内容正文:
第6讲 细胞膜
情境导入
知识导图
知识点1
细胞膜的成分探索
1895年 欧文顿的实验
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细胞膜
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不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
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推测:
细胞膜是由脂质构成的
用哺乳动物红细胞制备纯净细胞膜,通过化学分析,得知膜脂质有磷脂和胆固醇,其中磷脂含量最多。
证据:
证实:
细胞膜含磷脂、胆固醇等脂质分子
知识点1
细胞膜的成分探索
1925年,荷兰科学家戈特和格伦德尔从红细胞中提取脂质,在空气--水界面铺展开成 单分子层→细胞膜中的脂质分子排列为 连续 的两层。
【思考】
A.用其他真核细胞(除哺乳动物成熟红细胞)做上述实验,若磷脂单分子层的面积为2S,则细胞表面积为_______S(”大于“、”小于“、”等于“)
B.用细菌细胞做上述实验,若细胞表面积为S,则磷脂单分子层的表面积_______2S(”大于“、”小于“、”等于“)
等于
小于
知识点1
细胞膜的成分探索
1935 丹尼利和戴维森
细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。
由于人们已经发现了油脂表面如果附有蛋白质成分,则表面张力会降低。
推测:
细胞膜除含脂质分子外,可能还附有蛋白质。
知识点1
细胞膜的成分探索
细胞膜的成分
脂质:大约占50%,磷脂最丰富此外还有少量的胆固醇
蛋白质:大约占40%,在细胞膜行使功能时起重要作用,功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多
糖类:大约占2%—10%,与蛋白质(脂质)结合形成糖蛋白(糖脂)
知识点1
细胞膜的成分探索
证据1:电镜观察的亮带是3.5nm,刚好符合磷脂双分子层亲水头部之间的距离。
1959年,罗伯特森通过电镜观察,提出 生物膜为统一的静态结构→生物膜由 蛋白质 (暗层)-- 脂质 (亮层)-- 蛋白质 (暗层)三层结构构成。
证据2:蛋白质对电子阻挡作用大、脂双层对电子阻挡作用小
冷冻蚀刻电镜技术观察质膜的断裂面,蛋白质镶嵌在质膜中
知识点1
细胞膜的成分探索
1970年,美国生物学家弗赖伊(L.Frye)和埃迪登(HEdidin)
科学家用荧光分子标记细胞的膜蛋白,然后用高能激光束照射质膜的某一区域,使该区域内的荧光分子发生不可逆的破坏,这一区域称为光漂白区。继续观察,可以发现光漂白区逐渐重新出现荧光。
知识点2
细胞膜成分与结构
1.细胞膜的组成:
2.细胞膜的基本骨架:
3.蛋白质分子存在形态:
4.细胞膜的结构特点:
主要由蛋白质和脂质组成
磷脂双分子层(亲水端朝向两侧,疏水端朝向内侧)。
有镶在表面、嵌入、贯穿三种。体现了细胞膜的不对称性。
流动性(磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的)
水溶性分子或离子不能自由通过,因此具有屏障作用。
建立模型:1972年, 桑格 , 尼克森 提出 流动镶嵌 模型。
知识点2
细胞膜成分与结构
磷脂
蛋白质
形成磷脂双分子层
作为细胞膜的基本支架
具有屏障作用
维持蛋白质的结构
镶嵌在磷脂双分子层中
镶在表面
镶在表面
全部嵌入
贯穿其中
部分嵌入
运输:载体/通道
催化:酶
接受、转导信号:受体
结构蛋白:连接蛋白
组织相容性抗原
… …
知识点2
细胞膜成分与结构
糖类
位于细胞膜的外表面,与蛋白质或脂质相连形成糖蛋白或糖脂。这些糖类分子叫作糖被
糖被
糖蛋白
糖脂
①糖蛋白质和糖脂是在_______和_________中合成的(糖链被加上去)。
②与细胞__________、细胞间___________有关。
③细胞器膜上的糖类位于膜的内表面。
表面识别
信息传递
内质网
高尔基体
知识点2
细胞膜成分与结构
胆固醇
