第二节细胞膜的分子结构.ppt
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细胞膜的结构和功能ppt课件
RNA
（核糖核酸）
细胞膜是细胞的边界 细胞壁
细胞膜
一、细胞膜的功能
1、将细胞和外界环境分隔开
细胞膜将生命物质与海 洋环境相互分隔开来
推测的原始海洋景观图
产生了原始的细胞
一、细胞膜的功能
2、控制物质进出
用凉水洗红苋菜，水不 变红；煮苋菜汤，汤却 是红色的，这个现象体 现了细胞膜的什么功能？
苋菜
细胞膜被破坏， 叶绿素等色素释 放出来
磷脂分子结构式 磷脂分子模型
磷脂分子示意图
资 料 1925年，两位荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮从
人的红细胞中提取脂质，在空气中---水界面上铺展成单分
分 子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。通过 上述资料可推出？
析
细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层
细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层
有3种。神经髓鞘功能比较简单，主要起绝缘作用。红细胞、
分 肝细胞、大肠杆菌的细胞膜都承担着非常复杂繁多的生理功 能，它们的细胞膜中蛋白质的种类和数量均较多。上述事实
析 说明什么问题？
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
二、对细胞膜成分的探索
二、对细胞膜成分的探索
【自主阅读】请同学们自主阅读教材P42相关科学史，感悟科学探 究的基本思路和方法，沿时间线梳理并完善下列内容
二、对细胞膜成分的探索
三、细胞膜的结构
1959年 罗伯特森 电镜下 暗—亮—暗 暗的是蛋白质，亮的是脂质 结论：蛋白质--脂质--蛋白质 (蛋白质均匀分布在膜两侧）
静态的统一结构
用荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验。
细胞膜具有一定的流动性
四、流动镶嵌模型
小组交流，用语言描述细胞膜的流动镶嵌模型。
细胞膜的结构和功能幻灯片PPT
三、细胞膜的功能特 点：
细胞膜是一种选择透过性膜
细胞膜两种运输方式的比较表
自由扩散
主动运输
运输方向 高浓度→低浓度 低浓度 → 高浓度
是否需要载 体蛋白质
不需要
需要
是否消耗细 胞内能量
不耗能量
需要 消耗能量
相同点
运输的是小分子物质或者离子
大分子和颗粒物质进出细胞方式 1、 吞噬作用
2、 外排作用
方法: 用红色荧光染料标记人细胞膜上的蛋白质; 用绿色荧光染料标记 鼠细胞膜上的蛋白质; 把人和鼠的细胞融合为一, 此细胞一半发红色荧 光,另一半发绿色荧光; 然后把此细胞在37度下培养40分钟, 再检查, 两 种颜色的荧光均匀分布在整个细胞表面.
一、细胞膜的结构：
1、组成成分： 蛋白质分子
磷脂分子 少量的糖分子 2、构成 方式： 磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架； 蛋白质镶、嵌插、贯穿在整个磷脂双分 子层中； 少量的糖蛋白分布在细胞膜表面（即： 糖被）。
细胞膜的结构和功能幻灯片PPT
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动物细胞亚显微结构图
细胞膜的结构和功能
一、细胞膜的结构：
细胞亚显微模式图
细胞亚显微模式图
细胞膜结构示意图
一、细胞膜的结构：
1、组成成分： 蛋白质分子 磷脂分子 少量的糖分子
实践应用题：
肾脏衰竭病人因其血液内积累了大量 代谢废物无法排出，所以需要定期去医院 进行血液透析。病人血液通过人工透析机 后，代谢废物被拦住，血液得到净化。人 工透析机内就有模拟的膜结构。
试根据细胞膜的有关功能特点来解释 人工透析机能够净化血液的原理？
细胞膜(共162张PPT)
第二节 细胞膜及其表面
细胞膜（cell memberane):是包围在细胞外周的 一层薄膜，又称质膜（plasma membrane). 细胞膜是原始的非细胞生物演化为细胞生物的
一个转折点
单位膜(unit membrane)： “二暗一明”的膜 式结构叫三层夹板式结构。
生物膜
细胞膜
细胞膜
细胞质
细胞内膜(internal membrane)：除了细胞膜以外 的细胞内所有膜性结构。
1
2
3
胞质面 5
1.单 次 穿 膜： 单条a-螺旋贯穿脂质双层。
2.多 次 穿 膜： 数条a-螺旋几次折返穿越脂质双层。
跨膜 蛋白
3.非穿越性共价结合：不穿越脂质双层的全部，而与胞质侧单层 脂质的烃链结合。
4.与磷脂酰肌醇结合： 镶嵌蛋白通过自己的一个寡糖链与磷脂酰肌 醇（在非胞质面的单层）共价结合。
上提出了修正模型，认为 膜上还具有贯穿脂双层的 蛋白质通道，供亲水物质 通过。
Unit membrane modle
4. J. D. Robertson 1959
用超薄切片技术获得了清
晰的细胞膜照片，显示暗-
明-暗三层结构，它由厚约
的双层脂分子和内外表面
各厚约2nm的蛋白质构 成。单位膜模型的不足 之处在于把膜的动态结 构描写成静止的不变的。
而推测细胞膜由双层 家族性高胆固醇血症临床特点：
信号分子及其信号传导方式
脂分子组成。 2.
