细胞膜及其模型构建
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 ）
细胞膜和流动镶嵌模型
细胞膜的“流动性”的理解
含义：构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可
以运动的。
表现：细胞融合（植物体细胞杂交，动物细胞融合）、 受精作用、变形虫捕食和伪足的形成、胞吞与胞吐、分 泌蛋白的产生和分泌过程、载体对相应物质的转运等
影响因素：温度。在一定的范围内，随温度的升高，分子 的运动加快，流动性增强。
B 式图,据图分析下列说法不正确的是( )
解析：③中有载体蛋白,运 输方式为主动运输和被动 运输,没有胞吞和胞吐,二 者不属于跨膜运输;
A.图中功能①在生命起源过程中具有重要作用
B.功能③表示的运输方式有主动运输、被动运输和胞吞、 胞吐
C.激素调控生命活动与图中功能④有关
D.植物细胞通过胞间连丝进行相邻的细胞间通讯
（2）不同细胞膜的成分种类相同,但各组分的含量不同,这与细 胞的功能有关,如功能越复杂的膜中,蛋白质种类和数量越多。 所以蛋白质的种类及含量的多少是区分膜功能复杂程度的重 要依据。
第三页，共28页。
(3)糖类在细胞膜中分布很少，并且与蛋白质或脂质结合成糖蛋 白或糖脂，分布在膜的外表面，都与细胞识别作用有关。 因此，根据糖蛋白或糖脂的分布，可以判断细胞膜的内外侧。
须在载物台上进行，并持续观察红细胞的变化：凹陷消失， 细胞体积增大，细胞破裂，内容物流出。
第二页，共28页。
二、细胞膜的成分
成分 比例
作用
蛋白质 约40% 细胞膜的功能主要由其上的蛋白质行使
脂质 约50%
构成细胞膜的重要成分
糖类 约10% 与蛋白质形成糖蛋白，有识别功能
重点关注：
（1）细胞膜的成分至少有4种（蛋白质、磷脂、胆固醇和 多糖），但主要成分只有2种：蛋白质和磷脂分子。
一轮复习__细胞膜和生物膜流动镶嵌模型
4－5细胞融合示意图。
典型例题：
1、细胞膜功能的复杂程度，主要取决于膜 上的（ B ） A 磷脂含量 B 蛋白质的种类和数量 C 糖的种类 D 水含量
2.下列关于生物膜的叙述，正确的是( B ) A．细胞完成分化以后，细胞膜的通透性不会发生改变 B．膜的流动性是细胞生物膜相互转化的基础 C．糖蛋白主要位于细胞膜外侧，载体蛋白主要位于细
光学显微镜——显微结构： 看到细胞壁、细胞核、液泡、叶绿体、线粒 体，内质网等
电子显微镜——亚显微结构： 普通光学显微镜下观察不能分辨清楚，但在电子显微 镜下能观测到的细胞内各种微细结构。
第3章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜——系统的边界
结合第四章第2节生物膜的流动镶嵌模型
问题
科学家在电子显微镜诞生之后，用它清晰地观察到 了细胞膜；但在此之前，已经能够确定细胞膜的存 在了。展开你的想象，尽量多的提出在光学显微镜 下可以证明细胞膜存在的方法。 科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入 变形虫体内,伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出 细胞。
回扣教材
1．教材41页肿瘤医院的化验报告单相关内容。 2．教材42页图3－2“细胞间信息交流的方式举 例”，掌握信息交流的三种方式。
3．教材43页二中第2题用于实验探究。
4．教材65～66页生物膜结构的探索历程——生物 学史方面有关科学家及成就。 5．教材66页“磷脂分子”结构及元素组成和教材 67页图
4.如图为生物膜的结构模型。回答下列问题：
(1)A、B和C分别表示 ____________________________________、 ________、________；癌细胞能无限增殖，与图中 结构[ ]________的减少有关。 (2)若该结构表示肝脏细胞，则在血糖浓度偏高时，胰 岛素将与[ ]________结合而发挥作用。
哺乳动物组织细胞膜的结构模型
哺乳动物组织细胞膜的结构模型哺乳动物的细胞膜就像是细胞的小守卫，保护着里面的“宝贝”。
它们可真是不简单，层层叠叠的结构让人觉得像在玩叠叠乐。
细胞膜的主要成分是磷脂分子，这些分子就像小朋友们在游乐场中，一边玩耍一边保持距离。
它们的“头”是亲水的，像是水中的小鱼，爱跟水在一起；而“尾”则是疏水的，像是怕湿的小猫，躲得远远的。
