第二章

生命的基本单位——细胞

第一节

细胞的结构和功能。

　　一、细胞膜的结构和功能

　　（一）细胞膜的化学组成成分：

磷脂和蛋白质

　　2．细胞膜的分子结构：磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架。

蛋白质分子有的排在磷脂双分子层外层；有的嵌插或贯穿在整个磷脂双分子层中。

细胞膜的外表：糖被（蛋白质和多糖）

功能：保护，润滑，识别等。

　　3．细胞膜的结构特点：

组成细胞膜的蛋白质和磷脂分子具有一定的流动性。

（二）细胞膜的主要生理功能

　1．物质出入细胞膜的几种方式：

（二）细胞膜的主要生理功能

　1．物质出入细胞膜的几种方式：

（1）自由扩散：
特点：从高浓度一侧运输到低浓度一侧；不消耗能量。例如：O2、CO2、甘油、乙醇、苯等。

（2）主动运输：
①特点：从低浓度一侧运输到高浓度一侧；需要载体；需要消耗能量。
②意义：（略）

2.细胞膜的生理特点：选择透过性

　　复习提问：

　　1．蛋白质的功能有哪些？

　　2．脂类分子中磷脂的功能是什么？

　　引言：通过前一节的学习，我们知道组成生物体的各种化合物只有按照一定的方式有机组织起来，才能使生物体表现出生命现象。细胞便是这些物质最基本的结构形式。因此，生物体的生命活动主要是以细胞为单位进行的。细胞的表面有细胞膜，它使细胞与周围环境隔离开，维持着相对稳定的细胞内环境，并具有保护细胞的作用，同时通过细胞膜实现内外物质的交换。此外，活细胞中的各种代谢活动，都与细胞膜的结构和功能有密切关系，本节课我们来研究细胞膜的结构和功能。

　讲述：不同的细胞中，磷脂和蛋白质的含量不同。一般他说，蛋白质越多，细胞膜的生理功能越复杂、多样；相反，蛋白质越少，细胞膜的功能越简单。例如，神经髓鞘的功能比较简单，主要起绝缘作用，它的蛋白质含量只有19％，磷脂的含量却为79％。那么，这些组分在细胞膜中是如何排布和组织的呢？他们之间又是如何相互作用的？这些都是关系到细胞膜的分子结构问题。

研究和观察细胞膜只能在电子显微镜下进行，在电子显微镜下才能真正看到一层厚约8 nm的膜（出示细胞膜亚显微结构示意图）。科学家经过研究发现，在膜中间是由磷脂分子组成的双分子层，它构成了膜的基本骨架，支持着许多蛋白质分子。这些蛋质分子可以分成两类：一类蛋白质分子镶在膜的表层，也就是排布在磷脂双分子层的外侧；另一类蛋白质分子，有的嵌插在磷脂双分子层中，有的贯穿在整个磷脂双分子层中。

　　讲述：其实细胞膜的结构还远不只这些，随着细胞生物学的发展，人们对于细胞膜结构的认识更加深入了。例如：科学家还看到，在细胞膜的外表还有一层由膜上的蛋白质与多糖结合而成的糖蛋白，叫糖被。

（边讲实验边画图说明实验过程和结果。） 1

　1970年，两位科学家做了这样一个实验。他们首先将小鼠的抗体与显绿色荧光的染料结合，人的抗体与显红色荧光的染料结合；然后让被标记的抗体分别与小鼠和人细胞膜上的抗原相统合，这样在小鼠与人的细胞膜上就分别产生了绿色和红色荧光，这时，两位科学家又将上述两种细胞融合，这两种细胞融合后，开始阶段，细胞的表面一半呈绿色，另一半呈红色；但是40分钟后，发生了什么情况呢？两种颜色的荧光点在细胞表面呈均匀分布了。想一想，这个现象说明了什么？

　　小结：这个实验说明细胞膜中的蛋白质是可以运动的，其他的科学实验还证明了细胞膜上的磷脂分子也是可以运动的。

　我们学习了细胞膜的结构，细胞膜的结构是与它的功能密切相关的，那么，细胞膜有哪些重要功能呢？

　　讲述：科学家经研究发现，细胞膜有多种生理功能。比如说，物质交换、细胞识别、分泌、排泄、免疫，等等。其中，与周围环境进行物质交换是细胞膜的重要生理功能。

　　（教师展示事先制作好的自由扩散活动图板，对照活动图板作简要说明：图中黄色表示细胞膜，红色球状物表示某物质。红色球状物多的部分为膜外，少的部分为膜内。接着教师演示红色球状物不断由膜外通过膜进入到膜内的情况。）

