2022高中生物 3.1《细胞膜—系统的边界》素材 新人教版必修1_必修一生物细胞膜.docx

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2、环境发生信息、物质与能量的交换，才能完成特定的生理功能。因此细胞必需具备一套物质转运体系，用来获得所需物质和排出代谢废物，据估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的1530%，细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的三分之二。 原始生命向细胞进化所获得的重要形态特征之一，是生命物质外面出现了一层膜性结构，即细胞膜。细胞膜位于细胞表面，厚度通常为78nm，由脂类和蛋白质组成。它最重要的特性是半透性，或称选择透过性，对进出入细胞的物质有很强的选择透过性。细胞膜和细胞内膜系统总称为生物膜（biomembrane），具有相同的基本结构特征。 细胞膜的结构模型 19世纪中叶K.W.Mage

3、li发觉细胞表面有阻碍染料进入的现象，提示膜结构的存在；1899年E.Oveiton发觉脂溶性大的物质易入胞，推想应为脂类屏障。1925年荷兰人E.Gorter和F.Grendel用丙酮抽提红细胞膜结构，计算出红细胞膜平铺面积约为其表面积的两倍，提出脂质双分子层模型.成立前提：a.红细胞的全部脂质都在膜上；b.丙酮法抽提完全；c.RBC平均表面积估算正确。（70%80%偏低）；40年后Bar重复这一试验发觉红细胞膜平铺面积应不是70%80%，而是1.5倍还有蛋白质表面，同时干膜面积是99m2，湿膜面积则为145m2。两项误差相抵，结果基本正确。 依据细胞的生理生化特征，曾先后推想质膜是一种脂肪

4、栅、脂类双分子层和由蛋白质-磷脂-蛋白质构成的三夹板结构。同时电镜视察也证明质膜的确呈暗-明-暗三层结构。随后冷冻蚀刻技术显示双层膜中存在蛋白质颗粒；免疫荧光技术证明质膜中蛋白质是流淌的。据此S.J.Singer等人在1972年提诞生物膜的流淌镶嵌模型，结构特征是：生物膜的骨架是磷脂类双分子层，蛋白质分子以不同的方式镶嵌其中，细胞膜的表面还有糖类分子，形成糖脂、糖蛋白；生物膜的内外表面上，脂类和蛋白质的分布不平衡，反映了膜两侧的功能不同；脂双层具有流淌性，其脂类分子可以自由移动，蛋白质分子也可以在脂双层中横向移动。 尽管目前还没有一种能够干脆视察膜的分子结构的较为便利的技术和方法，但从探讨中3

5、0年头以来提出了各种假说有数十种，其中得到较多试验事实支持而目前仍为大多数人所接受的是美国的S.J.Singer和G.L.Nicholsom于1972年提出的流体镶嵌模型（fluid mosaic model）。这一假想模型的基本内容是：膜的共同结构特点是以液态脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同分子结构、因而也具有不同生理功能的蛋白质，后者主要以-螺旋或球型蛋白质的形式存在。其局限性在于未表达出流淌性不均一，Jain与White提出了“板块与镶嵌模型”。 1、单位膜模型 专心 爱心 用心 - 1 磷脂、胆固醇、糖脂，每个动物细胞质膜上约有109个脂分子，即每平方微米的质膜上约有5x106个

6、脂分子。 （2）膜蛋白 细胞膜蛋白质（包括酶）膜蛋白质主要以两种形式同膜脂质相结合：分内在蛋白和外在蛋白两种。内在蛋白以疏水的部分干脆与磷脂的疏水部分共价结合，两端带有极性，贯穿膜的内外；外在蛋白以非共价键结合在固有蛋白的外端上，或结合在磷脂分子的亲水头上。如载体、特异受体、酶、表面抗原。占20%30%的表面蛋白质（外周蛋白质）以带电的氨基酸或基团极性基团与膜两侧的脂质结合；占70%80%的结合蛋白质（内在蛋白质）通过一个或几个疏水的-螺旋（2030个疏水氨基酸汲取而形成，每圈3.6个氨基酸残基，相当于膜厚度。相邻的-螺旋以膜内、外两侧直链肽连接）即膜内疏水羟基与脂质分子结合。理论上，镶嵌在脂