(二)降血脂药物：当小孩的LDL-C超过160mg/dl(正常<110 mg/dl)须要小心评估，防止心血管疾病危险性。 多附在膜的内表面，非共价地结合在镶嵌蛋白上。 NO对血管的效应可以很好地解释硝化甘油的作用，早在100年前就使用硝化甘油处理心绞痛的病人(这种绞痛是由血液不适当地流向心肌 引起的)。 斑上有中间纤维相连，中间纤维的性质因细胞类型而异，桥粒中间为钙粘素（desmoglein及desmocollin）。
细胞膜（cell memberane):是包围在细胞外周的 一层薄膜，又称质膜（plasma membrane). 细胞膜是原始的非细胞生物演化为细胞生物的
一个转折点
单位膜(unit membrane)： “二暗一明”的膜 式结构叫三层夹板式结构。
生物膜
细胞膜
细胞膜
细胞质
细胞内膜(internal membrane)：除了细胞膜以外 的细胞内所有膜性结构。
1
2
3
胞质面 5
1.单 次 穿 膜： 单条a-螺旋贯穿脂质双层。
2.多 次 穿 膜： 数条a-螺旋几次折返穿越脂质双层。
跨膜 蛋白
3.非穿越性共价结合：不穿越脂质双层的全部，而与胞质侧单层 脂质的烃链结合。
4.与磷脂酰肌醇结合： 镶嵌蛋白通过自己的一个寡糖链与磷脂酰肌 醇（在非胞质面的单层）共价结合。
上提出了修正模型，认为 膜上还具有贯穿脂双层的 蛋白质通道，供亲水物质 通过。
Unit membrane modle
4. J. D. Robertson 1959
用超薄切片技术获得了清
晰的细胞膜照片，显示暗-
明-暗三层结构，它由厚约
的双层脂分子和内外表面
各厚约2nm的蛋白质构 成。单位膜模型的不足 之处在于把膜的动态结 构描写成静止的不变的。
而推测细胞膜由双层 家族性高胆固醇血症临床特点：
信号分子及其信号传导方式
脂分子组成。 2.
(二)降血脂药物：当小孩的LDL-C超过160mg/dl(正常<110 mg/dl)须要小心评估，防止心血管疾病危险性。 多附在膜的内表面，非共价地结合在镶嵌蛋白上。 NO对血管的效应可以很好地解释硝化甘油的作用，早在100年前就使用硝化甘油处理心绞痛的病人(这种绞痛是由血液不适当地流向心肌 引起的)。 斑上有中间纤维相连，中间纤维的性质因细胞类型而异，桥粒中间为钙粘素（desmoglein及desmocollin）。
细胞结构和功能 PPT课件
（含糖类、色 素和无机盐等）
高尔基体
溶酶体
（含多种水解酶）
例1 科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种 关系，分别用四种曲线表示：
在研究具体的物质X时，发现与曲线②和④相符，试问：细
胞膜运输物质X的方式是（ A ）
A.主动运输 B.自由扩散 C.内吞和外排 D.无法判断
细胞膜的成分、结构、功能关系
鼠细胞
• 物质运输功能
外 细胞膜 内
外 细胞膜 内
载体
能量
自由扩散
内 吞 作 用
主动运输
外 排 作 用
二、细胞质
• （一）细胞质基质 • （二）细胞器的结构和功能
• 1、线粒体和叶绿体
外膜 内膜
嵴 基质
基粒 基质
外膜 内膜
• 2、其他细胞器
核膜
中心粒
粗面内质网 中心体
内质网
滑面内质网
核糖体
液泡
知识目标：
• 1、细胞膜的分子结构和功能 • 2、细胞质基质及细胞器的结构和功能
三年高考分析
一、细胞膜的分子结构和生理功能
• 分子结构及其结构特点：
糖蛋白（糖被）
（与细胞识别、 免疫等生理功能 有关）
蛋白质分子
多糖
磷脂双分子层 （构成膜的支架）
磷脂分子
人细胞
荧光标记 蛋白质
诱导 融合
40分 钟后
基础自测
3、图示小肠绒毛上皮细胞的细胞膜对不同物质的转 运（每种转运方向由箭头表明，符号的数量代表每种
物质的浓度）。下列叙述正确的是（ Ａ ）
膜外
a
b
ATP
甲
乙
A a物质可能是氧气，b物质可能是葡萄糖 B a物质可能是水，b物质可能是甘油 C a物质可能是胆固醇，b物质可能是氧气 D a物质可能是葡萄糖，b物质可能是氨基酸
高尔基体
