第3章細胞的基本結構第1節細胞膜的結構和功能細胞的邊界：細胞膜(質膜)人體的邊界：皮膚和黏膜國家的邊界：邊防線等01

細胞膜的功能膜的出現是生命起源過程中至關重要的階段。它

將生命物質與外界環境分

隔開，產生了原始的細胞。

并保障了細胞內部環境的

相對穩定。1.將細胞與外界環境分隔開推測的原始海洋景觀圖病毒病菌活細胞的細胞膜具有選擇透過

性，這種控制既具有普遍性，又

具有相對性。死細胞

活細胞鑒別動物細胞是否死亡

常用臺盼藍染液。2.控制物質進出細胞

營養物質代謝

廢物分泌物內分泌細胞的激素(如胰島素),隨血

液到達全身各處，與

靶細胞的細胞膜表面

的受體結合，將信息

傳遞給靶細胞。3.進行細胞間的信息交流(1)通過細胞分泌化學物質完成間接交流胞的受體

靶細胞信號分子→血液→靶細內分泌細胞

靶細胞相鄰兩個細胞的細胞膜接觸，信息從一個細胞傳遞到另一個

細胞。例如，精子和

卵細胞之間的識別和

結合3.進行細胞間的信息交流(2)通過相鄰兩個細胞的細胞膜接觸膜上的信息分子→膜上的受體3.進行細胞間的信息交流(3)相鄰兩個細胞之間形成通道，攜帶信息的物質通過

通道進入另一個細胞。例如：高等植物細胞之間通過胞間連絲

相互連接，也有信息

交流的作用普遍性2.控制物質進出細胞----選擇透過性相對性物質傳遞3.進行細胞間的信息交流

接觸傳遞通道傳遞(胞間連絲細胞膜的功能1.將細胞與外界環境分隔開對細胞膜成分的探索光學顯微鏡下的幾種細胞1.實驗：測定不同物質穿過細胞

膜的速度2.現

象：溶于脂質的物質容易穿

過細胞膜3.假說：細胞膜由脂質構成甘油脂溶性

丙基醇乙基脲乙

醇二乙基脲1895年歐文頓尿素通透性水

●選材：哺乳動物成熟的紅細胞

①無細胞壁，②無細胞核

和眾多的細胞器。結論：細胞膜中的脂質有磷脂

和膽固醇，其中磷脂含量

最

多離心之后進

行提取獲得細胞

膜，對細胞膜進

行化學成分分析細胞吸水漲破，內容物流出驗證實驗假說：細胞膜中的磷脂分子呈雙層排列o=POCH—CH?OC=OCH?CH?吉志吉活王CHCH?CH?CH?CH?CH?CH?CH?CH?CH?頭部：

親水性尾部：疏水性膜內(水溶液)吉志去去去去去去去去舌活舌膜外(水溶液)CHOC=0

CH?CH?CH?CH?1925年荷蘭科學家戈特&格倫德爾1.實驗：用丙酮從人的紅細胞中提取出脂質，在空氣--水界面鋪成S單層磷脂=2S紅3.結論：細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續的兩層單分子層。2.現象：1935年英國科學家丹尼利&戴維森1.實

驗：研究細胞膜的表面張力2

.現象：細胞的表面張力明顯低于油水界面的表面張力已知油脂滴表面如果吸附有蛋白質成分，表面張力會降低3.假說：細胞膜除含脂質分子外，可能還附有蛋白質。脂質(大約占50%)磷脂膽固醇(動物細胞膜)蛋白質(大約占40%)功能越復雜的細胞膜，蛋白質的

種類和數量越多糖

類(大約占2%

—

10%)驗證方法：化學分析。糖類2-10%蛋白質40%脂質50%03

對細胞膜結構的探索光學顯微鏡下的幾種細胞1959年羅伯特森1.現象：在電鏡下觀察到細胞膜有“暗-亮-暗”

三層結構。蛋白質三層結構構成的靜態的統一結構。細胞膜結構的電鏡照片細胞外蛋白質2.假說：細胞膜是由蛋白質—脂質—脂雙層蛋白質脂雙層蛋白質3.缺陷：膜靜態模型無法解釋客觀事實，如：細胞的生長、變形蟲的變形運動、白細胞吞噬細菌、受精時細胞融合等1959年羅伯特森蛋白質一細胞外冰凍蝕刻技術研究細胞膜結構新發現：磷脂雙分子層構成了細胞膜的基本支架；蛋白質分子鑲嵌

部分或全部嵌入、貫穿于脂雙層。對模型的修正細胞膜蛋白質外層磷脂內側內層磷脂內側內層磷脂小鼠細胞細胞融合

37℃40min人細胞

正在融合的細胞生物膜的流動性主要受溫度影響。在適宜的

溫度范圍內，隨外界溫

度升高，膜的流動性增

強；但溫度超出一定范

圍，會導致膜被破壞。1970年人鼠細胞融合實驗綠色熒光

標記的膜

蛋白紅色熒光

標記的膜

蛋白結

論：細胞膜具有流動性融合細胞1972年辛格&尼科爾森糖蛋白磷脂分子磷脂雙分子層蛋白質分子細胞膜的結構示意圖總結前人經驗，在新的觀察和實驗的基礎上，提出細胞

膜的流動鑲嵌模型。流動鑲嵌模型光學顯微鏡下的幾種細胞04①細胞膜主要是由磷脂分子

和蛋白質分子構成②

磷脂雙分子層是膜的基本支

架，其內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。③蛋白質分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中：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。這些蛋白質分

子在物質運輸等方面具有重

要作用。④細胞膜不是靜止不動的，而是具有流動性，主要表現

為構成膜的磷脂分子可以側

向自由移動，膜中的蛋白質

大多也能運動。細胞膜的流

動性對于細胞完成物質運輸

、生長、分裂、運動等功能

都是非常重要的。細胞膜的外表面還有糖類分子和蛋白質分子結合形成

的糖蛋白，或與脂質結合形

成的糖脂，這些糖類分子叫

作糖被。糖被在細胞生命活動中具有重要的功能。例如，糖被與細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能有密切關系科學方法——提出假說科學家首先根據已有的知識和信息提出解釋某一生物學問題的一種假說，再用進一步的觀察與實驗對

已建立的假說進行修正和補充。一種假說最終被接受

被否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和試

驗結果相吻合。功能1.將細胞與外界環

境分隔開2.控制物質進出細