细胞膜的结构模型与细胞功能
生物学教案细胞膜的结构与功能
生物学教案细胞膜的结构与功能生物学教案：细胞膜的结构与功能一、教学目标1、知识目标简述细胞膜的成分和功能。
理解细胞膜的结构特点和功能特性。
举例说明细胞膜在生命活动中的重要作用。
2、能力目标通过分析细胞膜的结构和功能，培养学生的逻辑思维能力和分析问题的能力。
通过实验探究细胞膜的功能，提高学生的实验设计和动手操作能力。
3、情感目标认同细胞膜对于细胞生命活动的重要性，树立结构与功能相适应的生物学观点。
培养学生探索生命奥秘的兴趣和创新精神。
二、教学重难点1、教学重点细胞膜的成分和功能。
细胞膜的结构特点和功能特性。
2、教学难点理解细胞膜的流动性和选择透过性。
细胞膜的结构与功能的统一性。
三、教学方法讲授法、直观演示法、实验探究法、小组讨论法四、教学过程（一）导入新课通过展示细胞的图片，引导学生观察细胞的外部边界，从而引出细胞膜的概念。
提问：细胞作为生命活动的基本单位，需要与外界环境进行物质交换和信息交流，那么细胞是如何实现这一过程的呢？细胞膜在其中起到了怎样的作用？（二）讲授新课1、细胞膜的成分（1）实验探究：介绍科学家通过化学分析和实验研究细胞膜成分的过程。
（2）成分组成：细胞膜主要由脂质（约50%）、蛋白质（约40%）和少量糖类（约 2% 10%）组成。
（3）脂质：以磷脂最为丰富，磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架。
（4）蛋白质：蛋白质在细胞膜中的分布是不均匀的，有的镶嵌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，有的贯穿整个磷脂双分子层。
这些蛋白质具有运输、识别等功能。
（5）糖类：与蛋白质或脂质结合形成糖蛋白或糖脂，分布在细胞膜的外表面，与细胞的识别、免疫等功能有关。
2、细胞膜的结构（1）流动镶嵌模型：介绍细胞膜的流动镶嵌模型，强调细胞膜具有流动性的特点。
（2）磷脂双分子层：讲解磷脂分子的结构和特点，以及它们如何形成磷脂双分子层。
（3）蛋白质的分布和作用：详细说明蛋白质在细胞膜中的不同分布方式和其相应的功能。
知识点(1) 细胞膜的组成、结构和功能
知识点(一)细胞膜的组成、结构和功能(一)细胞膜的三大功能1．细胞膜成分的探索(三)细胞膜的结构1．对细胞膜结构的探索(连线)2．流动镶嵌模型(1)结构模型。
(2)特点。
【连接教材资料】1．(必修1 P42“思考·讨论”讨论1)最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取与检测？提示：最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析得出的。
2．(必修1 P42“思考·讨论”材料延伸思考)用丙酮从人的胰岛B细胞中提取脂质，在空气和水的界面铺展成单层，测得单分子层的面积远大于胰岛B细胞表面积的2倍。
请分析原因。
提示：胰岛B细胞中除了含有细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的组成成分中都含有磷脂分子。
【重难点讲练疏通】1准确理解细胞膜的结构与功能1．细胞膜成分、结构及功能三者关系的模型构建2．从三个角度理解细胞膜结构与功能的统一性[典例]下表中依据膜蛋白功能，对其类型判断错误的是()选项膜蛋白的位置、功能膜蛋白的类型A位于突触后膜，识别并结合神经递质受体B位于靶细胞膜，识别并结合激素载体C位于类囊体膜，催化A TP合成酶D位于癌细胞膜，引起特异性免疫抗原[解析]在神经调节中，位于突触后膜的受体能识别并结合神经递质，A正确；在激素调节中，位于靶细胞膜上且能识别并结合激素的膜蛋白为受体蛋白，B错误；在光合作用过程中，位于叶绿体类囊体膜上能催化ATP合成的膜蛋白为酶，C正确；癌细胞膜上的某些特殊蛋白质为抗原，能够被免疫系统识别，从而引起特异性免疫，D正确。
[答案]B[易错点拨]细胞膜组成成分的三个关键点(1)不同细胞膜的成分种类一般相同，但各组分的含量不同。
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
(2)细胞膜的成分是可变的，如细胞癌变过程中，细胞膜的成分发生变化，糖蛋白含量下降，有的产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。
(3)糖类分别与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂，都与细胞识别作用有关。
3.1 细胞膜的结构和功能
第3章细胞的基本结构第1节细胞膜的结构和功能一、细胞膜的功能1.细胞的边界是细胞膜，也叫质膜。
