細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能基礎(chǔ)知識-高一上學(xué)期生物人教版必修1

第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能1.細(xì)胞膜的功能（1）將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開，為細(xì)胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境。細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，而細(xì)胞壁不是細(xì)胞這一生命系統(tǒng)的邊界（因為細(xì)胞壁具有全透性，無法在細(xì)胞壁內(nèi)制造一個穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，因此……）。（2）控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，包括代謝底物的輸入與代謝產(chǎn)物的排除，其中伴隨著能量的傳遞；細(xì)胞膜的控制作用是相對的，一些有害的物質(zhì)也可能進(jìn)入細(xì)胞。（細(xì)胞膜功能特點：選擇透過性）（3）進(jìn)行細(xì)胞之間的信息交流①物質(zhì)傳遞：內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的激素（如胰島素）隨血液到達(dá)全身各處，與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞。②接觸傳遞：相鄰兩個細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一個細(xì)胞傳遞給另一個細(xì)胞。如，精子和卵細(xì)胞之間的識別和結(jié)合。③通道傳遞：相鄰兩個細(xì)胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道進(jìn)入另一個細(xì)胞。如高等植物細(xì)胞之間通過胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用。二、細(xì)胞膜成分的探索1.1895年，歐文頓發(fā)現(xiàn)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，容易穿過細(xì)胞膜；不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，不容易穿過細(xì)胞膜。（1）推測：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。（2）相似相溶原理：溶質(zhì)與溶劑在結(jié)構(gòu)上相似，能彼此相溶，例如同為脂質(zhì)的物質(zhì)可以相溶。2.通過一定的方法制備出純凈的細(xì)胞膜，進(jìn)行化學(xué)分析，得知組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。3.純凈的細(xì)胞膜制備方法：①選材：哺乳動物成熟的紅細(xì)胞原因：a.動物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁。b.哺乳動物成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核和細(xì)胞器，易用差速離心法得到不摻雜細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的純凈的細(xì)胞膜。c.紅細(xì)胞數(shù)量多，材料易得。②原理：細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)有一定濃度。把紅細(xì)胞放入清水中，水會進(jìn)入紅細(xì)胞，導(dǎo)致紅細(xì)胞吸水漲破，使細(xì)胞膜內(nèi)的物質(zhì)流出來，除去細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì)得到細(xì)胞膜。（其實就是發(fā)生滲透作用吸水）③過程：a．將紅細(xì)胞稀釋液制成裝片。（用生理鹽水進(jìn)行稀釋）——等滲溶液b．在高倍鏡下觀察，蓋玻片一側(cè)滴加蒸餾水，在另一側(cè)用吸水紙吸引。（引流法）c．紅細(xì)胞凹陷消失，體積增大，最后導(dǎo)致細(xì)胞破裂，內(nèi)容物流出。④利用差速離心法將細(xì)胞內(nèi)容物與細(xì)胞膜相分離，獲得純凈的細(xì)胞膜。4.磷脂的一端為親水的頭，兩個脂肪酸一端為疏水的尾，多個磷脂分子在水中總是自發(fā)地形成雙分子層。5.1925年戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣——水界面上鋪展為單分子層，測得單層分子的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。推測：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。磷脂的其他排列方式6.1935年，丹尼利和戴維森推測細(xì)胞膜除脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。7.細(xì)胞膜的成分是脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類，主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。不同種類的細(xì)胞，細(xì)胞膜的成分及各成分的含量不完全相同。①脂質(zhì)，約占細(xì)胞膜總質(zhì)量的50%。細(xì)胞膜所含脂質(zhì)主要是磷脂和少量的膽固醇（動物細(xì)胞膜中有一定量的膽固醇，而植物細(xì)胞膜中膽固醇的含量幾乎沒有）。②蛋白質(zhì)，約占40%。蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜行使功能方面起著重要的作用，所以功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量就越多。③糖類，約占2%-10%。在細(xì)胞膜的外表面與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)結(jié)合形成糖被。三、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索1.1959年，羅伯特森在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗-亮-暗的三層結(jié)構(gòu)，提出假說：所有的細(xì)胞膜都由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，把細(xì)胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。2.20世紀(jì)60年代，對細(xì)胞膜靜態(tài)的觀點提出質(zhì)疑：細(xì)胞膜的復(fù)雜功能難以實現(xiàn)，就連細(xì)胞的生長、變形蟲的變形運動這樣的現(xiàn)象都難以解釋。3.1970年，用綠色熒光染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)，再用紅色熒光染料標(biāo)記人細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，將小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合。在37℃環(huán)境40分鐘后，兩種顏色的熒光均勻分布。這一實驗及相關(guān)其他實驗表明：細(xì)胞膜具有流動性。4.1972年，辛格和尼克爾森提出“流動鑲嵌模型”。四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1.流動鑲嵌模型認(rèn)為，細(xì)胞膜主要由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成。（1）磷脂雙分子層是膜的基本支架，其內(nèi)部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過，因此具有屏障作用。（2）蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。2.細(xì)胞膜不是靜止不動的，而是具有流動性，主要表現(xiàn)為構(gòu)成膜的磷脂分子可以側(cè)向移動，膜中的蛋白質(zhì)大多也能運動?！玖鲃有浴考?xì)胞膜的流動性對于細(xì)胞完成物質(zhì)運輸、生長、分裂、運動等功能都是非常重要的。3.細(xì)胞膜的外表面還有糖類分子，它和蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成糖蛋白，或與脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂，這些糖類分子叫做糖被?！静粚ΨQ性】（1）糖被與細(xì)胞表面的識別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能有密切關(guān)系。（2）有糖被的一側(cè)為細(xì)胞膜的外側(cè)，無糖被的一側(cè)為細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)。①細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點：流動性。②細(xì)胞膜的功能特點：選擇透過性。五、細(xì)胞壁（全透性）1.