这种设计让细胞膜形成了一个双层结构，就像一块温暖的毛毯，把细胞包裹得严严实实。
细胞膜不仅是个防护罩，还充满了“道道”。
膜上有各种各样的蛋白质，就像是一群热情洋溢的小伙伴，负责传递信息。
它们会接收外部信号，像是手机里的通知，告诉细胞该干什么。
不同的蛋白质各司其职，有的负责运输，有的负责识别，有的则像门卫一样，决定谁能进，谁不能进。
嘿，真是个“内外有别”的地方！说到运输，那可真是细胞膜的强项！想象一下，细胞需要的养分就像是小吃摊上的美食，而细胞膜则是个聪明的搬运工。
小分子能轻松地穿过膜，像是溜滑梯一样畅快。
而大分子就得借助专门的通道，像是排队等着进游乐场。
细胞膜的选择性通透性简直就是个小魔术师，让细胞在安全和需求之间找到平衡。
这层膜还会根据环境的变化做出反应！当外面的温度变化时，细胞膜的流动性也会改变。
就像是在沙滩上晒太阳的感觉，暖暖的舒服，冷冷的就想蜷缩起来。
这种适应能力让细胞能在不同的环境中生存，真的是太神奇了！细胞膜的柔韧性和适应性让它在生存竞争中脱颖而出。
细胞膜里还有一种叫做胆固醇的成分，像是个“调味料”，让膜变得更加稳定。
它能增加膜的流动性，防止细胞膜在温度变化时变得太僵硬。
这就像是做菜的时候加一点盐，刚刚好，味道立刻提升。
没有胆固醇，细胞膜可能就像干巴巴的饼干，不好咬，难以适应。
细胞膜的组成并不是一成不变的。
随着时间的推移，膜上的成分会不断更新，就像是老旧的家具被换掉一样。
新的蛋白质和脂类不断加入，让细胞保持活力。
这样的“换新”机制让细胞能够应对各种挑战，适应新的环境，真是个“百变小天后”。
细胞膜的分子结构模型
细胞膜的结构模型
细胞膜的构造
1.按组成元素分：构成细胞膜的成分有磷脂和糖蛋白。
2.按组成结构分：磷脂双分子层是构成细胞膜的的基本支架。
细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质，含有少量糖类。
其中部分脂质和糖类结合形成糖脂，部分蛋白质和糖类结
合形成糖蛋白。
3.化学组成：细胞膜主要由脂质、蛋白质和糖类等物质组成；其中以蛋白质和脂质为主。
在电镜下可分为三层，即在膜的靠内外两侧各有一条厚约2.5nm的电子致密带，中间
夹有一条厚2.5nm的透明带，总厚度约7.0~7.5nm左右这种结构不仅见于各种细胞膜，细胞内的各种细胞器膜如：线粒体、内质网等也具有相似的结构。
细胞膜功能
（1）分隔、形成细胞和细胞器，为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境，膜的面
积大大增加，提高了发生在膜上的生物功能；
（2）屏障作用，膜两侧的水溶性物质不能自由通过；
（3）选择性物质运输，伴随着能量的传递；
（4）生物功能：激素作用、酶促反应、细胞识别、电子传递等。
细胞膜的三维结构模型制作报告
细胞膜的三维结构模型制作报告引言细胞膜是细胞的关键组成部分，起着保护和维持细胞内外环境平衡的重要作用。
了解细胞膜的结构对于理解细胞功能和疾病发生机制具有重要意义。
本报告旨在介绍细胞膜的三维结构模型制作过程和相关方法。
三维结构模型制作方法1. 数据获取制作细胞膜的三维结构模型首先需要获取相关数据。
可以通过实验手段如X射线晶体学或核磁共振技术获取有关细胞膜的结构信息。
此外，许多数据库和在线资源也提供了已有的细胞膜结构数据，可以用于模型制作。
2. 具体建模方法基于所获得的数据，可以使用不同的建模方法制作细胞膜的三维结构模型。
以下是常用的建模方法：- 密度泛函理论(Density Functional Theory, DFT)：基于电子结构能量和自旋密度的计算方法。
- 分子力学(Molecular Mechanics)：通过引入力场参数和分子间作用力的计算，模拟分子的运动和构象。
- 分子动力学(Molecular Dynamics)：基于原子级别上的粒子运动，通过解决牛顿运动方程来模拟分子的运动和交互作用。
- 生物计算方法：利用生物信息学、结构生物学等计算方法对细胞膜的结构进行建模。
结论制作细胞膜的三维结构模型是一个复杂而重要的过程，需要获取相关数据并采用适当的建模方法。
三维结构模型的制作可以帮助我们更好地理解细胞膜的功能和特性，对于研究细胞生物学、医药领域等具有重要意义。
