细胞膜和细胞壁
细胞膜与细胞壁
细胞膜与细胞壁细胞是生物体的基本单位，它由各种组织和器官构成。
在细胞中，细胞膜和细胞壁是两个重要的结构，它们在维持细胞形态、保护细胞、调节物质进出细胞等方面起到了至关重要的作用。
本文将对细胞膜和细胞壁的结构、功能和相互关系进行介绍。
一、细胞膜的结构与功能细胞膜是细胞的外包层，由磷脂双层和与之关联的蛋白质组成。
磷脂分子具有亲水性头部和疏水性尾部，使得细胞膜具有半透性，可以控制细胞内外物质的交换。
蛋白质则在细胞膜上承担多种功能，如传递信号、运输物质和维持细胞结构。
细胞膜的功能包括：1. 选择性通透性：细胞膜可以选择性地允许某些物质进入或离开细胞。
通过蛋白质通道和载体蛋白，可实现对特定离子、小分子和水的控制通透性。
2. 细胞信号传导：细胞膜上的受体蛋白可以感受外界的化学物质信号，并将其转化为细胞内的生理反应。
这种信号转导在维持细胞内外的稳态平衡、生长和发育等过程中起重要作用。
3. 确保细胞结构的稳定性：细胞膜上的蛋白质可以与细胞骨架相互作用，维持细胞的形状和稳定性。
同时，细胞膜还为细胞提供了特有的性质，如纤毛、鞭毛等。
二、细胞壁的结构与功能细胞壁是植物细胞、真菌细胞和一些原核细胞外的一层硬质结构，主要由纤维素和其他多糖类物质组成。
细胞壁位于细胞膜的外部，它具有强大的机械强度和保护细胞的功能。
细胞壁的功能包括：1. 维护细胞形态：细胞壁能够给予细胞必要的结构支撑，使细胞能够保持一定的外形和大小。
2. 保护细胞：细胞壁能够保护细胞免受外界环境的损害，防止细胞受到压力、物理或化学攻击。
3. 调节物质进出细胞：细胞壁上的微孔结构可以调节物质进出细胞，使必要的物质进入细胞，同时排除废物和毒素。
三、细胞膜与细胞壁的关系细胞膜和细胞壁在维持细胞的结构和功能中起到了协同作用。
细胞壁提供了细胞的机械支撑，限制了细胞的膨胀和变形，而细胞膜则决定了细胞壁内外物质的交换。
细胞膜通过通道蛋白和拟门蛋白等调节物质进入细胞壁，同时通过外分泌作用在细胞壁上释放酶和其他信号分子。
《细胞膜和细胞壁》 学历案
《细胞膜和细胞壁》学历案一、学习目标1、理解细胞膜和细胞壁的结构和功能。
2、掌握细胞膜的流动镶嵌模型。
3、了解细胞壁的组成成分和作用。
4、能够比较细胞膜和细胞壁的异同。
二、学习重难点1、重点（1）细胞膜的结构和功能。
（2）细胞膜的流动镶嵌模型。
2、难点（1）理解细胞膜的流动性和选择透过性。
（2）比较细胞膜和细胞壁的功能差异。
三、知识梳理（一）细胞膜1、细胞膜的成分细胞膜主要由脂质、蛋白质和少量的糖类组成。
其中脂质约占50%，蛋白质约占 40%，糖类约占 2% 10%。
脂质以磷脂为主，磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架。
蛋白质在细胞膜中具有多种功能，如运输物质、识别、催化等。
糖类通常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，与细胞识别、信息传递等有关。
2、细胞膜的结构（1）流动镶嵌模型1972 年，辛格和尼科尔森提出了细胞膜的流动镶嵌模型。
该模型认为，细胞膜由流动的脂质双分子层构成基本骨架，蛋白质分子有的镶嵌在脂质双分子层表面，有的部分或全部嵌入脂质双分子层中，有的横跨整个脂质双分子层。
细胞膜具有一定的流动性，这是由于组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的。
（2）细胞膜的特性①流动性：细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能具有重要意义。
②选择透过性：细胞膜可以让水分子自由通过，一些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，这体现了细胞膜的选择透过性。
3、细胞膜的功能（1）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。
