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1、,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,是誰，隔開了原始海洋的動蕩，是誰，為我日夜守邊防，是誰，為我傳信報安康。沒有你，我,一個小小的細胞，會是何等模樣,?,細胞膜的結構與功能,要在水中形成生命，首要條件就是要把生命體系和周圍的水環(huán)境分開來，,這樣組成生命的分子才不會被“稀釋”和分散到水中去，不同生物體的遺傳物質也不會相混，彼此干擾。,所以最初的生命就必須采取“細胞”的形式，即有一個屬于自己的，封閉的小空間，也就是所有的細胞都必須有自己的“墻壁”，這就是“細胞膜”。,細胞膜最重要的作用是勾畫了細胞的邊界，作為界膜的膜結構對于生命的進化具有重要的
2、意義，這種界膜不僅使生命進化到細胞的生命形式，也保證了細胞生命活動的正常進行，,它使遺傳物質和其它參與生命活動的生物大分子相對集中在一個安全的微環(huán)境中,，有利于細胞的物質和能量代謝。,膜功能一、將細胞與外界環(huán)境分隔開,漢水丑生侯偉作品,細胞膜必須成為離子的有效屏障。細胞內(nèi)外的離子種類和數(shù)量的差別是很大的。比如細胞內(nèi)有高濃度的鉀離子和低濃度的鈉離子；細胞外相反，有高濃度的鈉離子和低濃度的鉀離子。,這種膜兩邊離子濃度的差別對細胞的生理功能極為重要，所以膜必須防止離子“泄漏”。,25,個氫原子厚的脂質層對離子來講就是脂肪的“汪洋大海”。,即使是這樣，輕度的“泄漏”仍在發(fā)生，要靠“離子泵”不斷地把泄漏
3、的離子“泵”回去。,膜功能二、控制物質進出細胞,例如,精卵識別,功能三,信息交流總結,讓人跌破眼鏡的是，從英國科學家羅伯特胡克,（,Robert Hooke）在顯微鏡下觀察到植物軟木標本里一個個蜂巢狀的微小結構并于1665年提出“細胞”的概念，到1972年辛格（Seymour Singer）和尼克爾森（Garth Nicolson）提出目前被廣為接受的細胞膜物質解釋“流動鑲嵌模型”，足足用了三百多年的時間！,科學研究從來就不是一蹴而就的坦途，曲折反復、浴火重生是常態(tài)。但是無論如何，從知道有一層邏輯上必須存在的膜，到搞清楚這層膜到底是什么，三百年還是太長太長了,探究活動,：,細胞膜結構的認識過程
4、,實驗：,1.,花生油與水混合,2.,花生油與汽油混合,觀察現(xiàn)象并分析,水,汽油,加入花生油,不互溶,加入花生油,互溶,花生油是脂類物質。,像汽油、煤油、苯這類物質可以,與脂類互溶,，它們是,脂溶性,物質,。,像水、水溶液這類物質,與脂類不互溶,，它們是,非脂溶,性,物質,。,從18世紀開始，生物學家們觀察到了一個很有趣的現(xiàn)象：把動物紅細胞從血液里提取出來，丟進各種各樣的溶液中，如果溶液里鹽分很足，細胞會縮成一小團；如果溶液里鹽分很少甚至沒有，細胞又會腫脹得很大。,特別是到了19世紀末，在檢測了市面上能找到的數(shù)百種化學物質之后，英國科學家內(nèi)斯特歐,文,頓,（,Ernest Overton）發(fā)現(xiàn)
5、，并不是把細胞丟在什么溶液里它都會像變戲法一樣長大縮小的。各種各樣的鹽溶液都沒有問題，但是如果換成脂類分子溶液（比如大家耳熟能詳?shù)哪懝檀迹?，這種戲法就不靈了。那么根據(jù)上面的邏輯繼續(xù)推論，我們還可以進一步猜測,脂類分子也能自由通過細胞膜,。,脂溶性,物質比,非脂溶,性,物質更容易透過細胞膜進入細胞中。,假說？,假說不能是憑空臆想的，科學家的假說都是建立在已知事實和觀察到的現(xiàn)象的基礎之上，說白了，所有假說的提出都要有以一定的已知信息作為依據(jù)。,假說最終都能被接受嗎？,歐福頓天才地設想，這層薄薄的細胞膜可能是脂類分子構成的,，特別是膽固醇和磷脂這兩種脂類分子,新問題,但是，正常情況下細胞膜難以被瓦解
6、，,脂類分子構成的膜為什么,不會動不動就突然崩塌,，進一步收縮成更小更致密、表面積更小的球？,如果膜成分僅有脂肪，脂肪,在水中的天然傾向是減小表面積，那自身聚集成一個實心球，把大多數(shù)脂肪都包裹起來豈不是最好的解決方案？,但又和前面提到的滲透現(xiàn)象矛盾了,分析,脂肪分子不溶于水，而且在水中還會自發(fā)聚集成團，盡可能減少表面積，減少暴露在水分子面前的機會。這樣一來，由脂類分子構成的膜天然地形成致密的結構，包裹住細胞內(nèi)的生命物質。,3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（
7、,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),假說 細胞膜上有比單純用脂肪分子堆積一個實心小球還要穩(wěn)定成分,驗證,20,年后科學家們第一次將細胞膜從紅細胞中分離出來，化學分析表明，它們的主要成分是,磷脂,和膽固醇。,新問題,為什么磷脂構成的膜結構 更加穩(wěn)定,3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),資料,1917,年，朗姆瓦將磷脂溶于苯和水中,水,苯,3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材
8、,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),水,水,推擠,當苯揮發(fā)完以后，磷脂分子分布散亂，經(jīng)過推擠，磷脂分子排列成了單層，而且其磷酸基團的頭部都浸入水中。,3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),親水性的頭部,(非脂溶性）,疏水性的尾部,（脂溶性）,分析,根據(jù)分