参考文献[1] Smith A, Johnson B. Cellular Membrane Structure: Models and Methods. Springer Science & Business Media, 2015.[2] Li C, Huang Z, Luo R. Three-Dimensional Cell Membrane Structure Modeling Based on XYZ Algorithm. Journal of Chemical Research, 2019, 43(2): 78-86.。
细胞膜的结构模型
细胞膜的结构模型细胞膜是细胞的重要组成部分，它起着保护细胞内部结构、控制物质进出的作用。
细胞膜由多种分子组成，其结构模型主要包括流动模型和液晶模型。
1. 流动模型流动模型也被称为液态模型，是由美国科学家辛格尔和尼科尔森在1972年提出的。
该模型认为细胞膜是由磷脂双分子层构成的，磷脂分子在水中形成类似液滴的形态。
磷脂分子具有疏水的疏水头部和亲水的亲水尾部，使得它们在水中自动排列成双层结构。
这种双层结构可以自由流动，因此细胞膜被比喻为液体面团。
流动模型还认为细胞膜中有大量的蛋白质分子，这些蛋白质分子嵌入到磷脂双层中，形成了一个复杂的网络结构。
蛋白质分子在细胞膜中负责传递信号、运输物质和维持细胞膜的完整性。
这些蛋白质分子可以在细胞膜上自由扩散，因此细胞膜的结构是动态的。
2. 液晶模型液晶模型是由英国科学家辛格尔和斯宾塞在1997年提出的。
该模型认为细胞膜是由磷脂分子和胆固醇分子组成的液晶体。
磷脂分子和胆固醇分子在水中形成一个稳定的结构，类似于液晶显示器中的液晶分子排列方式。
液晶模型认为细胞膜中的磷脂分子和胆固醇分子排列成了一种有序的结构，这种结构使得细胞膜具有了一定的稳定性。
磷脂分子的疏水头部朝向内部，亲水尾部朝向外部，而胆固醇分子则插入到磷脂双层中，增强了细胞膜的稳定性。
细胞膜的液晶模型还考虑到了蛋白质分子的存在，这些蛋白质分子嵌入到磷脂和胆固醇的双层中，形成了一个复杂的网络结构。
蛋白质分子在细胞膜中起着非常重要的作用，它们可以传递信号、运输物质和参与细胞膜的修复和重建。
细胞膜的结构模型不仅仅是理论上的研究，也得到了实验证据的支持。
通过电子显微镜和其他生物物理技术的发展，科学家们能够观察和研究细胞膜的结构。
实验证据表明细胞膜确实由磷脂双层和蛋白质分子组成，并且具有流动和液晶的特性。
细胞膜的结构模型对于理解细胞的功能和机制非常重要。
细胞膜不仅仅是细胞内外物质交换的媒介，还参与到细胞的信号传递、细胞黏附和细胞运动等过程中。
细胞膜的结构模型
03
1959年，J.David和A.Danielson通过电子显微镜观察到细胞膜的脂质双层结构
脂质双层模型的基本特点
细胞膜主要由磷脂和胆固醇组成，形成脂质双层结构
磷脂分子形成双层结构，胆固醇调节膜流动性
蛋白质镶嵌在脂质双层中，实现细胞膜的功能
脂质双层模型的局限性
未能解释细胞膜的选择性通透性和信号传导等功能
02
信号传导
• 接收细胞外信号，传导至细胞内，引发生物学效应
• 通过受体蛋白、信号传导蛋白等实现信号传导
03
物质转运
• 负责细胞内外物质的转运，包括被动转运和主动转运
• 通过通道蛋白、转运蛋白等实现物质转运
细胞膜与细胞内外环境的相互作用
与细胞外的相互作用
与细胞内的相互作用
• 与周围细胞、组织、器官等相互作用，实现生物学功能
节机制
04
细胞膜的流动镶嵌模型
流动镶嵌模型的发展历程
1972年，
S.J.Singer和
G.L.Nicolson
提出流动镶嵌
模型，认为细
胞膜由脂质双
层和镶嵌其中
的蛋白质构成，
具有流动性
1975年，科学
家通过荧光染
料标记实验证
实了细胞膜的
流动性
01
02
流动镶嵌模型的基本特点
细胞膜由脂质双层和镶嵌其中的蛋白
功能
05
细胞膜的其他结构模型
板块镶嵌模型
01
板块镶嵌模型认为细胞膜蛋白质以独立板块形式存在，与脂质双层相互作用
02
板块镶嵌模型解释了细胞膜蛋白质的有序排列和稳定性
03
板块镶嵌模型与流动镶嵌模型相互补充，共同解释细胞膜的结构和功能
周辉校本研修：细胞膜的分子结构模型2008.09.05
细胞膜的分子结构模型――生物教研组周辉整理根据大量的实验研究和分析，人们提出了关于多种生物膜的分子结构模型。
1.片层结构模型或三明治模型：1935年由J.D. Davson和J. Danielli提出“双分子片层”结构模型，或三明治模型。
他们认为膜的骨架是脂肪形成的脂双结构，但是，为了降低活性细胞的表面张力，他们假定在脂双层的内外两侧都有一层蛋白质包被，即蛋白质－脂－蛋白质的三层结构，内外两层的蛋白质层都非常薄。
他们还认为，蛋白质层是非折叠、完全伸展的肽链形式包在脂双层的内外两侧。
