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第一节细胞膜——系统的边界一、实验：体验制备细胞膜的方法1、实验材料哺乳动物成熟的红细胞原因（1）动物细胞没有细胞壁，制备细胞膜更容易。（2）人和其他哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和众多的细胞器，可以制备得到纯净的细胞膜。（3）红细胞单个存在便于制成悬浮液。红细胞稀释液的制备：将少量新鲜血液注入生理盐水中摇匀。2、原理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，得到细胞膜。3、步骤二、细胞膜1、细胞膜的结构流动镶嵌模型（1）19世纪欧文顿用500多种物质对植物细胞的通透性作研究发现：凡是脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。（2）20世纪初，科学家们第一次将细胞膜从哺乳动物红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分是。推理：膜是由脂质组成的脂质和蛋白质●●溶于脂质的物质不溶于脂质的物质（3）1925年，两位荷兰科学家用丙酮(一种有机溶剂)提取红细胞膜中的脂质，然后在水面将脂质铺成单分子排列的一层，测得总面积恰好为红细胞表面积的2倍。细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。（4）研究发现，脂质分子主要是磷脂，它是怎样排列成单分子层或双分子层的呢？这与它的结构有关。亲水端疏水端易与水结合在一起2条长脂肪酸链组成，性质像油，不能与水结合磷脂单分子层磷脂双分子层（5）1959年，罗伯特森提出的“三明治”结构模型，所有生物膜都由三层结构。蛋白质－脂质－蛋白质1.把膜的动态结构描写成静止的不变的。2.认为蛋白质在膜中的分布是:均匀分布在脂双层的两侧。不足之处(6)1970年有科学家做了下列实验细胞膜上的蛋白质具有流动性。实验表明：其他实验：细胞膜上的磷脂分子也具有流动性。1.磷脂双分子层构成了膜基本支架。2.蛋白质镶在膜的表面嵌入、贯穿(7)1972年，桑格&尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出细胞膜的“流动镶嵌模型”。1.膜的流动性：2.膜蛋白分布的不对称性。磷脂和蛋白质都可以流动的。流动镶嵌模型流动镶嵌模型的基本内容•构成了膜的基本支架，这个支架具有，•有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个，大多数蛋白质分子也是可以。流动性蛋白质分子磷脂双分子层运动的磷脂双分子层细胞膜的结构特点：细胞膜的流动性为细胞的吸收、分泌、修复、融合、运动、捕食、变形、分裂等提供了物质基础。流动性蛋白质多糖细胞骨架：位于细胞膜内表面糖蛋白：位于细胞膜外表面“生物膜”应改为“细胞膜”，细胞膜外有糖蛋白，细胞器膜外没有糖蛋白（不需要进行识别）2、细胞膜的成分（1）细胞膜的基本支架是磷脂双分子层（2）蛋白质①载体蛋白：主动运输、协助扩散②通道蛋白：水通道蛋白、离子通道蛋白离子通道蛋白是由蛋白质复合物构成的，一种离子通道只允许一种离子通过，并且只有在对特定刺激发生反应时才瞬时开放。载体的种类和数量决定了运输离子的种类和数量2、细胞膜的成分（1）细胞膜的基本支架是磷脂双分子层（2）蛋白质①载体蛋白：主动运输、协助扩散②通道蛋白：水通道蛋白、离子通道蛋白在神经纤维上，静息电位是膜外正电位膜内负电位，受刺激产生兴奋，此时Na+大量内流，产生动作电位膜外负电位膜内正电位。2、细胞膜的成分（1）细胞膜的基本支架是磷脂双分子层（2）蛋白质①载体蛋白：主动运输、协助扩散②通道蛋白：水通道蛋白、离子通道蛋白1988年美国科学家阿格雷成功的将构成水通道的蛋白质分离出来，如肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用都与其有关。2、细胞膜的成分（1）细胞膜的基本支架是磷脂双分子层（2）蛋白质①载体蛋白：主动运输、协助扩散②通道蛋白：水通道蛋白、离子通道蛋白③受体蛋白：与信号分子（如激素、神经递质）结合2、细胞膜的成分（1）细胞膜的基本支架是磷脂双分子层（2）蛋白质①载体蛋白：②通道蛋白：③受体蛋白：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。2、细胞膜的成分（1）细胞膜的基本支架是磷脂双分子层（2）蛋白质（3）糖蛋白：在细胞膜的外表，由细胞膜上的蛋白质和糖类结合形成糖蛋白。识别；保护和润滑。2、细胞膜的成分（1）细胞膜的基本支架是磷脂双分子层（2）蛋白质（3）糖蛋白：（4）糖脂：在细胞膜的外侧，脂质分子和糖类结合形成糖脂。2、细胞膜的成分（1）细胞膜的基本支架是磷脂双分子层（2）蛋白质（3）糖蛋白：（4）糖脂：（5）胆固醇：胆固醇只存在于动物细胞，植物细胞和原核细胞一般没有胆固醇。2、细胞膜的成分（1）细胞膜的基本支架是磷脂双分子层（2）蛋白质（3）糖蛋白：（4）糖脂：（5）胆固醇：（6）癌细胞：①细胞膜的成分改变，产生甲胎蛋白、癌胚抗原等物质。