9、子特點和細胞環(huán)境你能做出怎樣的,假說,3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),完全“親脂”的分子（比如汽油中的分子）是不可能在水中形成固定結構的，因為它們在水中根本“呆不住”。完全“親水”的大分子，即“全身”到處帶電的分子，也不能在水中形成穩(wěn)定的結構，因為它們的“身體”處處都受到水分子的包圍，再加上水分子的熱運動帶來的沖擊，沒有一種力量能使它們穩(wěn)定在一定的形狀上。,要在水中形成穩(wěn)定的立體結構，一個辦法是分
10、子上既有“親水”的部分，又有“親脂”的部分?！坝H水”的部分可以處在結構表面，和水直接“打交道”，使分子或分子團能在水中穩(wěn)定存在。而“親脂”的部分由于受到水分子的排斥，被“趕”到一起，處于結構內(nèi)部，從那里“拉住”分子的各個部分。這兩種作用相互配合，就能在水中形成相對穩(wěn)定的結構。,分析,3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),這樣的結構，甚至比單純用脂肪分子堆積一個實心小球還要穩(wěn)定！,3.1,細胞膜的結構與功
11、能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),驗證,1925,年，荷蘭科學家高特和格倫德把紅細胞細胞膜中的磷脂抽提出來，在水面上鋪成單分子層，結果發(fā)現(xiàn)磷脂分子排成單層后的面積恰好等于紅細胞表面積的兩倍。,結論：,細胞膜由兩層磷脂分子構成。,3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必
12、修一,(,共,36,張,PPT),新問題,科學家們發(fā)現(xiàn)一小時透過紅細胞的,K+,的量相當于一天透過人工脂雙層的,K+,的量；細胞對物質的識別與膜的通透性差異相似，如葡萄糖很容易進入細胞，大小形態(tài)相似的半乳糖難以進入。細胞是如何控制的？,假說 膜上還有除脂質外的其他物質,3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),驗證,為了研究通透性差異的原因，科學家進行了一系列研究，主要是測量甘油三酯在水中的表面張力（和磷脂
13、膽固醇相似），并與細胞的表面張力相比較，,由于甘油三酯是完全疏水的油性分子，將甘油三酯置于水中就形成球形油滴，同水的接觸面積非常小，說明油滴的表面張力相當高，于是推測，如果活細胞的表面都是由脂肪構成的指雙層，那么表面張力就應該與油滴相似，但測量的結果要低的多，說明膜并非只是由脂肪構成。他們在實驗中加入不同物種來測量表面張力，驚奇地發(fā)現(xiàn)在油滴中加些蛋白質，可使油滴的表面張力降至活細胞表面張力相同的水平。,推測（假說）,除脂質外 還有蛋白質,驗證,20,世紀,60,年代發(fā)展起來的冰凍蝕刻技術，首次揭示了膜中有蛋白質課例存在,3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高
14、中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),新問題,蛋白質在磷脂雙分子層上如何排列,新發(fā)現(xiàn),1959,年羅伯特森（,J,D,Robertson,）用鋨酸處理了細胞膜（蛋白質經(jīng)鋨酸作用后形成高電子密度的鋨黑，在電鏡下呈黑色），用超薄切片技術獲得了清晰的紅細胞細胞膜照片，顯示暗,-,明,-,暗三層結構，厚約,7,5nm,。,假說,膜由,”蛋白質,-,脂類,-,蛋白質”,三層結構構成，并認為膜是靜態(tài)的,新問題,靜態(tài)模型無法解釋細胞生長、運動、分裂等,3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,
15、新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),新發(fā)現(xiàn),20,世紀五六十年代冰凍電鏡技術應用于細胞膜的研究，它使人們能在三維空間更好地了解細胞膜的結構，從而認識到脂質雙層中含有蛋白質顆粒。,熒光標記的人鼠細胞融合實驗表明：細胞膜是動態(tài)的。,新假說,流動鑲嵌結構模型,3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）
16、高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),新問題 新發(fā)現(xiàn) 新假說,3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),結構和功能的對應關系,3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),與膜功能的關系,3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必修一,(,共,36,張,PPT),3.1,細胞膜的結構與功能 課件,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中生物必
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