这一模型提出后，很快又进行了一些细微的修改，认为在腊上有一些二维伸展的孔，孔的表面也是由蛋白质包被的，这样孔就具有极性，提高了水对膜的透性。
该模型是第一次用分子术语描述的膜结构，并将膜结构同所观察到的生物学性质联系起来，对后来的研究有很大的启发。
（2）．单位膜模型随着电镜的问世和技术的不断改良，1959年Robertson用电子显微镜镜对各种膜结构进行了详细研究，在电子显微镜下发现细胞膜是类似铁轨结构（railroadtrack），两条暗线被一条明亮的带隔开，显示暗－明－暗的三层，部厚度为7.5nm，中间支为3.5 nm，内外两层各为2 nm。
并推测：暗层是蛋白质，透明层是脂，建议将这种结构称为单位膜。
单位膜与片层结构膜有许多相同之处，最重要的修改是膜脂双分子层内外两侧的蛋白质存在的方式不同。
单位膜模型强调的是蛋白质为单层伸展的β折叠片状，而不是球形蛋白。
另外，单位膜模型还认为膜的外侧表面的膜蛋白是糖蛋白，而且膜蛋白在两侧的分布是不对称的。
这一模型能够解释细胞质膜的一些基本特性。
（3）．流动镶嵌模型1966年，lenarnard和Singer发现膜蛋白的氨基酸中的30%是螺旋形式弯曲存在，而不像片层结构模型那样完全伸展在两侧。
若将膜蛋白展开后铺展在膜的外层，其厚度是7～8 nm的几倍，显然与所观察的结果不符。
另外从Singer的观察，如果蛋白质是完全伸展，则需要消耗大量的能量以维持疏水氨基酸暴露在水性环境中，事实上蛋白质总是倾向于折叠，让亲水和疏水的不同基团处于不同折环境中，以维持最低的能量状态。
细胞膜的结构
极性头部 （羟基） 固醇环
结构
非极性
尾部
胆固醇分子结构
极性头部 （羟基）
非极性
尾部
胆固醇在脂双层中与磷脂分子结合的方式
膜脂在水溶液中的结构形式
疏水端
水
亲水端
二、膜蛋白
细胞膜的功能的主要体现者。
内在膜蛋白/整合膜蛋白
① ②
存在的 方式
外在膜蛋白/外周蛋白 脂锚定蛋白
膜内在蛋白（整合型蛋白）
糖脂
功能：保护、润滑、识别、黏附
发炎
细胞膜的特性
细胞膜的特性及功能
质膜的流动性
质膜的不对称性
一、质膜的不对称性
质膜内外两层的组分和功能的差异，称为膜的 不对称性。
经冰冻断裂处理后， 细胞膜可从脂双层中央 断开，各断面命名：
ES，细胞外表面；
EF，细胞外小页断面; PS，原生质表面； PF，原生质小页断面 。
小鼠肝细胞膜
EF
PF
膜脂的不对称性：同一种脂分子在脂
双层中呈不均匀分布。
复合糖的不对称性：糖脂和糖蛋白只 分布于细胞膜的外表面。
膜蛋白的不对称性
二、质膜的流动性
由膜脂和蛋白质的分子运动两个方面 组成。
1、膜脂分子的运动 2、蛋白质分子的运动
侧向扩散10-7s
翻转运动（少 见）105s
四、脂筏模型（lipid raft）
脂筏是膜脂双层内含有特殊脂质和蛋白质的微区。 比膜的其他部分厚，流动性较低 聚集一些特定的蛋白，就像一个蛋白质停泊的平台，与膜的 信号转导、蛋白质分选均有密切的关系。
物质的跨膜运输
生物膜的结构模型（附图）
生物膜的结构模型关于膜的结构，从20世纪开始一直到现在，科学家们提出了很多假说和模型。
下面举几个比较流行的模型加以说明。
1．单位膜模型这种模型于1935年提出，到20世纪50年代加以修正，随后经罗伯特森（Robertson）的电镜观察加以完善。
这种模型表示，细胞膜由脂质双分子层及在其内外两侧各覆盖一层蛋白质所组成。
脂质分子相互平行，与膜垂直。
蛋白质是以β-叠形式结合在膜的内外两侧，形成网状。
罗伯特森于1959年指出，所有生物膜的厚度基本上是一致的，这种三层结构的膜普遍存在于细胞中，他叫这样的膜为单位膜。
但到20世纪60年代以后，由于应用了一系列新技术，科学家证实膜的脂质双分子层中也有蛋白质颗粒，并证实膜蛋白主要不是β-折叠结构，而是α-螺旋结构等。
科学家根据这些事实，对生物膜的单位膜模型理论提出了修正。
2．液态镶嵌模型这是细胞生物学的重要进展之一。
科学家发现细胞膜不是静态的，而是膜中的脂质和蛋白质都能自由运动。
这种模型叫做流动脂质—球蛋白镶嵌模型。
这是个动态模型，表示细胞膜是由脂质双分子层和镶嵌着的球蛋白分子组成的，有的蛋白质分子露在膜的表面，有的蛋白质分子横穿过脂质双分子层。
这种模型主要强调的是，流动的脂质双分子层构成了膜的连续体，而蛋白质分子像一群岛屿一样无规则地分散在脂质的“海洋”中。
后来，不少实验都证实膜脂的“流动性”是生物膜结构的基本特性之一，因此这种模型比较普遍地被大家所接受和支持。