（植物细胞的边界也是细胞膜）2.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——选择透过性（功能特点）。
（3）进行细胞间的信息交流。
3.细胞膜的控制作用是相对的，环境中对细胞有害的物质也有可能进入。
4.信息交流的3种方式：（重点）（1）内分泌细胞分泌的激素，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。
（2）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。
（3）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。
5.细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构有关。
细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。
6.对细胞膜成分的探索（非重点）7.用哺乳动物成熟的红细胞制备纯净的细胞膜的原因：哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器，故没有核膜和细胞器膜。
二、细胞膜的结构1.细胞膜的成分脂质（含量最多，且主要是磷脂）；蛋白质；糖类（少量）。
2.功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
3.罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
提出假说：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态的统一结构（假说错误）。
缺陷：不能解释细胞膜的流动性，如细胞的生长，变形虫的变形运动。
4.荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合的实验及相关的其他实验证明：细胞膜具有流动性。
5.细胞膜的结构模型：辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型。
三、流动镶嵌模型的基本内容1.膜的基本支架：磷脂双分子层其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，具有屏障作用。
2.蛋白质分子的分布：（1）有的镶在磷脂双分子层表面。
（2）有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中。
（3）有的贯穿于整个磷脂双分子层。
3.细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。
细胞膜具有流动性的结构基础：构成膜的磷脂分子可侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。
细胞膜的结构特性和功能特性
细胞膜的结构特性和功能特性：
1、维持细胞的结构完整性，保护细胞内成分。
2、细胞内外选择性物质运输的通道和桥梁。
3、细胞抗原-抗体特异性识别的物质基础和位置。
4、细胞表面绒毛、纤毛、鞭毛的着生位点。
5、对于原核细胞而言，细胞质膜是很多催化生化反应的酶附着的位点。
细胞膜主要是由磷脂构成的富有弹性的半透性膜，膜厚7～8nm，对于动物细胞来说，其膜外侧与外界环境相接触。
其主要功能是选择性地交换物质，吸收营养物质，排出代谢废物，分泌与运输蛋白质。
在流动镶嵌模型学说中，膜中的磷脂质分子以双层排列，构成了膜的网架，是膜的基质。
磷脂质分子为双性分子，分为亲水头端和疏水尾端，双层磷脂质分子之头端皆朝向水相，疏水尾端则两两相接埋于膜内。
而使脂双层分子之亲水头端的内层（面对细胞质之面）与外层（面对外界之面）之结构不对称原因，主要在于脂双层分子两亲水头端的化学组成不同。
膜的另一种主要成分是蛋白质，蛋白质分子有的嵌插在脂双层网架中，有的则粘附在脂双层的表面上。
根据在膜上存在位置的不同，膜蛋白可分为两类，一是通过强疏水或亲水作用同膜脂牢固结合不易分开的，称为整合蛋白（Integral protein）或膜内在蛋白；二是附着在膜的表层，与膜结合比较疏松容易分离的，称为膜周边蛋白（Peripheral protein）或外在蛋白。
细胞膜的结构模型与细胞功能
膜外在蛋白
通过离子键、氢键与脂质分子或膜表面的蛋白质结合。多数 分布在内表面。
三、存在于质膜表面糖脂和糖蛋白
分布： 呈树枝状突出在膜脂外
糖蛋白glycoprotein
表面或内膜系统的腔面。
细胞外被
分布于细胞膜的非胞质面，能吸附水 分，形成粘性表面，对细胞有保护作 用，参与细胞识别和粘附作用。
