的,,，有的部分或全部,,。,磷脂分子蛋白质,分子,大都可以,,。,细胞膜外表有,,（糖被）,(,二,),、流动镶嵌模型的基本内容,:,三、结构：,磷脂双分子层,运动,糖蛋白,镶,在磷脂双分子层的,表面,嵌入,磷脂双分子层,中,(,一,),、,对生物膜结构的探索历程,生物膜的流动镶嵌模型,,,四,.,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,——,选择透过性,,具有一定的流动性,生物膜的,结构特点,：,,,功能特性,：,结束,归纳总结,选择透过性,,(,一,).,植物细胞的细胞壁：,成分：,纤维素和果胶,功能：,支持和保护

7、,(,二,).,细菌的细胞壁：,特性：,全透性,成分：,多糖和蛋白质,去壁方法,:,纤维素酶,,,果胶酶,细胞壁,（肽聚糖）,,,,,,磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，,亲水头部,疏水尾部,磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。,p66,,磷脂分子,亲水基,疏水基,水,空气,A,水,空气,B,水,空气,C,,,1925,年,,,戈特用丙酮提取出细胞膜的脂质物质,,,将它在,空气,—,水,的界面上展开时,,,磷脂分子在细胞膜上呈双层分布,水,空气,这说明了一个什么问题,?,空气,—,水的界面,这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的,两倍,。,,1925,年,,,戈特用丙酮提

8、取出细胞膜的脂质物质,,,将它在,空气,—,水,的界面上展开时,,,这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的两倍,,,这说明了一个什么问题,?,资料：,细胞膜中的,脂质,是,双层,的,,磷脂分子,亲水基,疏水基,水,空气,A,水,空气,B,水,空气,C,,思考：膜中两层磷脂分子的排布？,A,C,B,,思考：蛋白质位于细胞膜的什么位置？,细胞膜是,由,“,蛋白质,—,脂质,—,蛋白质,”,构成,的,静态,统一结构。,1959,年，罗伯特森在电镜下观察的细胞膜,20,世纪,60,年代以后， 人们对这一模型提出异议,随着新技术的应用，人们发现蛋白质不是全部,平铺

9、,在磷脂的表面，有的蛋白质是,镶嵌,在脂质双分子层之中的。,,回忆：,,细胞膜和其他生物膜都是,,膜。,选择透过性,问题：,,生物膜的,选择透过性,与,膜的结构,有什么关系呢？,当年科学家正是怀着这种疑问，,,开始对生物膜进行,探索,！,,1970,年，人鼠细胞融合实验,分析：两种颜色均匀分布的原因？,具有一定的流动性,说明细胞膜的结构特点是什么？,,1970,年，人鼠细胞融合实验,分析：两种颜色均匀分布的原因？,具有一定的流动性,说明细胞膜的结构特点是什么？,,1972,年桑格和尼克森的,流动镶嵌模型,：,基本骨架,糖被：,保护、润滑、,识别,的作用,,2.,控制物质进出细胞,——,选择透过

10、性,(,物质跨膜运输,),物质跨膜运输的实例,物质跨膜运输的方式,,膜的研究是当前细胞生物学和分子生物学的重要课题之一。,,——,引自汪堃仁院士等主编的,《,细胞生物学,》,第四章 细胞的物质输入和输出,,半透膜：可以让小分子物质通过　　　　　而大分子物质不能通过的　　　　一类薄膜的总称。,讨论：,,1.,漏斗管内的液面为什么会升高？,2.,如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？,3.,如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？,,问题探讨,1.,发生,渗透作用具备条件,?,⑴,半透膜,⑵膜两侧的浓度差,2.,水的渗透方向？,低,

11、浓度溶液,高,浓度溶液,即顺相对含量梯度运输,,（一）,.,细胞的吸水和失水,1.,动物细胞：,吸水涨破,失水皱缩,外界溶液浓度,<,细胞质浓度，吸水,外界溶液浓度＞细胞质浓度，失水,思考：动物细胞是否具备发生渗透作用的条件,?,清水,高浓度 盐水,生理 盐水,正常形态,物质跨膜运输的实例,,2.,红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？,讨论：,1.,当外界溶液的浓度低时， 　红细胞一定会由于吸水而涨破吗？,与生活的联系：,吃比较咸的食物