但是，这种模型也有不足之处，它比较忽视了蛋白质分子对脂质分子流动性的控制作用，以及其他因素对脂质分子运动的影响。
3．晶格镶嵌模型由于液态镶嵌模型有上述不足之处，沃利奇（Wallach）于1975年提出了晶格镶嵌模型。
他指出：生物膜含有“流动性”脂质是可逆地进行从无序（“流动性”）到有序（晶态）的相变；在大多数动物细胞的膜系统中，这种“流动性”脂质呈小片的点状分布，面积小于100 nm2左右。
沃利奇认为，“晶格镶嵌”模型比“液态镶嵌”模型更能代表膜的真实结构。
细胞膜及流动镶嵌模型
自查自纠，统计问题
一、（一）涨破 哺乳动物成熟的红细胞 红细胞稀释 液 低倍镜 高倍镜 吸水纸吸引 引流 细胞 凹陷 体积 细胞 细胞 （二）脂质 蛋白质 50% 40% 2-10% 磷脂 蛋白质 种类 数量 多 甲胎蛋白 癌胚抗原 【思考】 胆固醇（动物细胞膜） C H O N P 二、相对独立 相对稳定 营养物质 不容易进入 细胞外 排到 不会流失 相对的 激素 血液 受体 细胞膜 通道 通道 三、纤维素 果胶 支持 保护 四、欧文顿 由脂质组成的 排列为连续的两层 蛋白质—脂质—蛋 白质 蛋白质 融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光 两种颜色的荧光均匀分布 蛋白质 五、磷脂双分子层 镶 嵌入 贯穿于 流动性 选择透过性 外表 蛋白 质 糖类 糖蛋白 识别 保护 润滑 脂质分子 糖脂
强化点一 制备细胞膜
一、制备细胞膜为什么选择哺乳动物成熟的红细胞？
1.红细胞数目多，材料易得 2.动物细胞无细胞壁 3.没有细胞核和膜结构细胞器
二、红细胞为什么在清水中吸水涨破？
红细胞胞内离子浓度大于胞外浓度，产生了渗透压， 水分子大量进入细胞导致涨破
三、生理盐水稀释红细胞的目的？
使细胞分散开，维持细胞的固有形态
细胞膜的结构
蛋白质分子的排列
特殊结构 糖蛋白 作用
结构特点 流动性
细胞膜的特点
功能特点
选择透过性
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 有的贯穿于整个磷脂双分子层
例题二
左图为细胞膜的流动镶嵌模 型，不正确的是（ ） A 具有①的一侧为细胞膜外侧 B ①与细胞间的信息交流有关 C ②是构成细胞膜的基本骨架 D 细胞膜的选择透过性与①的 种类和数量有关
细胞模型的构建与生理功能分析
细胞模型的构建与生理功能分析细胞是生命的基本单位，包含有机物质和水，且具有生物活动。
在生物科学领域，细胞模型的构建和相关的生理功能分析是一项十分重要的研究工作。
本文将从构建细胞模型的角度，以及生理功能分析方面进行探讨。
一、细胞结构的构建细胞是一个复杂的系统，它由许多不同的结构和分子组成。
要想构建一个准确的细胞模型，必须详细了解细胞的结构和功能，从而实现建模操作。
根据细胞学理论，细胞主要由细胞膜、细胞质、细胞核和细胞器等基本组成部分构成。
1. 细胞膜细胞膜是细胞外界和细胞内部质之间的物理屏障，同时也承担物质交换和信号传递的重要职能。
生化学研究表明，细胞膜主要由磷脂双层和蛋白质组成。
为了模拟细胞膜，研究人员可以采用软件模拟或合成薄膜等技术。
在软件模拟方面，常见的方法包括分子动力学模拟和蒙特卡罗模拟等。
2. 细胞质细胞质是细胞膜内里面的物质，包括细胞器、质膜系统等。
细胞质中存在着众多蛋白质、核酸及代谢产物等物质。
对于细胞质的模拟，可以采用物理学和化学模型，通过建立数学模型和计算机模拟以实现对细胞质结构和功能的分析。
3. 细胞核细胞核是细胞中贮存和传递遗传信息的重要结构；同时也是细胞的代谢中心。
细胞核内主要存在着DNA、RNA等核酸及蛋白质等物质。
通过对于细胞核的分析，可以深入了解细胞遗传信息的组成和转化，进而对于基因表达、调控等问题进行深入研究。
4. 细胞器细胞器是细胞内负责特定生理功能的器官，包括内质网、高尔基体、粗面和平面内质网等。
各个细胞器的结构和功能各不相同。
在构建细胞模型时，需要对于不同的细胞器进行详细的建模分析。
例如，内质网的模拟可以通过建立分子模型进行分析；高尔基体的研究则常采用组织学技术和电镜技术等方法。
二、生理功能分析除了对于细胞结构的构建，研究人员还需要深入探究细胞的生理功能。
通过深入分析细胞的生理功能，可以了解其运作机理和调控机制，从而开展更深入的生物研究。
1. 细胞代谢细胞代谢是指细胞在生存和繁殖过程中所发生的各种物质变化过程。
细胞膜的结构模型与细胞功能