糖脂glycolipid
⑤作为转运蛋白质或载体蛋白、通道蛋白质和膜泵与细胞膜的 物质转运功能有关。
糖类
功能： ❖ ① 免疫标志 ❖ ② 传递信息
2、细胞膜的物质转运功能
简单扩散（Simple diffusion） 易化扩散（Faciliated diffusion） 主动转运（Active transport） 入胞和出胞作用（Endocytosis and Exocytosis）
膜脂是膜的基本骨架， 膜蛋白是膜功能的主要体现者。
一、形成生物膜基本骨架的膜脂
（一）膜脂是两亲性分子
膜脂：磷脂，胆固醇，糖脂
1.磷脂
构成细胞膜的基本成分
头部：极性、亲水性
磷脂酰碱基
尾部：非极性、疏水性
两条脂肪酸链
磷脂的分子结构模型
碱基 头部 磷酸
甘油
尾部 脂肪酸
几种磷脂
磷脂酰乙醇胺
磷脂酰丝氨酸
磷脂酰胆碱 磷脂酰肌醇
膜脂
蛋白质
其它模型
*晶格镶嵌模型（1975年） *板块镶嵌模型（1977年）
细胞膜的功能
1、细胞膜的结构特点 2、细胞膜的物质转运功能 3、细胞膜的受体功能 4、其他功能
1、细胞膜的结构特点
“液态镶嵌模型” （Fluid mosaic model ）
细胞膜的结构和功能
细胞膜的结果和功能1、问题探讨：鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液，用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。
探讨：（1）、为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色呢？因为台盼蓝染液不是细胞生命活动所需要的营养物质，所以不能随意的进出细胞，但是细胞死亡后，细胞膜的功能消失，从而台盼蓝染液进入到死细胞中。
（2）、据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能呢？细胞膜作为细胞的边界，可已将细胞和外界的环境分开，并且控制物质进出，可以维持系统的相对独立，保障细胞内环境的稳定。
2、我们知道一个国家有自己的边界，在陆地，海域，领空方面都有自己的边界，作为人，一个个体来讲，人也有自己的边界，我们的边界就是我们的皮肤和黏膜，这些都是系统的边界，系统的边界对于系统的稳定性来说是至关重要的。
如果没有皮肤和黏膜，随便一些有毒的细菌和病毒都可以进入到身体里边去，那么人体的稳定性就会非常差了。
3、细胞是一个非常基本的生命系统，是结构和功能最基本的一个单位，细胞也拥有自己的边界，细胞的边界就是细胞膜了（也叫质膜），动物细胞的最外层是细胞膜，植物细胞的最外层有细胞壁，为什么细胞壁不是植物细胞的边界呢？因为细胞壁是一个全透性的，是没有细胞膜的重要的功能的，所以细胞膜也是植物细胞的边界。
4、细胞膜的结构：科学家罗伯特森用电子显微镜观察到“暗-亮-暗”的机构，大胆的提出了蛋白质，磷脂，蛋白质的模型，也叫三明治模型。
①细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容：磷脂双分子层构成了膜的基本支架，具有流动性②磷脂分子的结构图：③流动镶嵌模型图：蛋白质的镶嵌方式：表面，全部贯穿，横跨主要作用是：物质运输糖蛋白的作用：保护和润滑作用识别作用，细胞间的信息交流，比如受体5、细胞膜的功能：A 将细胞与外界环境分隔开在生命还没有出现时的原始的地球，电闪雷鸣，温度非常高，就是原始的海洋，就像沸腾的热汤一样，生命的起源是慢慢开始产生了有机物，在有机物产生后，产生了细胞膜，把有机的物质包裹了起来，给了它一个小小的空间，把外界的环境分隔开，使得细胞成为了一个相对独立的系统。
细胞膜的结构和功能
细胞膜的结构和功能一、细胞膜的结构细胞膜又称质膜，是位于原生质体外围,作用是保护内部。
组成质膜的主要物质是蛋白质和脂类，以及少量的多糖、微量的核酸、金属离子和水。
在电子显微镜下，用四氧化锇固定的细胞膜具有明显的“暗-明-暗”三条平行的带，其内、外两层暗带由蛋白质分子组成，中间一层明带由双层脂类分子组成，三者的厚度分别约为2.5 nm、3.5 nm和2.5nm，这样的膜称为单位膜或生物膜。
根据细胞的生理生化特征，曾先后推测质膜是一种脂肪栅、脂类双分子层和由蛋白质-磷脂-蛋白质构成的三夹板结构。
同时电镜观察也证实质膜确实呈暗-明-暗三层结构。
随后冷冻蚀刻技术显示双层膜中存在蛋白质颗粒；免疫荧光技术证明质膜中蛋白质是流动的。
据此S.J.Singer等人在1972年提出生物膜的流动镶嵌模型，结构特征是：生物膜的骨架是磷脂类双分子层，蛋白质分子以不同的方式镶嵌其中，细胞膜的表面还有糖类分子，形成糖脂、糖蛋白；生物膜的内外表面上，脂类和蛋白质的分布不平衡，反映了膜两侧的功能不同；脂双层具有流动性，其脂类分子可以自由移动，蛋白质分子也可以在脂双层中横向移动。
