第一届细胞膜———系统的边界

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、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,。,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,，,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,(,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,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,?,半透膜,膜两侧的浓度差,2.,水的渗透方向？,低,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，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,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,的浓度最低,B,、,溶液,是蒸馏水,C,、,溶液,的浓度最高,D,、,溶液,的浓度较溶液,的浓度低,溶液,体积,100%,溶液,溶液,溶液,右图资料显示四组相同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,+, 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,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,1/6,，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：,载体的种类和数量,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,