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
蛋白质功能
①形成细胞的骨架蛋白,可使细胞膜附着在另一细胞的膜上， 或使其附着在细胞内或细胞外的某物质上；
②作为“识别蛋白质”,存在于免疫细胞膜上，能识别异体细 胞的蛋白质或癌细胞；
③具有酶的特性,能催化细胞内外的化学反应；
④作为“受体蛋白质”，能与信息传递物质（激素或递质）进 行特异性结合，并引起细胞反应；
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。
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）。
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。
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。
（一）膜脂的流动性
晶态
1. 在相变温度以上的条件下，膜脂运动的方式如下：
细胞膜的结构模型
细胞膜的结构模型细胞膜是生物细胞中至关重要的组成部分，它不仅起着包裹和保护细胞内部结构的作用，还具有物质交换和信号传递等重要功能。
细胞膜的结构模型是科学家们长期研究的重要课题之一，通过不断的研究和探索，人们对细胞膜的结构模型有了更深入的了解。
细胞膜的组成细胞膜主要由磷脂双分子层构成，双分子层中夹杂着多种蛋白质、糖类和胆固醇等组分。
磷脂是细胞膜主要的构成成分，分为疏水性的脂肪酸尾部和亲水性的磷酰头部。
疏水性的脂肪酸尾部使磷脂双分子层具有疏水性，而亲水性的磷酰头部与细胞外环境和细胞内环境中的水分子相互作用。
在磷脂双分子层中，还穿插着多种蛋白质。
这些蛋白质扮演着多种不同的角色，有的是通道蛋白，负责物质的运输；有的是受体蛋白，用于接收外界的信号；还有的是酶蛋白，参与细胞代谢等反应。
此外，细胞膜中的糖类和胆固醇也起着重要作用。
糖类主要参与细胞识别和黏附等过程，而胆固醇可以增强细胞膜的稳定性和流动性。
细胞膜的结构模型细胞膜的结构模型有多种不同的理论，其中较为经典的模型包括流动模型、液晶模型和固体模型。
•流动模型认为细胞膜是由磷脂分子在蛋白质的“海洋”中自由扩散而形成的。
这种模型认为细胞膜是一个具有流动性质的结构，磷脂和蛋白质在膜中以一种流动的方式相互作用。
•液晶模型则将细胞膜比喻为类似于液晶的结构，即磷脂双分子层中的分子不是固定不动的，而是可以在一定范围内自由移动。
这种模型更好地解释了细胞膜的流动性质和自修复机制。
•固体模型则认为细胞膜是一个固态的立体结构，其中的磷脂和蛋白质密密麻麻地排列在一起，形成了一个稳定的结构。
这种模型更加注重细胞膜的稳定性和刚性。
总的来说，细胞膜的结构模型是一个复杂且多样的课题，不同的模型为我们理解细胞膜的性质和功能提供了不同的视角。
随着科学技术的不断发展，相信我们对细胞膜的结构模型会有越来越深入的认识和理解。
细胞膜的结构模型研究不仅有助于揭示生命系统的基本原理，还能为生物医学、生物工程等领域的应用提供重要的理论支持。
- 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)。
实验结论：
4.细胞膜的功能
资料一：对于原始生命，细胞膜的出现起到了至关重要的作用，保障了细胞内环境的相对稳定。这体现了细胞膜的什么功能？
资料二：用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜汤，汤却是红色的，这与细胞膜的功能有何关系？
环境中一些对细胞有害的物质，如病毒、病菌也可能进入细胞内使生物体患病。这又说明该功能的有何特点？
情感态度与价值观：
1.体验制备细胞的方法。
2.探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。
3.探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。
对应课标
1.阐述细胞膜系统的结构和功能。
2.体验制备细胞膜的方法。
3.尝试建立细胞膜的模型。
主题单元问题设计
1．提供生物膜的类型，分析制备细胞膜选用的实验材料？利用的原理？
细胞结构思维导图
学习活动设计（描述本专题的学习过程和学习活动）
活动一：体验制备细胞膜
1．选材。提供不同生物各种细胞结构示意图。
分析：若提取细胞膜，选什么样的材料最好？并阐述选取原则。
