细胞膜镶嵌001.ppt

二、对生物膜结构的探索历程二、对生物膜结构的探索历程填表填表 时间时间 实例实例(实验实验)结论结论(假说假说)19世世 纪末纪末 脂溶性物质更易通过脂溶性物质更易通过细胞膜细胞膜 欧文顿认为膜是由欧文顿认为膜是由 组组成的成的 20世世 纪初纪初 将膜分离提纯，并进将膜分离提纯，并进行化学分析行化学分析 膜的主要成分是膜的主要成分是 和和 1925年年 红细胞膜中脂质铺展红细胞膜中脂质铺展成单分子层后是红细成单分子层后是红细胞表面积的胞表面积的2倍倍 细胞膜中的脂质分子排列细胞膜中的脂质分子排列为为 脂质脂质 脂质脂质 蛋白质蛋白质 连续的两层连续的两层 考点一细胞膜的成分及功能考点一细胞膜的成分及功能 考考 点点 归归 纳纳 1.细胞膜的成分细胞膜的成分 成分成分 所占比例所占比例 在细胞膜中的作用在细胞膜中的作用 脂质脂质 约约 50%其中磷脂构成细胞膜的基本支架其中磷脂构成细胞膜的基本支架 蛋白质蛋白质 约约 40%在细胞膜行使功能时起重要作用，在细胞膜行使功能时起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多类和数量越多 糖类糖类 约约 2%10%与细胞膜上部分蛋白质和脂质结与细胞膜上部分蛋白质和脂质结合形成糖蛋白、糖脂，与细胞识别合形成糖蛋白、糖脂，与细胞识别等作用相关等作用相关 各种膜所含蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关，各种膜所含蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关，功能越复杂的膜，其蛋白质含量和种类越多。功能越复杂的膜，其蛋白质含量和种类越多。糖蛋白糖蛋白(也叫糖被也叫糖被)有保护和润滑作用，还与细胞识有保护和润滑作用，还与细胞识别作用有密切关系。别作用有密切关系。正常细胞癌变后，细胞膜上产生甲胎蛋白和癌胚抗正常细胞癌变后，细胞膜上产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质，原等物质，以此可以作为细胞是否癌变的指标之一。以此可以作为细胞是否癌变的指标之一。特别提醒特别提醒 脂质（50）磷脂（重点）状态 双分子层排列构成膜的基本骨架 作用 脂质、脂溶性物质更易通过膜 定义 糖和脂质结合所形成的物质的总称 作用 常常被作为细胞表面标志物质。糖脂又是细胞表面抗原的重要组分，许多胞外生理活性物质的受体，参与细胞识别和信息传递过程 胆固醇 定义 又称胆甾醇。一种环戊烷多氢菲的衍生物 作用 真核细胞膜中有大量的胆固醇插在膜磷脂之间，可以加强膜脂双层的稳定性，增加膜脂的有序性并降低其流动性，调节膜的机械性能 蛋白（约40）位置 表层、嵌插、贯穿 种类 有的只参与膜的构成、有的还起载体作用，参与协助扩散和主动运输 功能 载体具有专一性，在一定程度上决定了膜的选择透过性。膜的选择透过性决定于载体的种类和数量。细胞膜的功能越丰富，蛋白质的种类和数量越多 糖类（210）与某些蛋白质构成糖被，具有识别、保护、免疫等作用，并与信息交流有关 说明：1细胞膜主要由脂质和蛋白质构成，还含有少量糖类。其中脂质含量最多。各种蛋白质在膜上的分布是不对称的。膜功能的复杂程度与膜上蛋白质的种类和数量有关。糖类与蛋白质结合成糖蛋白，糖蛋白有保护、润滑和细胞识别能力；正常细胞癌变后膜上产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质，同时糖蛋白减少，黏性下降。2.由于细胞膜很薄，当初人们是通过其功能研究细胞膜的成分的。例如脂溶性物质容易通过细胞膜，说明细胞膜的成分中有脂质类物质。细胞分裂以及变形虫的运动说明膜不是静止的结构。这都体现了结构决定功能，有什么样的结构才能有什么样的功能。3研究膜的成分还可以用酶分解法，用蛋白酶处理细胞能使细胞膜破裂，说明细胞膜上有蛋白质。二、细胞壁二、细胞壁 生物细胞的细胞壁也有信息交流的作用，其主要成分为纤维素和果胶，它们都属于多糖类物质。1.植物和藻类的细胞壁主要是由纤维素组成的，水分子和其他分子都极易通过纤维之间的间隙，所以细胞壁与细胞的透性无关，主要起保护和支持的作用。2.真菌的细胞壁由壳多糖(是氨基葡萄糖的多聚体)组成，又称为几丁质，它也是虾、蟹等的 外壳和昆虫外骨胳的主要成分，根霉细胞壁的重要成分是几丁质。