7、质层中的蛋白质是可以横向漂移移位的，因而该是随机分布的；可实际存在着的有区域性的分布；（这可能与膜内侧的细胞骨架存在对某种蛋白质分子局限作用有关），以实现其特别的功能：细胞与环境的物质、能量和信息交换等。（Frye和Edidin1970年用发红光的碱性芯香红标记人细胞同用发绿光荧光素标记膜蛋白抗体标记离体培育的小鼠细胞一起培育，然后使它们融合，从各自分布，经过3740min后变为匀称分布。光致漂白荧光复原法，微区监测） 细胞膜上存在两类主要的转运蛋白，即：载体蛋白（carrier protein）和通道蛋白（channel protein）。载体蛋白又称做载体（carrier）、通透酶（per

8、mease）和转运器（transporter），能够与特定溶质结合，通过自身构象的改变，将与它结合的溶质转移到膜的另一侧，载体蛋白有的须要能量驱动，如：各类APT驱动的离子泵；有的则不须要能量，以自由扩散的方式运输物质，如：缬氨酶素。通道蛋白与与所转运物质的结合较弱，它能形成亲水的通道，当通道打开时能允许特定的溶质通过，全部通道蛋白均以自由扩散的方式运输溶质。 （3）膜糖 膜糖和糖衣：糖蛋白、糖脂 细胞膜糖类主要是一些寡糖链和多糖链，它们都以共价键的形式和膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂和糖蛋白；这些糖链绝大多数是袒露在膜的外面（非细胞质）一侧的。（多糖-蛋白质复合物，细胞外壳cell coat）

9、单糖排序上的特异性作为细胞或蛋白质的“标记、天线”抗原确定簇（可识别，与递质、激素等结合。ABO血型物质即鞘氨醇上寡糖链不同。131AA+100糖残基）。 细胞膜的基本特征与功能 细胞膜把细胞包袱起来，使细胞能够保持相对的稳定性,维持正常的生命活动。此外，细胞所必需的养分的汲取和代谢产物的排出都要通过细胞膜。所以，细胞膜的这种选择性的让某些分子进入或排出细胞的特性，叫做选择渗透性。这是细胞膜最基本的一种功能。假如细胞丢失了这种功能，细胞就会死亡.。 细胞膜除了通过选择性渗透来调整和限制细胞内，外的物质交换外，还能以胞吞和胞吐的方式，帮助细胞从外界环境中摄取液体小滴和捕获食物颗粒，供应细胞在生命

10、活动中对养分物质的需求。细胞膜也能接收外界信号的刺激使细胞做出反应,从而调整细胞的生命活动。细胞膜不单是细胞的物理屏障，也是在细胞生命活动中有困难功能的重要结构。 生物膜结构的共同特征： 镶嵌性：磷脂双分子层和蛋白质的镶嵌面；或按二维排成相互交替的镶嵌面； 蛋白质极性：膜内在性蛋白质的极性区突向膜表面，非极性部分埋在双层内部； 流淌性：膜结构中的蛋白质和脂质具有相对侧向流淌性；细胞膜是由磷脂双分子层和镶嵌、贯穿在其中及吸附在其表面的蛋白质组成的，磷脂双分子层疏水的尾部在内，亲水头部在外。磷脂由分子层构成了膜的基本支架,这个支架不是静止的.磷脂双分子层是轻油般的液 专心 爱心 用心 - 3 1）

11、单纯扩散：脂溶性物质有膜的高浓度侧向低浓度侧的扩散过程，称为单纯扩散。 2）易化扩散：非脂溶性物质在膜蛋白的帮助下，顺浓度差或电位差跨膜扩散的过程，称为易化扩散。易化扩散的三个特点： 1、特异性：记忆中离子通道或载体一般指转运一种物质。 2、饱和性：即当背后钻云物质增加到肯定限度时，转运量不再随之增加，这是由于离子通道或载体的数量有限的原因。 3、竞争性抑制：记忆中离子通道或载体同时转运两种或两种以上物质时，一种物质浓度增加，将减弱对另一种物质的转运。 单纯扩散和易化扩散都是顺浓度差进行的，细胞本身不消耗能量，均属于被动转运。 3）主动转运：离子或小分子物质在膜上“泵”的作用下，被逆浓度差或逆

12、电位差的跨膜转运过程，称为主动转运。主动运输须要消耗大量热量。 4）入胞和出胞作用：是转运大分子或团块物质的有效方式。物质通过细胞膜的运动从细胞外进入细胞内的过程，称入胞。包括吞噬和吞饮。液态物质入胞为吞饮，如小肠上皮对养分物质的汲取；固体物质入胞为吞噬，如粒细胞吞噬细菌的过程。出胞是通过细胞膜的运动从细胞内派到细胞外的过程。细胞的代谢产物及腺细胞的分泌物都是以出胞作用完成的。 （6）细胞膜的受体功能：受体是细胞识别和结核化学信息的特别结构，其本质是蛋白质。 补充： 细胞是物质从无生命到有生命的最小单元（且不论病毒），深度分析细胞的能量流淌有助于了解 生命物质与非生命物质的 根本区分。 细胞膜