2．实验步骤：（语言概述）
3．实验现象（语言概述）
4．设置思考讨论题：怎样获取纯净的细胞膜（提供离心机工作原理）
活动二：细胞膜成分探究
专题二：生物膜流动镶嵌模型探究及其细胞膜的作用（0.5课时）
专题三：课外制作：生物膜模型制作（1课时）
专题一
专题一：细胞膜细胞膜的制备、成分探究
所需课时
0.5
专题一概述(介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果)
本专题介绍制备细胞膜的方法，运用生物学史实验，探究生物膜的物质组成，并运用《组成细胞分子》总结各物质的作用。为下一专题学习奠定基础。
本专题学习目标（描述本专题学习所要达到的主要目标）
1．阐述制备生物膜的流动镶嵌模型的内容并绘图。
2．通过相关实验的方法、步骤、现象阐述生物膜的结构特点。
3．阐述细胞膜的功能。
本专题问题设计
1．提供生物学史相关实验现象及其磷脂，探究磷脂在膜上的分布并画图；并提供情景总结各物质在生物膜上的作用。
2．分析日常现象，并提供教材实验，总结细胞膜的的结构特点。
学生分组探讨，展示讨论结果。
3.生物科学史：1959年罗伯特森（J.D.Robertsen）在电镜下看到细胞膜“暗—亮—暗”的三层结构构成。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统一结构。
你完全赞同他的观点吗？
提出假说：具有一定的流动性
实验验证：1970年费雷和埃迪登将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合。
2．提供生物学科学史，提出问题分析细胞膜的物质组成？
3．提供生物学史相关实验现象及其磷脂，探究磷脂在膜上的分布并画图；并提供情景总结各物质在生物膜上的作用。
4．分析日常现象，并提供教材实验，总结细胞膜的的结构特点。
5．提供问题情境，总结细胞膜的功能。
专题划分
专题一：细胞膜的制备、成分探究（0.5课时）
知识迁移：科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。例如，用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。你能解释“染色排除法”的原理吗？
资料三：两种海绵的细胞分散成单个细胞混合在一起进行培养，一段时间后，发现同种的细胞相互聚集在一起。其中起重要作用的是细胞膜上的糖蛋白。这与细胞膜的功能有何关系？起该作用的物质是是什么？
提出假说：细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层
②化学材料：磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。
思考：1.磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层，怎样排列？
2.依据Gorter和Grendel实验结论与细胞膜所在的内外环境，构建磷脂分子在膜上的分布模型。
本专题是在学习了细胞膜成分的基础上向学生介绍生物膜的流动镶嵌模型的构建及其内容，并阐述细胞膜的功能。
引导学生运用生物科学史中的实验现象和磷脂的化学特性构建生物学模型，培养学生独立思考能力、跨学科思维能力和模型构建能力。
通过分析身边生物学现象及其实验情景，总结生物膜的结构特点及其功能，培养学生分析信息，获取知识的能力。
评价方法：根据小组交流表现学生互评自评与教师评价。
专题三
专题三：课外制作：生物膜模型制作
所需课时
1
专题三概述(介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学ห้องสมุดไป่ตู้内容、学习活动和学习成果)
本专题是在学习了细胞膜的流动镶嵌模型的基础上运用有关实物制作生物学模型，培养动手实践能力。
本专题学习目标（描述本专题学习所要达到的主要目标）
进而培养学生的科学素养，最后让学生运用实物亲自动手构建模型，培养动手实践能力，从而加强印象。
主题学习目标(描述该主题学习所要达到的主要目标)
知识与技能：
1.简述细胞膜的成分和功能
2.简述生物膜的流动镶嵌模型的结构。
过程与方法：
1.尝试提出问题，作出假设。
2.通过制作细胞膜模型，培养学生的动手实践能力。
细胞膜及其模型构建
通辽市科尔沁区第八中学戴秀珍2013年11月27日09:54浏览:5评论:0