　　提问：如果红色球状物的多少代表某种物质浓度大小的话，那么，这物质进入细胞是由浓度高的一侧向浓度低的一侧运输，还是由浓度低的一侧向浓度高的一侧运输？

　　　讲述：对了，是从浓度高的一侧向浓度低的一侧运输，而且在运输过程中，不需要消耗细胞内新陈代谢所释放的能量。上边这种运输方式叫做自由扩散。自由扩散相对于主动运输来说，又叫做被动运输。符合这种方式运输的物质仅限于小分子物质。

　　另外，还有一些物质在进入细胞时，不同于自由扩散方式，例如：轮藻细胞中的K+浓度比它所生存的环境中K+ 多63倍，海带细胞中的I- 比海水高出40倍，人的红细胞中的K+比血浆高30偌，而红细胞中的Na+ 浓度却是血浆中Na+ 的浓度的1／6。由此可见，以上细胞具有不断积累K+、I-的能力和运出Na+的能力，以致不使膜内外的Na+、K+、I-达到平衡。上述这些物质是怎样进行运输的呢？（教师展示事先制作好的主动运输活动图板，在做简要说明后演示物质由膜外进入到膜内的过程，同时启发学生进行观察和思考。）

　　提问：上述这种运输方式具有哪些特点？

讲述：当物质通过细胞膜由低浓度一侧向高浓度一侧移动时，就像物体沿斜坡上移一样，必须由外部提供能量，在对上述Na+、K+、I-等物质的运输中，所需要的能量是由细胞来供给的。通过上面的学习，我们可以总结出主动运输主要有以下两个特点：①是从浓度低的一侧运输到浓度高的一侧；②需要消耗细胞内新陈代谢所释放的能量。

　　提问：物质的主动运输方式在生物学上有什么意义呢？

　　　讲述：由物质通过细胞膜的两种运输方式可以看出，细胞膜可以让O2、CO2、水分子等小分子自由通过，细胞要选择吸收的离子或小分子也可以通过，而另一些离子，小分子和大分子则不能通过。这一现象说明细胞膜在生理功能上有什么特点呢？

　　　讲述：对，细胞膜是一种选择透过性膜。关于细胞的内吞作用和外排作用，请同学们阅读课本中小字部分。

　　小结：今天我们学习了细胞膜的生理功能，了解到细胞结构与它的生理作用是相统一的，尤其是物质出入细胞膜时具有选择透过性的特点，对于细胞完成正常生命活动具有十分重要的意义。下面，请同学们根据今天所学的内容，填写下表。

　　（回答：略。）

　讲述：研究细胞膜的分子结构，首先从组成膜的化学组成入手，大都用动物细胞、红细胞和神经髓鞘等作为研究材料。科学家们经过大量实验发现，细胞膜由多种化学成分组成，其中主要由磷脂和蛋白质组成。

（指导学生阅读课本中有关细胞膜化学成分含量的小资料，然后说明。）

（教师出示细胞膜的亚显微结构模型并作简要说明。然后，请一名学生上讲台，根据自己对膜的化学组成及空间结果的认识，边指模型边讲解细胞膜的化学组成及分布情况。

指导学生阅读课本图２－４及下面的有关糖被功能的介绍，然后师生讨论，共同总结出糖被的生理功能。）

　（回答：说明细胞膜中的抗原蛋白又重新分布了，也就是说，细胞膜中的蛋白质是可以运动的。）

　活细胞不停地进行新陈代谢活动，就必须不断地与周围环境进行物质交换，而物质交换必须通过细胞的“门户”——细胞膜来完成。离子和小分子物质是通过自由扩散和主动运输等方式进入细胞的，而大分子和颗粒性物质主要是通过内吞作用进入细胞的。首先，我们学习一种比较简单的运输方式。

（回答：略。）

（回答：略。）

　（请同学们阅读课文并讨论，最后请一位同学回答，略。）

　回答：具有选择性