13、的发觉 17世纪中叶以后的2个世纪中，细胞学说的发展史已经大体完成。但是唯独对细胞膜的相识还要推迟两个世纪。 1855年，耐格里发觉色素透入已损伤和未损伤的植物细胞的状况并不相同。他便通过细胞的渗透特性去探讨它的“边界”(他首次把细胞“边界”称为“质膜”)。耐格里和克拉默(Cramer)一起进行试验，通过试验发觉细胞具有敏感的渗透特性，它的体积可以随着四周介质的不同渗透强度而变更。当细胞外面的溶质渗透强度大时，细胞就变小；溶质渗透强度小时，细胞就变大。耐格里提出，细胞与环境之间正是通过这种“边界”发生关系的。耐格里在试验中还发觉这样的状况：把丽藻属(Nitella)长导管细胞的一端放入水溶液内

14、，另一端放进糖溶液，细胞内含物发生了传动障碍。在水中一端的细胞汁液流向糖溶液中的一端，并带着全部可移动的粒子。可是，原先已知的事实表明，蒸腾作用和渗透压加在一起也不足以将液体压到植物的上部，这两种力无法说明植物汁液流淌的方向。因而耐格里认为，不得不假设有一股其他的力气，它们在纵壁，更可能在横壁上。这种力气加大了细胞溶液从下往上的流向。此外，德国植物生理学家普费弗(WPfeffer)对植物细胞的渗透行为进行了大量的试验，并于1897年提出了两个重要的结论：第一，细胞是被质膜包被着的；其次，这层质膜是水和溶质通过的普遍障碍。同时，很快又发觉，细胞膜这个屏障具有明显的选择性，一些物质可通过它，而另一

15、些物质几乎完全不能通过。1899年，英国细胞生理学家奥弗顿(COverton)发表一系列关于化合物进入细胞的视察结果，他发觉分子的极性越大，进入细胞的速度越小，当增加非极性基团(如烷基链)时，化合物进入的速度便增加。奥弗顿的结论是，限制物质进入细胞的速度的细胞膜是脂肪性物质，其中含有固醇和其他脂类。因此，当时确立了有一层脂质的膜围围着细胞的相识。到1925年，戈特(EGorter)和格伦德尔(FGrendel)又提出脂质膜具有双分子层的概念。 其实，学者们对膜的状况的相识都还是假设，他们都未能视察到细胞膜。虽然这个时期组织标本的固定和染色方法有了进展，甚至出现相差显微镜和干涉显微镜，但仍辨别不

16、出细胞膜来。即使最好的光学显微镜也无法达到这个目的。19301950年，随着电子显微镜技术的发展，当应用这项技术来探讨细胞时，才发觉细胞的边界膜是一个固体结构的实体，从而 专心 爱心 用心 - 56 - 中学生物3.1 细胞膜 系统的边界教学设计 新人教版必修1举荐 人教版 必修一 3.1 细胞膜系统的边界教学设计一、教材分析细胞膜系统的边界是人教版中学生物必修一分子与细胞第3章第1节的教学内容，主要学习细胞膜的成分和. 中学生物必修一细胞膜系统的边界 说课稿 细胞膜系统的边界 说课稿一、说教材1、教材分析本课题是生物第三章第一节的教学内容，本节课主要介绍细胞膜的成分和细胞膜的主要功能两个方面

17、的内容。本课的教学内容是在学. 3.1(细胞膜系统的边界)学案 动物离体器官进行试验时，我们也会采纳与该动物体液渗透压相同的溶液维持动物器官的正常活力。哺乳动物（或人）的成熟的红细胞放入清水中吸水胀破是因为它吸水，当这些细胞放入渗透. 3.1 细胞膜系统的边界 教案 3.1细胞膜系统的边界【内容与解析】本节课要学的内容细胞膜系统的边界指的是细胞膜在生命系统的结构层次中的细胞层次中的作用，其核心是细胞膜的组成成分和生理功能,理解它. 四川省古蔺县中学中学生物 31细胞膜系统的边界学案 新人教版必修1 四川省古蔺县中学中学生物 3-1细胞膜系统的边界学案 新人教版必修11.学习目标（1）简述细胞膜的成分和功能。（2）进行用哺乳动物红细胞制备细胞膜的试验，学习制备细胞膜的方法。（3）认. 本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第13页 共13页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页