3.细菌的细胞壁主要由肽聚糖(多肽和多糖的聚合物)组成。考点二考点二 细胞膜的结构细胞膜的结构 时间时间 实例实例(实验实验)结论结论(假说假说)1959年年 电镜下细胞膜呈清晰的电镜下细胞膜呈清晰的暗暗亮亮暗三层结构暗三层结构 罗伯特森认为生物膜由罗伯特森认为生物膜由 三三层结构构成层结构构成 1970年年 人鼠细胞杂交实验人鼠细胞杂交实验 细胞膜具有细胞膜具有 1972年年 经不断观察及实验数据经不断观察及实验数据分析分析 桑格和尼克森提出了生物桑格和尼克森提出了生物膜的膜的 蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质 流动性流动性 流动镶嵌模型流动镶嵌模型 二、生物膜流动镶嵌模型的基本内容 1组成成分及其分布(1)构成 膜的基本支架。(2)蛋白质分子有 的 ，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的 。(3)细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成 ，也可以和脂质结合形成 。磷脂双分子层磷脂双分子层 镶在磷脂双子层表面镶在磷脂双子层表面 横跨整个磷脂双分子层横跨整个磷脂双分子层 糖蛋白糖蛋白 糖脂糖脂 2.结构(1)磷脂分子 磷脂分子的元素组成：C、H、O、N、P。单层磷脂分子层水界面排列及搅拌后图解。磷脂分子及其性质磷脂分子及其性质 趣味实验与反思趣味实验与反思 单层磷脂分子层水界面排列单层磷脂分子层水界面排列 反思 铺在水面的单层磷脂分子为什么“头”朝下？形成脂质体时为什么尾对尾而不是头对头？答案：水为极性分子，磷脂分子“头”朝下体现了“相似相溶原理”。搅拌后“脂质体”的形成更能体现“相似相溶原理”。搅拌后形成脂质体搅拌后形成脂质体(2)细胞膜结构示意图 脂质分子中最主要的是磷脂，此外还有胆固醇等。膜上蛋白质是功能行使者，决定膜功能复杂程度。常见蛋白质如载体蛋白、组成糖蛋白等的蛋白质。糖蛋白的位置只有一个细胞膜的外侧，细胞器膜和细胞膜内侧不存在，可用于确定膜内外位置。考点三考点三 细胞膜的功能细胞膜的功能 3细胞膜的功能 2.细胞膜的功能细胞膜的功能(1)将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。对稳定。(2)控制物质进出细胞控制物质进出细胞 细胞膜的控制作用具有普遍性和相对性两个方面，如图细胞膜的控制作用具有普遍性和相对性两个方面，如图所示：所示：(2)控制物质进出细胞 细胞需要的 ，进入细胞。细胞产生的 、和 废物排到细胞外。细胞膜的控制作用是 。(3)进行细胞间的信息交流 基 础：大 多 与 细 胞 膜 的 有关。方式 a通过细胞分泌的 间接传递信息。b通过相邻两细胞的 直接接触传递信息。c通过相邻两细胞间形成 进行信息交流。营养物质可以从外界营养物质可以从外界 抗体抗体 激素激素 相对的相对的 糖被糖被(糖蛋白糖蛋白)化学物质化学物质 细胞膜细胞膜 通道通道【知识链接】【知识链接】细胞膜的控制作用具有普遍性细胞膜的控制作用具有普遍性 可可“进进”的物质：营养物质。的物质：营养物质。不易不易“进进”的物质：对细胞有害的物质。的物质：对细胞有害的物质。可可“出出”的物质：抗体、激素、消化酶等物质，细胞产的物质：抗体、激素、消化酶等物质，细胞产生的尿素、尿酸、生的尿素、尿酸、CO2等废物。等废物。不可不可“出出”的物质：细胞内的酶、细胞器等重要成分。的物质：细胞内的酶、细胞器等重要成分。细胞膜控制作用的相对性细胞膜控制作用的相对性 环境中对细胞有害的物质，以及病毒、病菌等病原体也环境中对细胞有害的物质，以及病毒、病菌等病原体也能侵入细胞，使生物患病。能侵入细胞，使生物患病。(3)进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流 【特别提醒】【特别提醒】(1)蛋白质是生命活动的体现者，不同种蛋白质是生命活动的体现者，不同种类和数量的蛋白质承担的生理功能不同。类和数量的蛋白质承担的生理功能不同。(2)糖蛋白分布在细胞的外表面，与细胞表面的识别作用糖蛋白分布在细胞的外表面，与细胞表面的识别作用有关。因而糖类在细胞膜中含量相对较高，而在细胞器膜中有关。因而糖类在细胞膜中含量相对较高，而在细胞器膜中含量很少或几乎没有。