溶酶体
（含多种水解酶）
例1 科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种 关系，分别用四种曲线表示：
在研究具体的物质X时，发现与曲线②和④相符，试问：细
胞膜运输物质X的方式是（ A ）
A.主动运输 B.自由扩散 C.内吞和外排 D.无法判断
细胞膜的成分、结构、功能关系
鼠细胞
• 物质运输功能
外 细胞膜 内
外 细胞膜 内
载体
能量
自由扩散
内 吞 作 用
主动运输
外 排 作 用
二、细胞质
• （一）细胞质基质 • （二）细胞器的结构和功能
• 1、线粒体和叶绿体
外膜 内膜
嵴 基质
基粒 基质
外膜 内膜
• 2、其他细胞器
核膜
中心粒
粗面内质网 中心体
内质网
滑面内质网
核糖体
液泡
知识目标：
• 1、细胞膜的分子结构和功能 • 2、细胞质基质及细胞器的结构和功能
三年高考分析
一、细胞膜的分子结构和生理功能
• 分子结构及其结构特点：
糖蛋白（糖被）
（与细胞识别、 免疫等生理功能 有关）
蛋白质分子
多糖
磷脂双分子层 （构成膜的支架）
磷脂分子
人细胞
荧光标记 蛋白质
诱导 融合
40分 钟后
基础自测
3、图示小肠绒毛上皮细胞的细胞膜对不同物质的转 运（每种转运方向由箭头表明，符号的数量代表每种
物质的浓度）。下列叙述正确的是（ Ａ ）
膜外
a
b
ATP
甲
乙
A a物质可能是氧气，b物质可能是葡萄糖 B a物质可能是水，b物质可能是甘油 C a物质可能是胆固醇，b物质可能是氧气 D a物质可能是葡萄糖，b物质可能是氨基酸
细胞膜的结构和功能ppt课件
(1)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
内分泌细胞
靶细胞
激素
今
血管
靶细胞
(2)通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信 息。
发出信号的细，来传递信息 (如胞间连丝)
二、细胞膜的成分
阅读教材P42, 找出细胞膜的成分
思考：
如果将磷脂分子置于水一空气的界面中，磷脂分子将会 如何分布?水一苯的混合溶剂中呢?
空气
细 脂质(磷脂最丰富) 大约占50%
膜胞 的
蛋白质
大约占40%
成
分 糖类
大约占2%—10%
思考：细胞膜的功能越复杂， 蛋 白 质 的种 类和数量是越多。
肿瘤的血液检验报告单
谈癌色变
36结尖抗原19si²4199) 5.30
绿色荧光 染料标记
的膜蛋白
小鼠细胞
红色荧光 染料标记
的膜蛋白
人细胞
细胞融合
37℃
40MIN
正在细胞融合的细胞
资料3:辛格(S.J.Singer)和尼科尔森(G.Nicolson) 提出流动镶嵌模型
糖被
糖脂
糖蛋白
8odoooOooooo
磷脂双分子层
COd
c0COooc088
磷脂分子 蛋白质分子
1.据图用自己的语言描述细胞膜的流动镶嵌模型
资料1:1895年欧文顿发现脂溶性物质易透过细胞 膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。
资料2:1925年荷兰科学家戈特和格伦德尔从哺乳动物 的红细胞的细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面 积是细胞膜的2倍 资料3:1935年，英国学者丹尼利(.f Danielli)和戴维森 (H.Davson) 研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表 面张力明显低于油一水界面的表面张力。
内分泌细胞
靶细胞
激素
今
血管
靶细胞
(2)通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信 息。
发出信号的细，来传递信息 (如胞间连丝)
二、细胞膜的成分
阅读教材P42, 找出细胞膜的成分
思考：
如果将磷脂分子置于水一空气的界面中，磷脂分子将会 如何分布?水一苯的混合溶剂中呢?