1. 单位膜模型J. Danielli & H. Davson 1935 发现质膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，推测膜中含有蛋白质，从而提出了”蛋白质-脂类-蛋白质”的三明治模型。
认为质膜由双层脂类分子及其内外表面附着的蛋白质构成的。
1959年在上述基础上提出了修正模型，认为膜上还具有贯穿脂双层的蛋白质通道，供亲水物质通过。
J. D. Robertson 1959 用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构，厚约7.5nm。
这就是所谓的“单位膜”模型。
它由厚约3.5nm的双层脂分子和内外表面各厚约2nm的蛋白质构成。
不足之处：1）把膜结构描写成静止不变的；2）无法解释膜的功能活动；3）各种膜有各自的特定厚度，并不都是7.5nm；4）蛋白质提取的难易程度不同；5）各种膜的蛋白质和脂类的比率不同。
细胞膜的结构与功能
细胞膜的结构与功能细胞膜是细胞的重要组成部分，具有多种重要的结构和功能。
本文将详细介绍细胞膜的结构与功能，以便更好地理解这一关键的细胞组成部分。
细胞膜是位于细胞外部的一个薄膜，主要由磷脂双分子层构成。
磷脂分子是由一个疏水性的疏水磷脂头部和两个亲水性的脂肪酸尾部组成，疏水性头部朝向膜内部，亲水性尾部朝向膜表面。
这种结构使得细胞膜具有半透性，可以选择性地允许物质的通过，起到了保护细胞内部结构的作用。
除了磷脂双分子层外，细胞膜还包含许多不同的蛋白质。
这些蛋白质在细胞膜上扮演着各种重要的角色，如传递信号、运输物质、细胞识别等。
另外，一些糖脂和胆固醇也分布在细胞膜上，参与调节膜的流动性和稳定性。
细胞膜的功能非常多样化。
首先，细胞膜起到了隔离细胞内外环境的作用，维持了细胞内稳定的内部环境。
其次，细胞膜参与了物质的运输，通过细胞膜上的蛋白质通道，物质可以在细胞内外之间进行传递。
此外，细胞膜还参与了细胞的识别和信号传导，通过细胞膜上的受体蛋白，细胞可以感知外部环境的信号并做出相应的反应。
除了以上功能，细胞膜还参与了细胞的吞噬作用和细胞间的黏附。
在细胞吞噬过程中，细胞膜会形成囊泡，将外界物质吞入细胞内部。
而在细胞间的黏附中，细胞膜上的一些蛋白质可以与其他细胞表面的蛋白质结合，使细胞之间紧密连接。
总的来说，细胞膜在细胞内外环境的交互作用中发挥着至关重要的作用。
其结构的复杂性和多样性决定了其功能的多样性，使得细胞能够适应不同的生存环境并保持生命活动的正常进行。
通过深入了解细胞膜的结构与功能，我们可以更好地理解细胞内部的生物学过程，为细胞生物学和生物医学研究提供重要参考。
希望本文能够帮助读者更好地理解细胞膜这一重要的细胞组成部分。
细胞膜的结构和功能
3.1 细胞膜的结构和功能02教材详解1．制备细胞膜最好材料是：哺乳动物成熟的红细胞，因为其没有细胞壁、细胞核和各种细胞器。
制备细胞膜的方法：细胞吸水(蒸馏水)涨破。
2．细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，此外，还有少量的糖类。
3．功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
4．细胞膜结构特点具有流动性。
5．细胞膜的功能有：将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流。
(P40) 6．细胞膜的功能特点是具有选择透过性。
7．细胞间信息交流方式主要有：(1)通过信息分子传递交流，常见的信息分子有激素、递质；(2)通过细胞接触交流，如精子和卵细胞之间的识别和结合；(3)通过细胞通道交流，如高等植物细胞间的胞间连丝。
8．20世纪40年代，曾经有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。
1959年，罗伯特森()在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构，他结合其他科学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说：所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。
他把细胞膜描述为静态的统一结构。
（二）课前聚焦抓重点1、细胞膜有哪些主要功能？答案：细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。
（1）将细胞与外界环境分隔开。
保障细胞内部环境的相对稳定。
（2）控制物质进出细胞。
（体现了细胞膜的选择透过性。
控制物质进出具有普遍性：①细胞需要的营养物质可进入细胞。