②细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性降低，容易分散和转移。2、细胞膜的成分细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质此外，还有少量的糖类在组成细胞膜的脂质中，最丰富的是磷脂（1）将细胞与外界环境隔开3、细胞膜的功能细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段原始地球环境（1）将细胞与外界环境隔开3、细胞膜的功能（2）控制物质进出细胞物质运输的方式小分子大分子跨膜运输非跨膜运输被动运输自由扩散协助扩散（顺浓度梯度的扩散）（逆浓度梯度的运输）主动运输胞吞胞吐1.自由扩散物质顺浓度梯度进出细胞的扩散(1)概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞。一、被动运输(2)特点:高浓度→低浓度(单位体积个数多→单位体积个数少）不需要载体不耗能细胞膜膜外膜内载体高浓度低浓度1.自由扩散(1)概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞。(3)实例:1.自由扩散气体：脂溶性物质：水：O2、CO2、N2通过磷脂双分子层空隙甘油、脂肪酸、乙醇、苯相似相溶水通道蛋白自由扩散浓度梯度运输速率氧气浓度运输速率氧气浓度运输速率物质浓度（4）影响因素：细胞膜内外物质的浓度差2.协助扩散（1）概念：进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。⑴进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。膜外细胞膜膜内高浓度低浓度⑶实例：葡萄糖进入红细胞⑵特点：高浓度→低浓度（单位体积个数多→单位体积个数少），需要载体，不耗能2.协助扩散浓度梯度运输速率物质浓度氧气浓度运输速率蛋白质载体数量有限（4）影响因素：①细胞膜内外物质的浓度差②细胞膜上运载体的种类和数量二、主动运输（1）概念：物质逆浓度梯度进出细胞，从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体，也需要能量。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1/6.（红细胞吸K+排Na+）⑵特点：低浓度→高浓度（单位体积个数少→单位体积个数多）需要载体，耗能ATP。膜外细胞膜膜内高浓度低浓度能量⑴概念：物质逆浓度梯度进出细胞，从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体，也需要能量。⑶实例：离子、葡萄糖、氨基酸、核苷酸等⑷意义：保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。运输速率物质浓度氧气浓度运输速率氧气浓度为0，无氧呼吸供能蛋白质载体数量有限蛋白质载体数量有限（5）影响因素：①细胞膜上载体的种类和数量②能量（如氧气浓度、温度等）比较三种物质跨膜运输方式的异同项目自由扩散协助扩散主动运输运输方向是否需要载体蛋白是否消耗细胞内的能量代表例子顺浓度梯度顺浓度梯度逆浓度梯度不需要需要需要不消耗不消耗需要消耗氧气、水、二氧化碳等通过细胞膜葡萄糖通过红细胞葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；离子通过细胞膜小分子和离子可以直接穿过细胞膜，方式为自由扩散、协助扩散和主动运输。体现了膜的功能特点：选择透过性1.当细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象叫胞吞。大分子物质进出细胞的方式2.细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐。大分子物质进出细胞的方式细胞的胞吞和胞吐都需要能量大分子物质进出细胞的方式胞吐胞吞体现了膜的流动性白细胞内吞异物颗粒，外排不能消化的残渣胞吞的物质：蛋白质等大分子、细菌、细胞碎片等1.将细胞与外界环境隔开2.控制物质进出细胞3.进行细胞间的信息交流3、细胞膜的功能3.进行细胞间的信息交流（1）垂体对甲状腺的控制神经细胞之间的联系植物细胞之间的联系细胞分泌的化学物质（如激素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。发出信号的细胞靶细胞与膜结合的信号分子相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如：精子和卵细胞的识别和结合;抗原呈递；接触抑制。3.进行细胞间的信息交流（2）相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。例如，高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用胞间连丝切片（柿子果肉细胞）3.进行细胞间的信息交流（3）⒈成分：⒉功能：3.特点：细胞壁：纤维素和果胶支持和保护全透性