细胞膜结构和功能
细胞膜的结构和功能
细胞膜的结构和功能细胞膜是细胞的外层包裹物，是细胞与外界环境之间的重要界面。
它起着保护细胞内部结构、调控物质进出细胞、维持细胞内外环境稳定等重要作用。
本文将介绍细胞膜的结构和功能。
一、细胞膜的结构细胞膜主要由磷脂双层构成，磷脂分子具有亲水性头部和疏水性尾部。
这两层磷脂双层排列在一起，使得亲水性头部朝向细胞外部和细胞内部，而疏水性尾部相互靠拢。
除了磷脂，细胞膜还含有蛋白质、胆固醇和糖类等成分。
其中，蛋白质是细胞膜的重要组成部分，可以形成通道蛋白、载体蛋白、受体蛋白等，实现物质的跨膜转运、信号传导和细胞识别等功能。
二、细胞膜的功能1. 细胞保护功能：细胞膜能够包裹细胞内部结构，保护细胞免受外界环境的损伤和侵入。
它起到了隔离和维护细胞内稳定环境的作用，使细胞内部的代谢和各种生命活动能够正常进行。
2. 担任物质的门卫：细胞膜具有选择性通透性，通过膜上的不同蛋白质通道或运输蛋白，调控物质的进出。
其中，脂质双层可以防止水溶性物质的自由扩散，而蛋白质通道则能够选择性地允许一些特定物质进出细胞。
这种调控机制确保了细胞内外的物质浓度差异，维持了生命活动的正常进行。
3. 信号传导和接受功能：细胞膜上的受体蛋白能够与外界信号分子结合，从而触发细胞内的一系列反应。
这些信号可以来自于其他细胞、细胞外分子或环境因素，包括激素、神经递质等。
通过信号传导，细胞膜能够调控细胞的生长、分化、死亡等重要过程。
4. 细胞黏附和识别功能：细胞膜上的糖类分子能够与其他细胞或分子表面的配体结合，从而实现细胞的黏附和识别。
这种细胞间的相互作用对于形成组织和器官，以及维持身体正常的生理功能起着至关重要的作用。
细胞膜作为细胞的重要组成部分，其结构和功能的理解对于我们深入了解细胞的生物学过程具有重要意义。
通过研究细胞膜的结构和功能，我们可以更好地理解生命的起源、进化和各种疾病的发生机制，进而为医学和生命科学的发展做出贡献。
总结：本文介绍了细胞膜的结构和功能。
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。
细胞膜结构与功能
细胞膜结构与功能细胞膜是细胞最外层的结构，是细胞与外界环境隔离的关键，它能够控制物质进出细胞，并维持细胞内外环境的稳定。
细胞膜的结构和功能是非常重要的话题，下面我们就来探究一下细胞膜的结构和功能。
一、细胞膜的结构细胞膜的主要成分有磷脂、膜蛋白和糖脂等。
其中磷脂是细胞膜最主要的成分，占据了细胞膜的大部分面积。
磷脂分子由两个脂肪酸和磷酸基构成，两端具有亲水性，中间是疏水性的碳氢链，这种结构被称为“磷脂双层”。
在磷脂双层上，有许多膜蛋白和糖脂嵌入其中，这些成分就构成了细胞膜的复杂结构。
二、细胞膜的功能1.隔离并保护细胞细胞膜可以隔离细胞和外界的环境，保护细胞不受外界有害物质的侵害。
细胞膜只允许一些特定的物质进出细胞，同时防止其它物质的侵入。
2.维持细胞内外环境的稳定细胞膜能够调节细胞内外环境的物质浓度、酸碱度和离子浓度等，维持了适宜的环境，可以保证细胞的正常生长和代谢。
3.传递信息细胞膜可以感受和传递信息。
膜上的受体分子、离子通道和转运蛋白等均可以将外部信息转换成胞内信号，从而启动细胞内生化反应。
4.细胞黏附和运动细胞膜上存在一些黏附分子和运动蛋白，能够控制细胞黏附和运动。
这对细胞形态和迁移等重要过程具有重要作用。
三、细胞膜的生物学意义细胞膜是细胞的重要组成部分，是细胞生物学中的研究热点。
细胞膜具有传递信息、细胞黏附和运动等重要生物学功能，是细胞起始发育和细胞信号传递调控的重要场所。
细胞膜的研究不仅涉及基础科学，还与许多疾病的发生和治疗密切相关。
比如，许多药物靶点位于细胞膜上，可以通过调节细胞膜蛋白的功能来达到治疗目的。
此外，细胞膜的结构和功能也是细胞工程、再生医学等领域的重要研究对象。