表3-1主题单元教学设计模板
主题单元标题
细胞膜及其模型构建
作者姓名
戴秀珍
学科领域（在内打√表示主属学科，打+表示相关学科）
思想品德
音乐
+化学
信息技术
劳动与技术
语文
美术
√生物
科学
数学
外语
历史
社区服务
体育
物理
地理
1．根据19世纪末“欧文顿实验”的实验现象和有关知识提出假说。
发现问题：细胞膜对不同物质的通透性不同。
实验现象：脂溶性物质更容易通过细胞膜
假说：细胞膜是由脂质组成的
2．材料一：科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜会被蛋白酶分解（提示：蛋白酶是生物体内普遍存在的只对蛋白质分解起催化作用的物质）材料二：从细胞膜上提取了某种成分,用非酶法处理后,加入斐林或班氏试剂并加热，出现砖红色沉淀。
1．制作生物学模型。
本专题问题设计
所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)
信息化资源
常规资源
细胞膜的流动镶嵌模型图
教学支撑环境
实验室
其他
乒乓球、铜丝、泡沫等
学习活动设计（描述本专题的学习过程和学习活动）
动手实践：依据细胞膜的流动镶嵌模型图，运用乒乓球、铜丝、泡沫等相关实物制作生物膜模型。
教学评价
（列举本专题中要评价的学习要素和所使用的评价工具或方法）
小组积极讨论，成员积极交流，制作生物模型。
评价方法：根据小组交流表现学生互评自评与教师评价，培养动手实践能力。
3．阐述细胞膜的成分及其作用。
本专题问题设计
1．提供生物膜的类型，分析制备细胞膜选用的实验材料？利用的原理？
2．提供生物学科学史，提出问题分析细胞膜的物质组成？
所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)
信息化资源
教材附属DVD相关视频生物科学史相关实验视频
常规资源
教材
教学支撑环境
多媒体教室
教学评价
（列举本专题中要评价的学习要素和所使用的评价工具或方法）
1.能够正确分析情景信息，获取有用知识，培养获取信息的能力。
（活动一评价方法：小组交流，学生进行互评自评）
2.能够运用生物实验分析能力总结知识，并且阐述观点时语言表达准确全面条理。
3.运用跨学科知识小组积极讨论，成员积极交流，构建生物模型。
（活动一评价方法：小组交流，学生进行互评自评）
2.能够运用生物实验分析能力总结知识，并且阐述观点时语言表达准确全面条理。
（活动二评价方法：根据小组交流表现学生互评自评）
专题二
专题二：生物膜流动镶嵌模型探究及其细胞膜的作用
所需课时
0.5
专题二概述(介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果)
3．提供问题情境，总结细胞膜的功能。
所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)
信息化资源
细胞融合视频
常规资源
教材
教学支撑环境
多媒体教室
其他
课件
学习活动设计（描述本专题的学习过程和学习活动）
活动一：①1925年荷兰科学家Gorter和Grendel从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面积是细胞膜的2倍。
社会实践
其他（请列出）：
适用年级
初一
所需时间
2课时（每周2课时，共2课时）
主题单元概述(简述单元在课程中的地位和作用、单元的组成情况，解释专题的划分和专题之间的关系，主要的学习方式和预期的学习成果，字数300-500)
本主题内容是在《组成细胞分子》的基础上进行的，所以学好本节内容既能帮助学生巩固前面的知识，又能为学生学习物质跨膜运输做好铺垫，它在教材中起着承上启下的桥梁作用。因此本章在教学中起着至关重要的作用。
你从以上实验中能得出什么结论？
细胞膜的组成成分中含有蛋白质、糖类。
3．研究发现，构成各种细胞膜的脂质主要是同种磷脂，癌细胞膜的糖蛋白含量减低，细胞识别能力降低，从以上材料分析，不同细胞膜功能不同，主要依赖于何种物质？糖蛋白有何作用？
教学评价
（列举本专题中要评价的学习要素和所使用的评价工具或方法）
1.能够正确分析情景材料，获取有用知识点，并再次应用解释问题，语言概述简练。
在教学过程中，充分展现探究细胞膜物质组成的科学史，有利于激发学生的学习兴趣,培养学生的科学素养；有利于学生领会生物科学研究的一般方法，培养学生的探究能力；有利于培养学生的创新精神和思维能力。