（2）控制物质进出细胞，细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞，细胞不需要或对细胞有害的物质不容易进入细胞，细胞产生的废物要排到细胞外。
（3）进行细胞间的信息交流，方式主要有三种：通过化学物质传递信息、通过细胞膜直接接触传递信息、通过细胞通道传递信息，如高等植物细胞之间通过胞间连丝进行信息交流。
（二）细胞壁1、植物细胞壁（1）成分植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。
细胞膜和细胞壁
流动镶嵌模型的基本内容
1. 组成成分： 主要磷脂和蛋白质，还有少量糖类 2. 基本支架： 磷脂双分子层 3. 蛋白质的位置：
有的镶在磷脂双分子层表面, 有的部分嵌入磷脂 双分子层中， 有的横跨整个磷脂双分子层。 (体现出分布的不对称性)
4. 生物膜的结构特点： 流动性(磷脂和蛋白质分子具有运动性)
ˉ
+
ˉ
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
如果我们将一层磷脂分子铺在了水面上！
空气—水表面的单层磷脂分子怎 样排列？
空气
疏水尾部 亲水头部
水
细胞膜研究史
1925年 ， 荷兰科学家分离纯化了红细胞 膜，铺在水面上形成磷脂单分子层，为 红细胞表面积的二倍！ 结果：水面上单层磷脂分子的面积同红细胞的 总表面积之比为约为2 : 1
第2节 细胞膜和细胞壁
细胞膜结构示意图
一、细胞壁（Cell wall）
（1）化学成分：纤维素和果胶
（2）作用： 支持和保护
二、细胞膜
细胞膜又称质膜，是将细胞与周围 环境区分开的界面。
怎样获得细胞膜？
哺乳动物成熟红细胞示意图
思考
为什么要使用成熟的哺乳 动物红细胞置备细胞膜？
究竟如何将细胞膜从细胞中分离出来？
C 哺乳动物成熟的红细胞没有核膜、线粒 体膜等膜结构 D 哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜 下容易观察到
2 组成细胞膜的主要成分是：
A 磷脂、蛋白质
B 糖脂、糖蛋白 C 脂质、蛋白质、无机盐 D 磷脂、蛋白质、核酸
3 下列哪一项不属于细胞膜的功能
A 控制物质进出细胞
细胞膜与细胞壁的作用及特点
特点
汇报人：XX
2024-01-12
• 细胞膜概述 • 细胞壁概述 • 细胞膜与细胞壁的关系 • 细胞膜与细胞壁在生物过程中的作用 • 细胞膜与细胞壁的特点比较 • 研究展望与挑战
01
细胞膜概述
定义与组成
定义
细胞膜是细胞外围的薄膜，又称质膜，是细胞结构的重要组成部分。
组成
THANKS
感谢观看
选择透过性
细胞膜具有选择透过性，即可以让水 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。
功能作用
保护作用
物质运输
信息传递
能量转换
细胞膜作为细胞的边界，使得 细胞成为一个相对独立的系统 ，维持细胞内部环境的相对稳 定。
细胞膜能控制物质进出细胞， 细胞需要的营养物质可以从外 界进入细胞，不需要的或对细 胞有害的物质不能进入细胞， 细胞产生的废物排出细胞外。
细胞膜上的受体可以接收来自 其他细胞或外界的信号分子， 从而引发一系列的生理反应。
细胞膜上的某些蛋白质复合物 可以参与细胞的能量转换过程 ，如光合作用和呼吸作用等。
02
细胞壁概述
定义与组成
定义
细胞壁是位于细胞膜外的一层坚硬结构，主要起保护和支持细胞的作用。
组成
细胞壁主要由多糖类物质组成，如纤维素、半纤维素和果胶等。这些物质通过 共价键或非共价键相互连接，形成复杂的网络结构。
细胞识别
细胞膜表面的特定分子或结构， 如糖蛋白、糖脂等，参与细胞的 识别和黏附过程，如免疫细胞的 识别、细胞间的黏附等。
能量转换与利用过程
能量转换
细胞膜是细胞能量转换的重要场所，如光合作用中的光能转换、 呼吸作用中的化学能转换等。
2.2细胞膜和细胞壁
1972，桑格 新的观察和实验证据的基础 和尼克森 上，提出分子结构模型。
流动镶嵌模型
在生物膜模型的建立和完善过程中，你受到 哪些启示?