空气
细 脂质(磷脂最丰富) 大约占50%
膜胞 的
蛋白质
大约占40%
成
分 糖类
大约占2%—10%
思考：细胞膜的功能越复杂， 蛋 白 质 的种 类和数量是越多。
肿瘤的血液检验报告单
谈癌色变
36结尖抗原19si²4199) 5.30
绿色荧光 染料标记
的膜蛋白
小鼠细胞
红色荧光 染料标记
的膜蛋白
人细胞
细胞融合
37℃
40MIN
正在细胞融合的细胞
资料3:辛格(S.J.Singer)和尼科尔森(G.Nicolson) 提出流动镶嵌模型
糖被
糖脂
糖蛋白
8odoooOooooo
磷脂双分子层
COd
c0COooc088
磷脂分子 蛋白质分子
1.据图用自己的语言描述细胞膜的流动镶嵌模型
资料1:1895年欧文顿发现脂溶性物质易透过细胞 膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。
资料2:1925年荷兰科学家戈特和格伦德尔从哺乳动物 的红细胞的细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面 积是细胞膜的2倍 资料3:1935年，英国学者丹尼利(.f Danielli)和戴维森 (H.Davson) 研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表 面张力明显低于油一水界面的表面张力。
人教版细胞膜的结构和功能PPT课件
流动镶嵌模型的基本内容
1、细胞膜的基本支架是什么？磷脂双分子层 2、蛋白质的位置是怎样的呢？
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，有的贯穿整个磷脂双分子层。
3．细胞膜的结构特点？功能特点？
结构特点：具有一定的流动性(磷脂分子具有流 动性大多数蛋白质分子也随着运动) 功能特点：选择透过性
4.对假说的质疑和修正
红色荧光 染料标记 的膜蛋白
人细胞
杂交细胞
37 ℃
细胞融合
40min
绿色荧光染 料标记的膜 蛋白
小鼠细胞
人鼠细胞融合，37℃下经过40min，两种颜色的荧
光 均匀分布 ，该实验表明 细胞膜具有流动性
。
（细胞膜的结构特点）
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
一、对生物膜结构的探索历程
双层磷脂分子是如何排布构成生物膜结构 的呢？
水
水
AA
B
C
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
细胞膜的成分
Hale Waihona Puke 脂 质：大约占50%主 要
（磷脂最丰富,动物细胞中还有少量胆固醇）
亲水头部 疏水尾部
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
一、对生物膜结构的探索历程
在细胞内外都是液体环境，双层磷脂分子是
1、细胞膜的基本支架是什么？磷脂双分子层 2、蛋白质的位置是怎样的呢？
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，有的贯穿整个磷脂双分子层。
3．细胞膜的结构特点？功能特点？
结构特点：具有一定的流动性(磷脂分子具有流 动性大多数蛋白质分子也随着运动) 功能特点：选择透过性
4.对假说的质疑和修正
红色荧光 染料标记 的膜蛋白
人细胞
杂交细胞
37 ℃
细胞融合
40min
绿色荧光染 料标记的膜 蛋白
小鼠细胞
人鼠细胞融合，37℃下经过40min，两种颜色的荧
光 均匀分布 ，该实验表明 细胞膜具有流动性
。
（细胞膜的结构特点）
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
一、对生物膜结构的探索历程
双层磷脂分子是如何排布构成生物膜结构 的呢？
水
水
AA
B
C
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
细胞膜的成分
Hale Waihona Puke 脂 质：大约占50%主 要
（磷脂最丰富,动物细胞中还有少量胆固醇）