12、，口腔和唇的黏膜有什么感觉？ 为什么？,取决于细胞内外浓度的差值， 差值较大时吸水或失水较多。,,白菜长时间放置在空气中会慢慢地萎蔫，但是将萎蔫,,的白菜放进清水中，它又会恢复硬挺的形态。这说明？,资料：,白菜细胞能通过渗透作用失水与吸水吗？,思考：,动植物细胞的区别？,,清水中 紫色洋葱外表皮细胞,蔗糖溶液中 紫色洋葱外表皮细胞,,细胞质,细胞膜,液泡膜,原生质层,细胞壁,

13、细胞液,外界溶液,浓度差,=,半透膜,,外界溶液浓度 细胞液的浓度，细胞,失水,质,壁,分离,原生质层,与,细胞壁,分离,后形成的空间内充满,,。,外界溶液,,,外界溶液浓度 细胞液的浓度，细胞,吸水,质壁分离复原,,2.,植物细胞：,外界溶液浓度,<,细胞液浓度，吸水,外界溶液浓度＞细胞液浓度，失水,发生质壁分离现象,现象？条件？,现象？条件？,,,A,、,溶液,Ⅰ,的浓度最低,,,,,B,、,溶液,Ⅳ,是蒸馏水,,,,C,、,溶液,Ⅳ,的浓度最高,,,,D,、,溶液,Ⅱ,的浓度较溶液,Ⅲ,的浓度低,溶液,Ⅰ,体积,100%,溶液,Ⅱ,溶液,Ⅲ,溶液,Ⅳ,右图资料显示四组相同

14、体积的马铃薯条分别放在四种不同浓度的溶液,1,小时后体积转变的情况，下列说法正确的是：,比较未知溶液浓度大小,,植物细胞的,质壁分离,实验目的,的,拓展,：,1,、测定细胞液的浓度范围,2,、判断细胞的死活,3,、比较未知溶液的浓度大小,小结,4,、观察细胞膜,,二,.,物质跨膜运输的其它实例：,资料分析,P63,1.,细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。,2.,选择透过性膜的特点：,(1),水分子自由通过,(2),一些离子和小分子也可以通过,(3),其他的离子、小分子和大分子则不能通过。,,合成的 脂双层,氨基酸,,葡萄糖,,核苷酸,HC,O,3,_,,Na,+,, K,

15、+,, Ca,2+,, Mg,2+,, H,+,问题探讨：,O,2,N,2,,,CO,2,,苯,水、甘油、,,乙醇,葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层， 但是， 小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖， 对此该如何解释？,小肠上皮细胞有 能够转运吸收葡萄糖的,蛋白质,，,第3节 物质跨膜运输的方式,,自由扩散,:,特点,浓度：高→低,,不需要载体,不耗能,举例：,水、,O

16、,2,、,CO,2,、,甘油、胆固醇、性激素、,V,D,、,乙醇、苯、尿素,,协助扩散,:,特点,浓度：高→低,,需要载体,不耗能,举例：,葡萄糖进入红细胞,,思考讨论：,1.,自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？,2.,自由扩散与协助扩散有什么异同？,不,需要，二者都是顺物质的浓度梯度进行的。,被动运输,,资料分析：,1.,植物细胞液中的矿质元素，如,Mg,2+,、,Fe,3+,都要比土壤溶液高，但细胞还是不断从土壤溶液中吸收这些无机盐。,思考：以上资料说明了什么？,物质必须逆着浓度梯度进行,运输,2.,人红细胞中,K,+,的浓度比血浆高,30,倍，,Na,+,的浓度却只有血浆的,1/

17、6,，细胞却仍在,“,吸,K,+,排,Na,+,”,。,3.,如表,4-1,所示，水生植物丽藻的 多种离子的浓度也比池水高得多。,,3.,影响主动运输的因素：,⑴载体的种类和数量,⑵能量,主动运输：,1.,特点,浓度：低→高,需要载体,耗能,2.,举例：,离子、氨基酸、葡萄糖等小分子,,,,运输方向,载体,能量,实例,自由扩散,,,,,协助扩散,,,,,主动运输,,,,,列表比较三种物质运输方式,高,低,高,低,低,高,不需要,需要,需要,不需要,不需要,需要,ATP,O,2,、,CO,2,、,水、甘油、,,苯、乙醇,葡萄糖被红细胞吸收,离子、葡萄 糖、氨基酸,,,大分子物质：,胞吞、胞吐,——,膜的流动性,,顺浓度梯度,逆浓度梯度,被动运输：,主动运输：,,,自由扩散,协助扩散,小分子、离子,大分子：,胞吞、胞吐,——,膜的流动性,小结,物质跨膜运输的方式,,