细胞膜的结构与功能是细胞生物学的基础，它们的深入研究对于理解细胞的功能和调控具有重要意义。
细胞膜不仅是细胞内外交换物质的门户，同时也是细胞与外界相互作用的重要场所。
在今后的研究中，我们可以通过不断地深入研究细胞膜的结构和功能，来探索细胞生命系统中更深层次的奥秘。
《细胞膜的结构和功能》细胞的基本结构PPT课件
2．判断下列叙述的正误
(1)不同细胞的形态相对固定，主要是由细胞膜决定的，因 为构成细胞膜的蛋白质和磷脂分子都是相对固定不动的( × )
(2)不同细胞膜的磷脂分子是相同的，而蛋白质分子是不同
解析：罗伯特森提出的三层结构模型认为生物膜结构是蛋白 质—脂质—蛋白质，电镜下观察到的中间亮层是脂质分子，两边 的暗层是蛋白质分子，认为蛋白质的分布是均匀的、固定的。
答案：D
课堂互动探究案 【课程标准】 概述细胞都由细胞膜包裹，细胞膜将细胞与其生活环境分 开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流
解析：细胞膜具有多种重要功能，细胞膜将细胞与外界环境 分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定；能控制物质进出细胞； 能够进行细胞间的信息交流。精卵之间的相互识别与结合，靠的 是细胞膜上对应的糖蛋白即信息分子，这是一种信息交流方式。
答案：D
3．(等级选考)水溶性染色剂(PI)能与核酸结合而使细胞核着 色，可将其应用于细胞死活的鉴别。细胞浸泡于一定浓度的 PI 中，仅有死亡细胞的核会被染色，活细胞则不着色，但将 PI 注 射到活细胞中，则细胞核会着色。利用 PI 鉴别细胞死活的基本 原理是( )
(1)图中①②③④的物质或结构的名称分别是什么？ (2)植物细胞间的胞间连丝、人体内胰岛素的作用过程、精 子和卵细胞之间的识别和结合分别属于上面的哪种方式？ (3)细胞间进行信息交流时往往需要受体，受体的化学本质 是什么？受体和信号分子的结合有没有特异性？
答案： (1)①信号分子；②受体；③与膜结合的信号分子；④胞间 连丝。 (2)分别属于图 C、图 A、图 B。 (3)受体的本质是糖蛋白，和信号分子的结合具有特异性。
高中生物必修一 第三章 第1节 细胞膜的结构和功能
高中生物必修一第三章第1节细胞膜的结构和功能
一、细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开
细胞膜使细胞成为相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。
2.控制物质进出细胞
(1)细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞；细胞不需要或者对细胞有害的物质不容易进入细胞。
(2)细胞内合成的抗体、激素等物质和代谢废物要排到细胞外，细胞内有用的成分不会轻易流失到细胞外。
(3)有些对细胞有害的病菌和病毒有时候也能进入细胞，说明这种控制作用是相对的。
思维拓展
图解分析细胞膜的控制作用具有普遍性和相对性
①③④表明细胞膜的控制作用具有普遍性；②表明细胞膜的控制作用具有相对性。
3.进行细胞间的信息交流
(1)细胞膜是细胞的保护性屏障()
(2)细胞膜可以控制物质进出，任何对细胞有害的物质都不能进入细胞()
(3)植物细胞之间的胞间连丝具有物质运输的作用()
答案(1)√(2)×(3)√。
细胞膜的结构和功能
细胞膜的结构和功能
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。
细胞膜的结构：磷脂双分子层构成膜的基本骨架。
蛋白质以三种形式存在于细胞膜：贯穿（穿透整个磷脂双分子层）、嵌插（嵌插在磷脂双分子层中）、镶嵌（镶在膜的表面）。
细胞膜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。