动物细胞质膜中胆固醇、植物细胞质膜中豆固醇和真菌细胞质膜中麦角固醇。多数细菌细胞质膜中则不含固醇成分
①胆固醇可以调节膜的流动性,增加膜稳定性及降低水溶性物质通透性
低温增加流动性;高温限制流动性
②脂筏基本结构成分;很多重要生物活性分子的前体
小提醒
知识点2
细胞膜成分与结构
特性1:
流动性(结构特点)
①构成膜的______分子可以______自由移动,膜中的_______大多也能运动。
②细胞膜的流动性对于细胞完成_________、____、_______、______等功能都是非常重要的。
侧向自由扩散
细胞骨架
少数蛋白质与细胞骨架相连,不具有运动性。
磷脂
侧向
蛋白质
物质运输
生长
分裂
运动
知识点2
细胞膜成分与结构
特性2:
不对称性
磷脂酰肌醇
糖脂
胆固醇
鞘磷脂
①含义
组成细胞膜的脂质、蛋白质和糖类在膜两侧的分布是不对称的。(如图所示)
②意义
导致了膜两侧的功能不同,
导致膜具有方向性,保证了生命活动高度有序。
知识点2
细胞膜成分与结构
特性3:
选择透过性
选
择
性
相
对
性
知识点3
细胞膜的功能
(1)将细胞和外界环境分开
用台盼蓝染液鉴别动物细胞是否死亡
磷脂的疏水尾部决定了水溶性极性分子或离子难以通过——屏障作用
知识点3
细胞膜的功能
(2)控制物质进出细胞
细胞膜上的膜转运蛋白起主要运输作用
磷脂双分子层允许弱极性或无极性分子以及极性小分子穿过,阻止离子和强极性分子通过
知识点3
细胞膜的功能
(3)进行细胞间的信息交流
知识点3
细胞膜的功能
(3)进行细胞间的信息交流
通过分泌化学物质交流
④ 化学突触
知识点3
细胞膜的功能
(3)进行细胞间的信息交流
接触交流
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 ,精子和卵细胞之间的识别和结合。
被病原体(如病毒)感染的宿主细胞(靶细胞)膜表面的某些分子发生变化,细胞毒性T细胞识别变化的信号。
知识点3
细胞膜的功能
(3)进行细胞间的信息交流
通道交流
①高等植物细胞之间的通道——胞间连丝
胞间连丝是两个细胞的内质网膜之间相连形成的通道。实现物质交换与信息交流
知识点3
细胞膜的功能
(3)进行细胞间的信息交流
通道交流
②动物细胞之间的通道——电突触
连接子
电突触
知识点3
细胞膜的功能
细胞膜的结构特点与功能特性比较
项目 细胞膜的结构特点 细胞膜的功能特性
内容 具有一定的________ ____________
原因 构成细胞膜的磷脂分子和</m>
____________不是静止不动的,
而是运动的 遗传性 <m></m> ______________ <m></m>
选择透过性
实例 变形虫的变形运动、细胞融
合、胞吞、胞吐等 植物根部细胞对离子的选择性吸收、肾
小管对水的重吸收作用等
流动性
选择透过性
蛋白质分子
转运蛋白种类
影响因素 温度(在一定范围内,温度越
高,细胞膜的流动性 _____) 内因:细胞膜上转运蛋白的种类和数量;
外因:温度、 <m></m> 、 <m></m> 、载体抑制剂等影响呼吸作用的因素,以及影响转运蛋白功能的因素等
联系 流动性是选择透过性的基础,膜只有具有流动性,才能实现选择透过性
越大
知识点3
细胞膜的功能
功能1:将细胞与外界环境分隔开
总结:细胞膜(质膜)的功能
功能2:控制物质进出细胞
功能3:进行细胞间的信息交流
细胞膜在控制物质进出的过程中,还具有能量转化的功能,如主动运输和胞吞胞吐。
分隔
控制
交流
为多种酶提供结合位点,使酶促反应高效而有序。尤其是原核细胞,很多代谢在细胞膜上进行,如有氧呼吸的第3阶段等。
细胞膜的其他功能
1.能量转化
2.提供酶的结合位点
保证细胞内部环境的稳定
保证细胞的物质代谢和能量代谢
保证各细胞间的协调配合
知识点4
细胞膜的应用
治疗艾滋病的新思路——改造细胞膜
HIV表面有一种名为gp41-gp120的蛋白质复合体,它能与T淋巴细胞表面的CD4蛋白发生特异性结合,再在 T淋巴细胞细胞膜中的CCR5蛋白辅助下,使病毒包膜与细胞膜融合,遗传物质最终进入T淋巴细胞。
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