一股科学进步的动力:求知与探索 一项科学发展的保障:多领域技术的进步
一种科学研究的方法:建模的基本方法 根据现象 和已有知 识提出假 说或模型 用观察和实验 对假说或模型 进行检验、修 正和补充
B：根据磷脂分子的结构特 点，展开你的想像力，尝试 画出磷脂分子在水—空气界 面中的排布方式？
若将磷脂分子 置于水中呢？
空气 水
中央无水 ，形成磷 脂“颗粒 ”
水
水
推 理
资料卡片3：E.Gorter 和 F.Grendel 对质膜的研究 时间：1925年 人物：荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel 实验： 用有机溶剂提取了人类红细胞质膜的脂质 成分，将其铺展在水面，聚拢后测出膜脂展开的总 面积是红细胞表面积的 两倍 。 结论： 细胞膜中的磷脂是双层的
40分钟后
370C
荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图
鼠细胞
结论： 细胞膜具有流动性（蛋白质）
细胞膜的结构特性：一定的流动性
磷脂双分子层尾部可以摆动。 磷脂分子的运动，比膜蛋白的运动更容易。
磷脂分子间夹杂着胆固醇，使细胞膜具有刚性。
资料卡片7：
时间：1972年
人物：桑格和尼克森（S. J. Singer & G. Nicolson ）
2.控制物质进出细胞
----有选择地允许物质进出细胞。
3.细胞识别、免疫、进行细胞间的信息交流 营养物质
废物
分泌物 控制的相对性 病菌、病毒
概念图小结
生物膜
结构特点
细胞壁和细胞膜知识讲解
细胞壁和细胞膜知识讲解细胞的结构：细胞壁和细胞膜【学习目标】1、掌握制备细胞膜的方法、原理2、理解细胞膜的功能，明确结构与功能的相关性3、了解细胞壁的结构和功能4、重点：细胞膜的成分、功能及重要意义5、难点：红细胞膜制备的方法及重要意义【要点梳理】知识点一：细胞膜的成分1、体验制备细胞膜的方法（1）实验原理细胞内的物质具有一定的浓度。
把细胞放入清水中，细胞由于吸水而涨破，除去细胞内的其他物质，得到细胞膜。
（2）实验材料①材料：人或其他哺乳动物成熟的红细胞。
②原因：这样的细胞中没有细胞壁和细胞核及众多细胞器。
（3）实验流程选材：猪（或牛、羊、人）的新鲜的红细胞稀释液制作装片：用滴管吸取一滴红细胞稀释液滴在载玻片上，盖上盖玻片观察：用显微镜观察红细胞形态（由低倍镜→高倍镜）滴清水：在盖玻片的一侧滴蒸馏水，在另一侧用吸水定（1）对于原始生命，膜的出现有至关重要的作用：将生命物质与非生命物质分隔开，成为相对独立的系统。
（2）细胞膜也是单细胞生物与外界环境的分界面，将细胞与外界环境分隔开。
2、控制物质进出细胞3、进行细胞间的信息交流模式图示特点及举例依靠“信息分子”间接实现“内分泌细胞”与“靶细胞”间信息交流。
细胞分泌的化学物质（如激素），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。
（突触前膜释放递质，将信息传递至突触后膜也属此类）。
此部分内容将在必修3将会详细讲到，下面的几个例子也是。
两相邻细胞依靠“膜接触”直接实现信息传递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。
例如：精子与细分泌废病毒营养不需有害普不相普卵细胞之间的识别和结合；效应T细胞与靶细胞之间的识别与结合。
两相邻细胞间先形成通道，携带信息的物质经通道进入另一细胞高等植物细胞间通过“胞间连丝”相互连接实现信息交流。
要点诠释：细胞膜是细胞的边界，是细胞存在的基础，学习时要把握这一主题去理解。
细胞膜的所有功能都是对这个主题的延伸。
细胞膜和细胞壁
结论： 生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”
构成的三层静态统一结构
材料六
冰冻蚀刻电子显微法，将标本用干冰等冰冻后用冷 刀断开，升温后暴露断裂面。
结论： 蛋白质镶嵌、覆盖、贯穿在磷脂双分子层中，在膜
上的分布是不对称的
蛋白质在细胞膜中的位置是静止不动的吗？ 静态“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构是否能体 现膜的功能?