维持细胞的结构完整性，保护细胞内成分。
细胞内外选择性物质运输的通道和桥梁。
细胞抗原-抗体特异性识别的物质基础和位置。
细胞表面绒毛、纤毛、鞭毛的着生位点。
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。
物质进出细胞必须通过细胞膜，细胞膜对物质的通透具有高度的选择性，根据是否消耗能量可分为主动运输和被动运输。
另外，又根据是否需要膜上载体蛋白的协助分成自由扩散和协助扩散。
细胞膜的功能和结构
细胞膜的功能和结构细胞膜是一个非常重要的细胞结构，它不仅仅是一个容器，还具有很多生物学功能。
在本文中，我们将讨论细胞膜的主要功能和结构。
一、细胞膜的功能1. 细胞膜的物质分界功能细胞膜的物质分界功能是指细胞膜能够将细胞内的物质与外界隔离开来，从而使细胞内部的代谢过程得以独立进行。
同时，细胞膜还能够调节细胞内的物质进出，这是通过细胞膜上的离子通道实现的。
2. 细胞膜的识别和通讯功能细胞膜具有很强的识别性，它能够识别外界的分子信号，从而将这些信号传递给细胞内部，调节细胞的代谢活动。
另外，细胞膜还能够通过细胞间连接和信号转导通路，实现细胞之间的通讯。
3. 细胞膜的运输功能细胞膜还能够透过运输蛋白将细胞内的物质运输到细胞外或细胞内部。
这是细胞生物学过程中非常重要的一环。
二、细胞膜的结构细胞膜主要由磷脂分子、蛋白质和碳水化合物组成。
其中，磷脂分子是细胞膜的主要结构，它们通过亲水头和疏水尾连接在一起，形成双层膜结构。
这种磷脂分子在水环境中会自组装成一个带有空心结构的球形，外层是亲水性的磷酸基团，内层是疏水性的脂肪酰基团。
在磷脂双层的背景下，存在大量的膜蛋白，这些蛋白质可以通过不同的方式与磷脂分子相互作用，从而影响细胞膜的功能。
另外，碳水化合物也是细胞膜结构的重要组成部分，它们通过糖酵素与蛋白质结合在一起，形成糖蛋白。
细胞膜的内在结构非常复杂，它通过一系列的蛋白质相互作用，形成了一个动态平衡的状态。
细胞膜上的脂质、蛋白质和碳水化合物不断地被代谢和更新，从而保持细胞膜的完整性和稳定性。
综上所述，细胞膜是细胞生命的重要组成部分，具有多种重要的生物学功能。
细胞膜的结构非常复杂，由多种生物分子相互作用而成，其中磷脂分子是细胞膜的主要结构。
对于我们理解细胞的生命过程，理解细胞膜的功能和结构是非常重要的。
细胞膜的功能和结构特点
细胞膜的功能和结构特点
细胞膜是细胞的外部边界，具有以下功能和结构特点：
功能：
1. 分隔细胞内外环境：细胞膜起到隔离细胞内外环境的作用，维持细胞内稳定的内部环境。
2. 控制物质进出：细胞膜具有选择性渗透性，可以控制物质的进出，保持细胞内外物质的稳定平衡。
3. 参与细胞信号传导：细胞膜上的蛋白质可以感受外部信号，并通过信号传导途径将信号传递到细胞内。
4. 提供细胞形态支撑：细胞膜可以提供细胞的形态支撑，维持细胞的形状和结构。
结构特点：
1. 磷脂双层结构：细胞膜主要由磷脂双层组成，磷脂分子的亲水性头部朝向细胞外和细胞内液体，而疏水性的脂肪酸尾部则相互对接形成双层。
2. 蛋白质的嵌入：细胞膜中嵌入有多种蛋白质，包括通道蛋白、转运蛋白和受体等，这些蛋白质可以调控物质的通过。
3. 糖脂的存在：细胞膜上还可以存在糖脂，形成糖脂双层，参与细胞识别和细胞间的相互作用。
4. 胆固醇调节流动性：细胞膜中的胆固醇可以调节细胞膜的流动性和稳定性，增强细胞膜的抗压缩性和耐寒性。
5. 存在浮游蛋白：细胞膜上常常存在一些浮游蛋白，可以通过浮游运动来调节细胞膜的流动性和功能。
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绿色荧光 染料标记 的膜蛋白
小鼠细胞
细胞膜具有流动性。
1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验 证据的基础上，提出了流动镶嵌模型。
磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架
镶在磷脂双分子层表面 蛋白质分子 嵌入磷脂双分子层中 横跨磷脂双分子层
结构特点： 具有流动性
二、细胞膜的功能 1.将细胞与外界分隔开
三、细胞膜的功能
四、细胞膜的功能
• 细胞膜有6大功能:
1. 分室作用 把细胞内部与外界环境隔 离开，保持细胞内部环境的相 对稳定，如ＰＨ、电位、离子 强度、物质种类及含量等。
把细胞内部分成许多微小 的区域，形成具有特殊内部环 境和功能的细胞器，细胞的生 命活动才能按室分工，有条不 紊的进行。
.人细胞
膜的出现是生 命起源过程中至关 重要的阶段。
细胞膜保障了 细胞内部环境的相 对稳定。
原始海洋景观
细胞膜的特性：
一、膜中各种组分在膜上的分布是不对称的，具体表现在： (1) 膜脂分布的不对称性，脂质双层组成的不对称性。脂 类双层的外层往往含有较多的磷脂酰胆碱（也称为卵磷 脂），内层含磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）和磷脂酰丝氨酸较 多。 在脂类双层的不同区域所含有的脂类种类不完全相同， 脂类两个单分子层中所含有的脂类的数量也不相同。 (2) 膜蛋白分布的不对称性： (3) 膜糖分布的不对称性，在质膜上主要分布在膜的外侧。
荧光标记 的蛋白质
诱导 融合
40分钟后
鼠细胞
1970年，Frye和Edidin的人--鼠细胞融合实验
2.控制物质进出细胞
营养物质
废物
分泌物
（控制的相对性） 有害物质、病毒、病菌 流感病毒入侵细胞
细胞膜的功能特点：具有选择透过性
2．生化反应和能量转换的场所
细胞膜具有巨大的表面积，为细胞的生化反应和能量转换提供了场 所。细胞内许多生化反应都在膜上进行的，如膜酶的催化反应、光合 作用的能量吸收和转换，呼吸作用的电子传递反应等。
主 要 成 大约占40% 分
大约占2%—10%
蛋白质在细胞膜行使功能时起着重要作用。 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
糖类
磷脂双分子层
蛋白质分子
生物膜的结构模型示意图
资料4：1970年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验
人细胞
红色荧光 染料标记 的膜蛋白
杂交细胞
37 ℃ 细胞融合 40min
细胞膜的流动性受很多因素的影响 ① 脂肪酸种类的影响，含不饱和脂肪酸（亚油酸，亚麻酸） 较多，流动性大，含饱和脂肪酸（软脂酸，硬脂酸）较多， 流动性变小。 ② 蛋白质含量大流动性变小 ③ 胆固醇含量高，流动性变小。 ④ 缺少Ｃa2+，流动性变大 ⑤ 外界的温度 温度降低 温度升高 固态 液晶态 --------液态 流动性变小 流动性变大
（提示：细胞破裂后细胞内物质流出， 细胞膜和细胞质中的物质质量不一样）
离心、过滤
一、细胞膜的化学组成和分子结构
资料1：1895年，欧文顿选用500多种化学物质对植物细 胞膜的通透性进行上万次的研究，发现:凡是易溶于脂 类的物质，也容易穿过膜；反之，不易溶于脂类的物质， 也不容易穿过膜。
资料2： 1897年，Crigins和Hedin用红细胞做实验，同 样也证明分子的通透性与其在脂类中的溶解度有关。
真 核 细 胞 的 内 部 结 构
膜性结构：
细胞膜、内质网、高尔基复合体、 线粒体、核膜、溶酶体和过氧化 氢体。
核糖体、中心体、微管、微丝、 核仁、染色质等。
非膜性结构：
体验制备细胞膜的方法
1、原理：
吸水胀破
在载玻片上滴一滴红细胞稀释液
2、步骤： （1）选材 （2）制作临时装片：
盖盖玻片，盖玻片与载玻片成45度角 观察红细胞的形态（低倍镜
分析以上资料，可以得出什么结论?