②抗体、激素等物质在细胞内合成后，分泌到细胞外。
③细胞产生的代谢废物排到细胞外。
具有相对性：对细胞有害的物质有可能进入细胞，如病毒、细菌。
）（3）进行细胞间的信息交流。
①化学物质传递，如激素、递质。
②接触传递，如精卵结合、靶细胞与细胞毒性T细胞接触。
③通道传递，如胞间连丝。
2、细胞膜成分和结构的探索过程？答案：（1）细胞膜成分探索过程：①发现溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜；推测细胞膜由脂质组成。
细胞膜的基本结构和功能
细胞是构成人体最基本的结构和功能单位。
人体各器官和系统的功能活动都与组成该器官和系统的细胞群体密不可分。
人体内大约有1014个细胞，按其功能可分为两百余种。
人的细胞一般都很小，必须通过显微镜放大才能看到。
人卵细胞最大，直径约120 μm。
而小淋巴细胞直径只有6 μm左右。
细胞虽然大小和形态不同，但在结构上它们都是由细胞膜(cell membrane)、细胞质(cytoplasm)和细胞核(nuclear)三部分构成的。
一、细胞膜的分子结构模型细胞膜将细胞内容物与细胞周围的微环境分隔，构成细胞的屏障。
细胞膜的形成是生命物质由非细胞形态向细胞形态进化的重要转折，为生命活动提供了相对恒定的环境。
细胞膜与物质转运、信息传递、能量转移、兴奋传导和免疫功能等有密切关系，在细胞的代谢、生长和繁殖中有重要作用。
细胞膜结构和功能的异常可导致多种疾病发生。
细胞膜是包在细胞质表面的一层薄膜，也称质膜(plasma membrane)。
在电镜下观察可见细胞膜由三层结构组成：内、外两层较深，电子密度高；中间层电子密度低，为透明层。
这三层膜结构不仅普遍存在于细胞表面，而且细胞内的膜管系统一般也是由类似的三层膜结构构成的，故它是一般生物膜所具有的共同特征，又称单位膜(unit membrane)。
关于细胞膜的分子结构，目前被多数人认可的是“液态镶嵌模型”学说。
这一学说认为，细胞膜主要由液态脂质双分子层为基架，蛋白质镶嵌在其中构成。
一般来说，从重量上看蛋白质为脂质的4倍，从分子数看，脂质分子为蛋白质分子的10～100倍。
（一）液态脂质双分子层为基本骨架细胞膜脂质分子中，主要是磷脂（占脂质分子70％以上），其次为胆固醇（一般低于30％）。
根据脂质分子的理化特性，其头端是亲水极性基团，尾端是疏水的非极性基团。
将其放在水溶液中时，由于水分子是极性分子，亲水的极性头与水分子相互吸引，而疏水的非极性尾端则受到排斥。
因而在构成细胞膜时，亲水的头端在膜的内外两侧，而疏水的尾端在膜中间，即一些磷脂分子的头朝向细胞外液，另一些的头朝向细胞质，它们的尾部在膜中间，形成脂质双分子层(lipid bilayer)。
细胞膜的结构模型与细胞功能
02
在细胞膜上载体的帮助下，通过消耗ATP，将某种物质逆浓度梯度进行转运的过程。
03
逆浓度梯度转运；
04
耗能（ATP） 。
05
细胞生理
主动转运 （据提供能量方式）
01
02
03
04
原发性主动转运
继发性主动转运
直接利用ATP水解产生的能量进行离子的跨膜转运。如Na＋的转运
05
能量不是直接来自ATP的水解，来自膜外的高势能Na＋。
1、片层结构模型
细胞的表面张力显著低于油-水界面的表面张力，因此，细胞膜不可能是单纯由脂类构成的，可能还吸附有蛋白质。
1935年J. Danielli和H. Davson提出了第一个膜的分子结构模型——片层结构模型 。
2、单位膜模型
1959年，J.D.Robertson用电镜观察细胞膜，发现细胞膜呈三层式结构。内外两侧为电子密度高的暗线，中间为电子密度低的明线，即所谓“两暗一明”，进而提出单位膜模型。
20世纪初，Irving Langmuir 将红细胞的脂提取后铺展在Langmuir 水盘(Langmuir Trough)的水面上，研究了脂的展层行为，提出脂单层的设想。
1925 年，E. Gorter & F. Grendel 用有机溶剂提取了人类红细胞质膜的脂类成分，将其铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积，因而推测细胞膜由双层脂分子组成。
（3）卵磷脂与鞘磷脂比值：
卵磷脂越高流动性越强。
（4）膜蛋白的影响：
卵磷脂
脂肪酸不饱和程度高，相变温度低。
鞘磷脂
脂肪酸饱和程度高，相变温度高。
（二）膜蛋白分子在质膜中的运动
利用细胞融合技术观察蛋白质运动
细胞膜的结构及功能
细胞膜的结构及功能
细胞是构成人体的最基本的功能单位。
它的基本功能包括：细胞膜的物质转运功能、细胞的信号转导功能、细胞膜的生物电现象和细胞的收缩功能。
细胞膜的结构和物质转运功能
（1）膜结构的液态镶嵌模型：细胞新陈代谢过程中需要不断选择性地通过细胞膜摄入和排出某些物质。