1、膜具有流动性 2、膜上蛋白质的分布具有不对称性
分析细胞膜的结构
糖被(保护、润 滑、细胞识别)
磷脂 蛋白质
磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架，蛋白质 分子或排布在其两侧，或嵌插于其中，或贯穿整体。
知识总结： 成分： 主要由磷脂、蛋白质、糖类组成
磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架 结构：
蛋白质嵌插、贯穿其中，或排布在两侧 细 胞 结构特点： 一定的流动性 膜
生活在水里的草履虫
材料一
玉米是重要农作物，国家规定玉米发芽率标准是85%， 保证玉米发芽率前提条件是要保证胚的活性，如何检测胚的 活性？简单的方法：看大分子的色素能否进入细胞？大分子 的色素能进入细胞，说明细胞已死亡；大分子的色素不能进 入细胞，说明细胞是活的。
一、细胞膜的功能
• 将细胞与外界坏境分隔开 • 控制物质进出细胞 功能特点：选择透过性 • 进行细胞间的信息交流
C 腌制时间长,两种物质缓慢地渗入细胞
内部
D 醋酸杀死细胞,使细胞膜失去选择透过性
2、人体某些白细胞能进行变形运动、穿出小血管壁，
吞噬侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜
的（ ）。 A．选择透过性
B．保护作用
C．流动性
D．自由扩散
实说明了什么？ 细胞膜上含有蛋白质
细胞膜的功能越丰 富，膜蛋白的种类
细胞的类型、细胞膜和细胞壁
细胞识别
细胞膜上的糖蛋白和糖脂等分 子可以作为细胞表面的标志， 参与细胞间的识别和相互作用 。这对于免疫应答、组织发育 和细胞通讯等过程具有重要意 义。
维持细胞形态
细胞膜作为细胞的外边界，能 够维持细胞的形态和结构稳定 性。同时，细胞膜还可以通过 与细胞骨架的相互作用来调节 细胞的形状和运动。
03
受体介导内吞作用
是一种特殊的内吞作用，通过受体介导选择性地摄取细胞外的大分子物质，如低 密度脂蛋白、转铁蛋白等。
06
总结：细胞类型多样性及其意义
多样性体现在哪些方面
1 2
形态多样性
细胞在形态上展现出极大的多样性，如神经元细 胞的细长形态、红细胞的无核圆盘状、脂肪细胞 的球形等。
功能多样性
不同类型的细胞具有不同的生理功能，如肝细胞 负责解毒，胰岛细胞分泌胰岛素调节血糖等。
通讯连接
包括化学突触和电突触两种类型，前者通过神经递质在细胞间进行化学信号的 传递，后者通过电信号直接传递。
间隙连接
又称缝隙连接或隧道连接，是细胞间直接通讯的一种方式，通过连接子实现细 胞间的代谢偶联和电偶联。
信号传导途径和受体介导内吞作用
信号传导途径
包括G蛋白偶联受体介导的信号传导途径、酶联型受体介导的信号传导途径和核 受体介导的信号传导途径等。
细胞壁结构与功能
植物细胞壁组成成分
80%
纤维素
植物细胞壁的主要成分，构成细 胞壁的骨架，维持细胞形态。
100%
半纤维素
与纤维素紧密结合，增加细胞壁 的强度和韧性。
80%
果胶
细胞壁中的胶状物质，使相邻细 胞彼此粘合在一起。
植物细胞壁结构特点
01
02
03
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电镜冰冻蚀刻(冰冻断裂)。标本冰
冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。
蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中。
资料卡片6、对生物膜架构的探索——脂质和蛋白质 的排布方式
超薄切片技术获得的细胞膜照片
罗伯特森的实验 电子显微镜是用电子束照射 被检样品，由于电子与不同 物质发生碰撞而产生不同散 射度。因蛋白质电子密度高， 故显暗带，磷脂分子电子密 度低则呈亮带。
1、生物膜的结构基础是
A、一层磷脂分子 C、磷脂和蛋白质
B、磷脂双分子层 D、两层蛋白质分子
2、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些 白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于 细胞膜的 A 、保护作用 C 、全透性 B、 一定的流动性 D、选择透过性