结论：细胞膜中含有脂质
磷脂分子
亲水性头部
疏水性尾部
单个磷脂分子在空气－水界面上
A B
空气 水
C
资料3：1925年荷兰科学家Gorter和Grendel 从细胞膜中提取脂质，在空气-水界面上铺成 单层分子， 发现其面积是细胞膜的2倍。 结论： 细胞膜中的磷脂是双层的
磷 脂 分 子
电镜下观察细胞膜有“暗-亮-暗”结构图像
猜想：细胞膜的组成成分中还含有其它物质
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）。
结论：细胞膜的成分中还含有蛋白质。
细 胞 膜 蛋白质 的 成 分 糖类
脂质（磷脂最丰富） 大约占50%
高倍镜）
（3）观察 在盖玻片一侧滴蒸馏水，在另一侧 （在载物台上进行） （持续观察细胞变化） 用吸水纸吸引-——引流法
光学显微镜下的照片
人正常红细胞的光镜照片
人部分红细胞已涨破的光镜照片
正常的红细胞 圆涨的红细胞 涨破的红细胞
电子显微镜下的照片
思考：
如果上述实验在试管中进行，细胞破裂后， 还需用什么方法才能获得较纯的细胞膜？
细菌细胞壁成分 也是纤维素和果 胶吗?
不是, 成分为 肽聚糖
体验制备细胞膜的方法
讨论： 请选出符合制备纯净细胞膜的细胞，
并说明理由。
细胞核
哺乳动物成熟的红细胞
口腔上皮细胞
细胞壁
细胞核
高等植物细胞 细菌
• 胞吞
• 胞吐
3.进行细胞间的信息交流
பைடு நூலகம்
神经细胞之间的联系
高等植物细胞之间通过 胞间连丝进行信息交流
细 胞 膜 的 控制物质进出细胞 功 能
将细胞与外界环境分开，保证 细胞内部环境的相对稳定
决定
细 胞 膜 的 结 构
进行细胞之间的信息交流
细胞膜的功能特点：具有选择透过性
三.植物细胞的细胞壁： 成分：纤维素和果胶 功能：支持和保护
二、细胞膜的流动性，在正常生理状态下，生物膜处于液晶 状态，即半液体和半固体状态。液晶态既具有固体的一定 形状，又具有液体的流动性，膜上的脂类和蛋白都可以移 动。 (1) 膜蛋白的移动，膜蛋白可在膜上侧向移动，由于分子量 较大，移动很慢，又由于膜蛋白受膜外在蛋白和细胞质的 细胞骨架的影响，运动的区域有限。 (2) 膜脂的流动，大多数膜脂可在膜上自由的移动，而且 移动速度很快，但与蛋白接触的界面脂不能自由移动。 (3) 板块运动（板块模型），具有特定功能的蛋白聚集在 一个区域，运动时与周围所吸附的脂类物质一起运动。