细胞膜和细胞器膜是由脂质和蛋白质组成。
根据膜结构的液态镶嵌模型，认为膜是以液态的脂质双分子层为基架，其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质。
（2）细胞膜的物质转运功能：物质的跨膜转运途径有：
①单纯扩散：扩散的方向和速度取决于物质在膜两侧的浓度差和膜对该物质的通透性。
容易通过的物质有O2、CO2、N2、乙醇、尿素和水分子等。
②经载体和通道膜蛋白介导的跨膜转运：属于被动转运，转运过程本身不需要消耗能量，是物质顺浓度梯度或电位梯度进行的跨膜转运。
经载体易化扩散指葡萄糖、氨基酸、核苷酸等。
经通道易化扩散指溶液中的Na+、C1-、Ca2+、K+等，离子通道又分为电压门控通道（细胞膜Na+、K+、Ca2+通道）、化学门控通道（终板膜ACh受体离子通道）和机械门控通道。
③主动转运：是由离子泵和转运体膜蛋白介导的消耗能量、逆浓度梯度和电位梯度的跨膜转运，分原发性主动转运和继发性主动转运。
细胞膜的结构和功能
简述细胞膜的结构及其特点
学习难点
掌握细胞膜的功能
学习过程
自主学习：
一、细胞膜的结构
1、1972年，辛格提出模型。
2、细胞膜的结构模型
（1）右图中，③代表的结构称为，是细胞膜的基本骨架。②根据所在的深度不同，、、或于③中，是细胞膜功能的主要执行者。①为。
（2）该模型称为。构成该模型的物质主要有和，其中脂质除主要的外，还有和。
A．选择透过性B．流动性C．保护性D．主动运输
4.下列结构中,由磷脂分子和蛋白质分子构成的膜性结构有()
①细胞膜 ②线粒体 ③内质网④核糖体⑤中心体⑥染色体 ⑦核膜⑧高尔基体
A.①②③④⑤B.②③④⑤⑥C.①②④⑦⑧D.①②③⑦⑧
5、分离细胞膜的最好材料是（）
A、白细胞B、神经细胞C、蛙的红细胞D、哺乳动物的红细胞
安塞区高级中学高一必修一生物学案
2017年月日
姓名
课题细胞膜的结构和功能
编写：张艳东
审核：王正武
班级
组别
学习目标
1、简述细胞膜的结构及其特点
2、掌握细胞膜的功能
3、学会分析细胞膜结构的认识过程资料，培养学生依据实验现象，推理分析实验的能力；
4、学会构建细胞膜结构“流动镶嵌”模型,，明确细胞膜的组成成分
（3）细胞膜的结构特点――流动性
构成细胞膜的和分子大多数不是的，而是可以的，即细胞膜具有一定的。
3.细胞膜的功能
1)屏障作用：将细胞与分隔开
2)控制物质进出细胞：将活细胞所需的运进来，排出去
3)进行细胞间的信息交流：细胞膜在细胞联系中负责信息的与，这与细胞膜上的 有关。
4)构成细胞的生物膜系统。
合作探究：
探讨7：为什么要用பைடு நூலகம்乳动物红细胞的细胞膜进行膜结构的研究？
细胞膜系统的结构和功能
3、控制物质进出细胞 由于细胞膜具有选择透过性，因此能
有选择地控制细胞内外的物质交换，这 与细胞膜上的载体种类和数量有关。
物质跨膜运输方式
物质出
被动运输
入细胞 方式
自由扩散
协助扩散
主动运输
运输方 高浓度→低 高浓度→低浓 一般为低浓度→
向
浓度
度
高浓度
是否需 要载体
不需要
需要
需要
是否消 耗能量
不消耗
一、生物膜系统的组成
细胞内存在着一套复杂的膜系统，它由细胞膜、 核膜以及细胞器的膜共同组成。它们在结构和功 能上是紧密联系的统一整体，这种结构体系，就 称作生物膜系统（也可称细胞膜系统）。
二、生物膜的化学成分
细胞亚显微结构中膜的化学成分相似，基 本结构大致相同，统称为生物膜。生物膜 的化 学组成是蛋白质、脂类和糖类。脂类中除磷脂 外，还有胆固醇(有的还含有糖脂),实际上组成 脂双层的脂类成分因不同生物而不同。细菌、 蓝藻等原核细胞和植物细胞中一般没有胆固醇。 在动物细胞中,胆固醇在脂双层中所占的比例较 大,特别是在哺乳动物细胞中,它可和磷脂分子 一样多。
要点： ①膜为静止的结构 ②蛋白质均匀分布在磷脂双分子层两侧
罗伯特森提出的“三明治”模型，存在缺陷！ 细胞膜并不是静止不动的，而是有流动性。 蛋白质不是均匀分布在磷脂分子两侧。
资料1：变形虫的运动和白细胞的吞噬作用
实验：荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合
红色荧光 染料标记 的膜蛋白
绿色荧光 染料标记 的膜蛋白
蛋白质分子： 镶在、嵌入、贯穿磷脂双分子层中 大多数蛋白质分子也可运动。
多糖： 只分布在细胞膜外表面，有些与蛋白质结合形成糖 蛋白，称作糖被。起保护和润滑的作用，与细胞的 识别等有关。
【高一生物】细胞膜的结构和功能
3、自由扩散和主动运输比较
物质出入 细胞膜内 是否需 是否耗能 细胞方式 外浓度 要载体 量 自由扩散 外高 不需要 不消耗 内低 主动运输 外低 需要 消耗 内高
复的原因，属于 。
A. 主动吸水
C. 自由扩散和主动运输
B.
D.