3、下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是
假说：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成
的三层静态统一结构（单位膜模型）。
科学背景
• 20世纪60年代，荧光染料标记技术（标记 大分子，并能检测到被标记的大分子的具 体分布）已经得到广泛的应用
设计实验：说明细胞膜是动态的，而不是
静态的
资料卡片7：人-鼠细胞融合实验 1970年 弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin )
人细胞
荧光标记 膜蛋白
诱导 融合
40分钟后
370C
同学们能不能举个例子，证明膜 鼠细胞 是流动？
请你谈谈流动镶嵌模型的基本内容是什么? 生物膜在结构上什么样的特点?
2、流动镶嵌模型的基本内容
（ 1 ）、磷脂双分子层构成膜的基本支架。
（2）、蛋白质分子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，有的横跨整个磷脂双分子层。 （3）、磷脂分子和蛋白质分子都不是静 止不动的,而是具有一定的流动性。
A、葡萄糖 C、甘油 B、蛋白质 D、无机盐离子
4、生物膜具有流动性是指 A、整个细胞膜具有流动性 B、细胞膜上的磷脂是静止的，蛋白质具有流动性 C、细胞膜中磷脂和大多数蛋白质都具有流动性 D、细胞膜上的蛋白质是静止的，磷脂具 有流动性
植物细胞壁的结构和作用
1、细胞壁的化学组成:
（1)植物和藻类：主要是纤维素和果胶 （2)真菌：壳多糖 （3)细菌：肽聚糖
2、细胞壁的主要作用——支持和保护
3、特点：细胞壁是全透性
结论： 细胞膜中的磷脂是双层的
从这个现象中可以得出什么结论呢？？？
资料卡片4： 科学家在实验中发现细胞膜不但会被溶解脂质的 物质溶解，也会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物 质)分解。
问题探讨： 根据实验现象,你对膜化学成分在种类上认识是否 还有新的结论? 得出结论???
推测膜中可能还含有蛋白质等
资料卡片5：
细胞生活在水环境中，那么磷脂会形成那种 结构呢？
空气
水
资料卡片3：E.Gorter 和 F.Grendel 的实验 时间：1925年 人物：荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel 实验：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水 界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积 恰为红细胞表面积的2倍。
第二节 细胞膜和细胞壁
细胞壁（高等植物、真菌、细菌等生物细胞） 细胞膜 细 胞
பைடு நூலகம்
细胞质
细胞核
对生物膜结构的探索历程
资料卡片1：E.Overton 及其实验相关图片
时间：1895年 人物：欧文顿（E.Overton） 实验：用500多种物质对细胞膜进行上万次的通 透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜。 E.Overton的推测：膜中可能含有脂质。
请看课本P30图2-8
细胞膜的主要功能
（1) 细胞的物质交换 （2）细胞识别 （3）免疫等有密切关系。 膜蛋白的功能：
（1）控制着某些分子和离子的出入。
（2）生物催化剂
（3）细胞标志物（识别、御敌等）
概念图小结
生物膜
结构特点
功能特点
③ 流动性
④选择透过性
① 磷脂双分子层
②蛋白质分子
决定
结构组成
●
不溶于脂质的物质
●
细胞膜
溶于脂质的物质
相似相溶原理
资料卡片2：磷脂分子结构
A：磷脂分子是一种甘油， 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，其结构模型可用 右图示之。 P29页图2-7
B：根据磷脂分子的结构特点，展开你的想像 力，尝试画出磷脂分子在水—空气界面中的排 布方式？