细胞膜教学设计.doc

细胞膜与细胞壁
一

一、质膜的选择透性
引入：变形虫
【提问1】变形虫作为生物的特征
1. 直观：流动、捕食
2. 可以进行新陈代谢
3. 可以维持细胞内部的稳定状态，即稳态。
4. （其它未观察到的）进行分裂、应激性、变异性等
我们判断变形虫的重要理由就是它可以进行新陈代谢和维持细胞内部的稳态。在变形虫细胞和环境之间有一层富有弹性和流动性的的分界线，即细胞膜。而变形虫进行新陈代谢需要一定的营养和原料，如葡萄糖、氨基酸和脂类等。外界的营养物质通过细胞膜进入细胞，同样，当细胞内的一些物质（如代谢废物或离子）过多时，又需要通过细胞膜清除到细胞外。
以房间内的窗纱类比：窗纱具有选择透过性，其允许空气通过，却能阻挡大部分的昆虫，尤其是蚊蝇。
和窗纱类似的，细胞膜也允许某些分子（如水分子）自由通过，另一些微粒只有在特定时间、通过特定通道，才能定量的进入细胞。细胞膜的这种特性即选择透过性。
【过渡】质膜为什么会有选择透性呢？这要从它的结构和组成说起。

二、质膜的模型构建
科学家对细胞膜结构的探索经历了很长一段时间。
1. 质膜的基本组成
早在1895年，科学家欧文顿用植物细胞研究细胞膜的透性。他将植物的根毛置于不同浓度的溶液中，在500多种化学物质中发现：易溶于脂质的分子易透过细胞膜；而难溶于脂质的分子则难以通过。
【教师提供背景知识】当时的化学科学家们已经发现：由极性分子组成的溶剂通常能溶解具有极性的溶质的离子溶质；由非极性分子组成的溶剂（如油、丙酮等有机物）通常能溶解非极性的溶质。也即“相似相溶”。
【结论】细胞膜更容易让脂溶性的分子通过，很可能是由脂类物质组成的。
【教师说明】在20世纪初，科学家将膜从红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。其中脂质构成了细胞膜的基本骨架，而蛋白质和离子等物质的选择透过有关。

【过渡】脂质如何构成细胞膜的基本骨架？
2. 脂双层
1925年，荷兰两位科学家从人的红细胞膜中提取出脂质，在空气—水界面上铺成单层分子，测得单分子层的面积是红细胞表面积的 2 倍。
【结论】细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。这就如同一张折叠的纸，打开的面积是折叠成2层时的2倍。
【过渡】脂双层的形成和磷脂分子的结构有关。
构成细胞膜的主要成分是磷脂。磷脂分子的结构和甘油三酯相似，其由一个甘油骨架、两条脂肪酸链和一个磷酸基团组成。其中，脂肪酸链是非极性的，构成磷脂分子疏水的尾部；磷酸基团的一端是极性的，构成亲水的头部。
非极性尾部
(脂肪酸)
极性头部
(磷酸基团)
磷脂分子的结构特点
亲水端
疏水端

【追问1】磷脂分子的这一特性决定其在水-空气界面上将如何排列？
空气
水

【追问2】在生物体内，无论是细胞内还是在细胞外，水都是主要成分之一。那么单层磷脂分子显然不能满足这一要求。两层磷脂分子如何排列？

当许多磷脂双分子层组装起来后，就形成外层具有水溶性而内层不溶于水的屏障，这样就使得水溶性分子和离子被疏水性尾层阻挡，不容易通过质膜。
【过渡】质膜不但具有类似窗纱阻挡大分子物质进入的能力，还具有更多的“自主”选择的权力。比如离子不能直接通过质膜，但当细胞需要时，又可以通过质膜，而这一功能是通过膜蛋白质实现的。
3. 膜蛋白
早在20世纪初，人们就已经从红细胞膜中分离出了蛋白质，但蛋白质在膜中的确切位置的确定却依赖于电子显微技术的发展。
【展示电镜照片】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。从电子照片中可以看出：“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构：蛋白质在生物膜的两侧
【背景知识介绍】膜蛋白有很多重要的功能。其中有一类膜蛋白叫做膜转运蛋白，能控制某些水溶性分子（如糖类、氨基酸）和离子出入细胞。
【推论】蛋白质是“镶嵌”在脂双层中的。
其实蛋白质分子也和磷脂一样，有水溶性的部分和水溶性的部分。因此，有的蛋白质分子可以整个贯穿脂双层。

4. 流动镶嵌模型
【flash模型】脂双层与膜蛋白的组合
【总结】：1.磷脂排列成双分子层(脂双层)是构成膜的基本支架
2.膜蛋白分子有的镶嵌、有的覆盖、有的贯穿在磷脂双分子层中（不对称性）
3.膜中的各种成分都不是静止的而是可以运动的（流动性）

三、细胞膜的其它组分及其作用
事实上，1.细胞膜中的脂质除了磷脂外，细胞膜中还有胆固醇。胆固醇分子与磷脂的尾部存在于脂双层的内部，使质膜既有一定的流动性，又比较坚实。
2.细胞膜的蛋白质除了膜转动蛋白外，也还有其它的蛋白，执行更多的功能。比如有些膜蛋白起到了生物催化剂的作用；还有些膜蛋白结合多糖，称为糖蛋白，其多糖链在质膜外侧，不仅对质膜起保护作用，而且起着标志物的作用，即与细胞识别、细胞间的信息交流有关。

【课本实验预测】煮过的玉米胚被染成深红色，而未被煮过的玉米胚呈现为浅红色。
四、细胞壁的组成与功能