主动运输
自由扩散
２、紫色葫萝卜块根细胞的液泡中含有已呈紫红色的花青素。将 块根切成小块放人清水中，水的颜色无明显变化。若进行加 温，随着水温的增高，水的颜色逐渐变红。其原因是 A.细胞壁在加温中受到破坏 B.水温增高，花青素的溶解度加大
科学家根据荧光抗体免疫标记 实验细胞膜的“流动镶嵌模型”
１、细胞膜的结构特点是 A. 构成细胞膜的磷脂分子可以运动 B. 构成细胞膜的蛋白质分子可以运动 C. 构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子是静止的 D. 构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动的 ２、细胞膜上与细胞的识别、免疫反应等有着密切关系的化 A.糖蛋白 B.磷脂 C.脂肪 D.核酸
举例 O2、CO2、甘油 K + 、Na+
４、细胞膜的功能特点 细胞膜是一种选择透过性膜。这种膜可以让水分子自 由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过， 而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。
细胞膜的分子结构的发现史
实验一：1895年，Overton研究各种受精卵细胞 的透性，发现脂溶性物质很容易透过细胞膜，而不容 于脂肪的物质穿透十分缓慢。
四、细胞的内吞与外排
课堂小结
细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构 成的。构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大 都不是静止的，而是可以流动的。 细胞膜是一种选择透过性膜。这种膜可以 让水分子自由通过，细胞要选择吸收的离子和 小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大 分子则不能通过。
细胞膜的结构和功能细胞膜的结构与功能教案
细胞膜的结构和功能细胞膜的结构与功能教案细胞膜的结构与功能教案(一)一、教学内容及分析1.教材内容在“细胞膜的分子结构”部分,先说明研究细胞膜的材料,然后说明通过研究得出细胞膜的分子组成,这些分子在细胞膜中的排列方式,以及这些分子在细胞膜上的结构特点:即蛋白质和磷脂分子都具有一定的流动性。
在最后部分,举例介绍了膜外部的糖蛋白的作用。
2.学情分析我校由于地处农村,这里的学生有许多学习高中生物知识的有利条件,同时由于是中等水平的学生,应该说基础不是很好,学习兴趣、学习态度和学习方法上与城市里的学生的确有一定距离。
因此需要老师在教学中改进教学方法，激发学生的学习兴趣，教授学习方法，提高学习效果。
三、教学目标知识目标：概述构成细胞膜的主要的化学成分、细胞膜的结构及特点,说出糖被的主要作用。
能力目标：①尝试通过阅读科学史资料，分析现象,得出结论,培养学生科学的思维方法和解决问题的能力②运用磷脂分子的化学性质探究细胞膜中的磷脂分子的排列方式，培养学生勇于进行科学探究的能力。
情感目标：通过参与对细胞膜结构的学习,学生能够认识到生命的物质基础和结构基础,树立辨证唯物主义观点。
学生通过体验科学探究的一般过程,了解科学研究的一般方法,养成勇于实践的科学精神和实事求是的科学态度。
四、教学重点和难点教学重点：细胞膜的分子结构和结构特点。
教学难点多种化合物如何有序排列构成细胞膜是学生理解的难点，运用科学史料来引导学生探究学习细胞膜的分子结构，是突破这一难点的有效方法。
五、教学设计思想1.教学思想运用“探究式教学”引导学生充分利用知识背景材料，以及已经学过的知识作为基础，独立地、主动地探究发现自然科学的概念、原理、法则、定律，培养学生善于发现问题、分析问题、解决问题的能力，养成积极探索的态度习惯，逐步形成探索的科学方法与技巧。
问题或问题情境是启动探究式教学的“开关”，没有问题或问题情境，探究式教学活动就无从进行，更不可能激发学生的学习兴趣和进行创造性思维的欲望。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
胆固醇调节膜流动性，增加细胞膜稳定性的作用
17
（3）卵磷脂与鞘磷脂比值：
卵磷脂越高流动性越强。
卵磷脂
脂肪酸不饱和程度高，相变温度低。
鞘磷脂
脂肪酸饱和程度高，相变温度高。
（4）膜蛋白的影响：
膜蛋白越多流动性降低。
18
（二）膜蛋白分子在质膜中的运动
运动方式：侧向扩散、旋转运动
鼠细胞 标记蛋白
标记蛋白重 新分布
22
20世纪初，Irving Langmuir 将红细胞的脂提取后铺 展在Langmuir 水盘(Langmuir Trough)的水面上，研究 了脂的展层行为，提出脂单层的设想。
23
1925 年，E. Gorter & F. Grendel 用有机溶剂提取 了人类红细胞质膜的脂类成分，将其铺展在水面， 测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积，因而推测 细胞膜由双层脂分子组成。
膜脂
蛋白质27
其它模型
*晶格镶嵌模型（1975年） *板块镶嵌模型（1977年）
28
细胞膜的功能
1、细胞膜的结构特点 2、细胞膜的物质转运功能 3、细胞膜的受体功能 4、其他功能