含量很少或几乎没有。考点四考点四 体验制备细胞膜的方法体验制备细胞膜的方法 1选哺乳动物成熟的红细胞作实验材料的原因(1)动物细胞没有细胞壁，不但省去了去除细胞壁的麻烦，而且无细胞壁的支持、保护，细胞易吸水胀破。(2)哺乳动物和人成熟的红细胞，没有细胞核和具有膜结构的细胞器，易用离心分离法得到不掺杂细胞内膜系统的纯净的细胞膜。(3)红细胞数量大，材料易得。2实验原理 细胞内的物质具有一定的浓度。把细胞放入清水中，细胞由于吸水而胀破，除去细胞内的其他物质，得到细胞膜。考点三：体验制备细胞膜的方法体验制备细胞膜的方法 考点剖析考点剖析 1实验原理、步骤及现象 2实验注意问题 选哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料的原因 动物细胞没有细胞壁。哺乳动物和人成熟的红细胞，没有细胞核和具膜结构的细胞器。红细胞数量大，材料易得。提醒 一定不能选鸡、鱼等非哺乳动物的红细胞作为实验材料，因为有细胞核和各种细胞器。取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释，目的是 使红细胞分散开，不易凝集成块。使红细胞暂时维持原有的形态。操作时载物台应保持水平，否则易使蒸馏水流走。4实验注意事项(1)取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释，目的是：使红细胞分散开，不易凝集成块。使红细胞暂时维持原有的形态。(2)操作时载物台应保持水平，否则易使蒸馏水流走。(3)滴蒸馏水时应缓慢，边滴加边用吸水纸吸引，同时用显微镜观察红细胞的形态变化。(4)如果该实验过程不是在载物台上的载玻片上操作，而是在试管中进行，那要想获得较纯净的细胞膜，红细胞破裂后，还必须经过离心、过滤才能成功。滴蒸馏水时应缓慢，边滴加边用吸水纸吸引，同时用显微镜观察红细胞的形态变化。如果该实验过程不是在载物台上的载玻片上操作，而是在试管中进行，那要想获得较纯净的细胞膜，红细胞破裂后，还必须经过离心、过滤才能成功。思考思考 1 制备细胞膜为什么选用哺乳动物成熟红细胞作制备细胞膜为什么选用哺乳动物成熟红细胞作实验材料？实验材料？【答案】【答案】因为哺乳动物成熟的红细胞无核膜和细胞器因为哺乳动物成熟的红细胞无核膜和细胞器膜，能制备较纯净的细胞膜。膜，能制备较纯净的细胞膜。思考思考 2 植物细胞最外层是细胞壁，为什么植物细胞最外层是细胞壁，为什么“系统的边界系统的边界”却是细胞膜呢？却是细胞膜呢？【答案】【答案】因为我们这里指的因为我们这里指的“系统系统”是生命系统。在是生命系统。在组成细胞的结构中，具有生命活性的结构是细胞膜、细胞质组成细胞的结构中，具有生命活性的结构是细胞膜、细胞质和细胞核，而细胞壁并不具有生命活性。和细胞核，而细胞壁并不具有生命活性。1组成、结构与功能的关系组成、结构与功能的关系(1)不同细胞的细胞膜中各组分的含量不同，这与细胞的功不同细胞的细胞膜中各组分的含量不同，这与细胞的功 能有关，如功能复杂的膜中，能有关，如功能复杂的膜中，蛋白质蛋白质数量多。数量多。(2)细胞膜的组分也会发生变化，如癌细胞膜上糖蛋白含量细胞膜的组分也会发生变化，如癌细胞膜上糖蛋白含量 下降，产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质。下降，产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质。(3)糖类主要与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂，都与糖类主要与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂，都与 细胞识别细胞识别作用有关。作用有关。2功能分析功能分析 2细胞膜的结构特点和功能特性细胞膜的结构特点和功能特性(1)结构特点和功能特性分析结构特点和功能特性分析 项目项目 特点特点 原因原因 实例实例 影响因素影响因素 结构结构特点特点 一定的一定的流动性流动性 构成细胞膜的构成细胞膜的磷脂分子和蛋磷脂分子和蛋白质分子不是白质分子不是静止的，而是静止的，而是可以运动的可以运动的 变形虫的变变形虫的变形运动，细形运动，细胞融合、胞胞融合、胞吞、胞吐、吞、胞吐、主动运输主动运输 温度，在一温度，在一