亲水头部 疏水尾部
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
一、对生物膜结构的探索历程
在细胞内外都是液体环境，双层磷脂分子是
细胞膜的分子结构
第二节细胞膜的分子结构一、膜的亚微结构-单位膜各种细胞膜和细胞内膜在电镜下均呈“两暗夹一明”的三层式结构,把这种结构称为单位膜（图2-5）。
图2-5二、膜的分子结构膜中的脂类、蛋白质及糖类在细胞膜上的位置,排列方式及它们之间的相互关系等问题的阐明,对于理解细胞膜的功能活动机制是十分必要的。
因此,对细胞膜分子结构的研究,多年来一直是学者们最为重视的课题之一。
早在1925年,就有人曾提取红细胞膜的脂质,然后将脂质放在水面上制成由单层脂质分子构成的膜,发现此膜面积相当于红细胞的总面积的2倍,因而认为红细胞膜是由连续的双层脂质分子组成的,虽然这个研究中有两个错误的假设，一是丙酮没有抽提完所有的脂类，二是表面积的测量是根据干的样品，实际所测的值少于真实的湿的样品，但这一发现,第一次提出了双层脂质分子是细胞膜的基本结构的概念为人们进一步认识生物膜的分子结构奠定了科学基础,至今科学家们已先后提出了几十种不同的细胞膜分子结构模型,但脂类双层这一概念已为大部份模型所接受,下面介绍几种重要的模型。
1.片层结构模型在1935年,人们发现细胞膜的表面张力明显低于油-水界面的表面张力,认为不可能单纯由脂类构成,可能还吸收附有蛋白质,提出了片层结构模型。
此模型认为,细胞膜中央是连续的磷脂双分子层,它们的亲水端朝向膜中央,球形蛋白分子吸附在内、外表面上,形成蛋白质-磷脂双层-蛋白质的片层。
此模型第一次用分子术语来描述膜的结构,并将膜的分子结构与所观察到的生物学理化性质联系起来,这时对细胞膜的研究给予了很大启示。
此模型中所提出的脂质双层排列方式一直沿用至今。
2.单位膜模型在1959年,Robertson利用电镜技术对各种细胞膜观察和研究发现它们厚度基本一致,约75A°,而且都有“两暗夹一明”的三层结构图象,便在片层结构模型的基础上提出了单位膜模型。
该模型认为“两暗夹一明”三层结构中的暗带,是对锇酸亲合力大的蛋白质层,而明带是双层脂类分子,蛋白质层并非是球形蛋白质(因为球形蛋白质的直径>2nm)。
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脂肪酸链的长度和不饱 和程度的影响
胆固醇的影响
膜蛋白的运动性受细胞内细胞骨架的控制
晶态
液晶态 液态
温度对膜流动性的影响
磷脂总量 神经磷脂
外层磷脂层
占 磷 脂
磷脂酰胆碱 磷脂酰丝氨酸
总 量
磷脂酰乙醇胺
的
百
分
数
胞质面磷脂层
膜蛋白、膜糖分布的不对称性
蛋白颗粒在内外 两层磷脂中的分 布不同
跨膜蛋白两亲水端的不对称分布
（二）膜的流动性
1、膜脂的流动性
1. 侧向扩散 4. 伸缩震荡
2. 旋转运动 5.翻转运动
3. 摆动运动 6. 旋转异构
第二节细胞膜的分子结构
一、膜的分子结构模型
➢1977，Jain 等，板块镶嵌模型 ➢1975，Wallach，晶格镶嵌模型 ➢1972，S.J.Singer等，液态镶嵌模型 ➢1959，Roberson，单位膜模型 ➢1935，Denielli等，片层结构模型 ➢1925，Gorter等， 膜由双层脂类构成 ➢1902，Overton，细胞膜由脂类构成
2、膜蛋白的运动性
人细胞 45分钟后
融合细胞 小鼠细胞 人-鼠细胞融合过程中膜蛋白的相互扩散运动
成帽反应
荧光素标记蛋白 激光漂白某一区域 荧光恢复
荧光漂白恢复法
3、影响膜流动性的因素
（1）脂肪酸链的长度和不饱和程度 （2）胆固醇与磷脂的比例 （3）卵磷脂与鞘磷脂的比例 （4）膜蛋白的影响 （5）其他因素（环境温度、pH等）源自冰冻蚀刻技术示意图糖链
外层
磷脂
蛋白质
内层
（三） 液态镶嵌模型
fluid mosaic model
观点： 1、流动的脂双层构成 膜的连续主体；
流动性,有序性 2、球状蛋白质镶嵌在 脂双层中；
分布不对称性
缺陷： ➢忽视蛋白质对脂类流动性的控制； ➢忽视膜各部分流动性的不均一性。
膜脂分布的不对称性