膜脂是膜的基本骨架， 膜蛋白是膜功能的主要体现者。
4
一、形成生物膜基本骨架的膜脂
（一）膜脂是两亲性分子
膜脂：磷脂，胆固醇，糖脂
1.磷脂
构成细胞膜的基本成分
头部：极性、亲水性
磷脂酰碱基
尾部：非极性、疏水性
两条脂肪酸链
磷脂的分子结构模型
5
碱基 头部 磷酸
甘油
尾部 脂肪酸
几种磷脂
磷脂酰乙醇胺
磷脂酰丝氨酸
14
脂双层是一种二维流体（液晶态）
膜脂分子能进行各种运动
侧向 扩散
弯曲运动
伸缩振 荡运动
翻转 运动
旋转 运动
15
脂双层是一种二维流体（液晶态）
2. 影响膜流动性的因素 （1）脂肪酸链的饱和程度与其长度：
饱和脂肪酸链 直而不弯曲 流动性低
不饱和脂肪链
双键处易弯曲
脂肪酸链尾部 不易相互靠近
增加流动性。
2
生物膜：质膜和内膜在起源、结构和化学组成等方面 具有相似性，总称为生物膜（biomembrane）。
糖类 生物膜 脂类
蛋白质
3
细胞膜的化学组成和分子结构
化学组成
脂类：50% ，主要为磷脂、胆固醇和糖脂 蛋白质：40% ,膜外在蛋白和膜内在蛋白 糖类：2%-10%，分布在膜表面 其他：水、无机盐、金属离子
8
（二）膜脂在水溶液中自动形成双层
水
磷脂分子团
9
脂质体
二、膜蛋白以多种方式与脂双层结合
生物膜所含的蛋白质叫膜蛋白,承担转运蛋白、受体、 酶、连接体等许多重要功能。
膜内在蛋白 分为
膜外在蛋白
10
（一）膜内在蛋白（又称整合蛋白,占70%-80%） 为两亲性分子,疏水部分嵌入脂质中,亲水部分暴露于脂双层
磷脂酰胆碱 磷脂酰肌醇
6
2.胆固醇—分散于磷脂分子之间，调节膜的流动性。
头部 OH
尾部
CH3
甾环
CH3 CH3
烃连
CH3
CH3
胆固醇的结构
胆固醇在脂双层中的位置
7
3.糖脂—所有动物的细胞膜都含有糖脂，由脂类和 寡糖构成，分布于膜的非胞质面。
头部-糖基
头部
尾部-两条烃链
受体结构
细胞识别
尾部
信号转导
脂肪链短
降低脂肪酸链尾 部的相互作用
在相变温度以下
不易凝集
脂肪链长 增加分子的有序性 流动性降低
16
Байду номын сангаас 脂双层的流动性依赖于其组成成分
（2）动物细胞质膜含有较多的胆固醇。胆固醇：磷脂=1：1
胆固醇
相变温度以上 增加脂质分子的有序性
限制膜的流动性
相 变 温 阻止磷脂分子互相 度 聚集成晶态结构 以 下
防止膜的流动性突然降低
人细胞
细胞融合
利用细胞融合技术观察蛋白质运动
19
二、细胞膜的不对称性
膜脂分子不对称性 膜蛋白不对称性 糖类分布不对称性
物质传递有一定方向，信号的接受 和传递也有一定方向等。 膜糖
膜蛋白分布的不对称性
膜糖分布的不对称性
膜蛋白
20
细胞膜的结构模型
细胞膜电镜照片
21
E. Overton 1895用植物的根毛作实验,发现凡是溶 于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜，而不 溶于脂肪的物质不易透过细胞膜，因此推测细 胞膜由连续的脂类物质组成。
26
3、液态镶嵌模型
1972 S. J. Singer & G. Nicolson 在”单位膜”模型的基础上提出 “液态镶嵌模型” ：
把生物膜看成是嵌有球形蛋白质脂类二维排列的液态体，膜中 脂双层构成膜的连续主体，它既具有固体分子排列的有序性，又 具有液体的流动性，呈液晶态。膜中球形蛋白质分子以各种形式 与脂双分子层相结合。
糖脂glycolipid
细胞外被结构示意图
12
细胞膜生物膜的特征
一、膜的流动性 二、膜的不对称性
13
一、细胞膜的流动性
液晶态 温度下降 温度上升
晶态
（一）膜脂的流动性
1. 在相变温度以上的条件下，膜脂运动的方式如下：
（1）侧向扩散 （2）翻转运动 （3）旋转运动 （4）弯曲运动 （5）伸缩振荡运动
24
1、片层结构模型
细胞的表面张力显著低于油-水界面的表面张力， 因此，细胞膜不可能是单纯由脂类构成的，可能还 吸附有蛋白质。
1935年J. Danielli和H. Davson提出了第一个膜的 分子结构模型——片层结构模型 。
25
2、单位膜模型
❖ 1959年，J.D.Robertson 用电镜观察细胞膜，发 现细胞膜呈三层式结构。 内外两侧为电子密度高 的暗线，中间为电子密 度低的明线，即所谓 “两暗一明”，进而提 出单位膜模型。
的内外表面。
部分跨膜
一次跨膜
多次跨膜
（二）膜外在蛋白 （占20%-30%）
膜外在蛋白
通过离子键、氢键与脂质分子或膜表面的蛋白质结合。多数 分布在内表面。
11
三、存在于质膜表面糖脂和糖蛋白
分布： 呈树枝状突出在膜脂外
糖蛋白glycoprotein
表面或内膜系统的腔面。
细胞外被
分布于细胞膜的非胞质面，能吸附水 分，形成粘性表面，对细胞有保护作 用，参与细胞识别和粘附作用。
细胞膜的结构模型与细胞功能
❖ 概念 ❖ 细胞膜的化学组成和分子结构 ❖ 生物膜的特征 ❖ 细胞膜的分子结构模型 ❖ 细胞膜的功能
1
概念
细胞膜cell membrane:细胞质与外界相隔的一层界膜又称质膜
（plasma membrane)。 内膜系统：细胞内的膜性细胞器的统称。
单位膜unit membrane ： 在透射电镜下为 “两暗夹一明” 三层结构，厚约7.5nm。内外两层 电子密度高，中间层电子密度低。