第27卷 第1期 核 技 术 V ol. 27, No.1 2004年1月 NUCLEAR TECHNIQUES January 2004
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第一作者：闫晓辉，女，1978年1月出生，复旦大学在读硕士研究生，凝聚态物理专业 通讯作者：张新夷 收稿日期：2003-12-22
细胞膜通道与同步辐射
闫晓辉1,2 田 亮1,2 张新夷1,2,3
1（复旦大学物理系 上海200433） 2（复旦大学同步辐射研究中心 上海200433） 3（复旦大学表面物理国家重点实验室 上海200433）
摘要 长期以来很多科学家致力于研究物质，如水和离子是如何穿过细胞膜从而完成细胞内外物质交换的。1988年Peter Agre 第一次发现并描述了细胞膜水通道蛋白质的特性，Roderic MacKinnon 则在1998年阐明了离子通道的结构和机理，使我们可以从原子水平了解这些精美的蛋白质结构和运行机理。由于这两位科学家在细胞膜通道研究方面的卓越贡献，他们分享了2003年诺贝尔化学奖。在他们的研究中，基于同步辐射的蛋白质结构测定发挥了很关键的作用。
关键词 同步辐射，K +通道，水通道，三维结构，细胞膜 中图分类号 Q71, O434.19
世界上每一个生物体都是由细胞组成，人体就有成千上万多如星汉的细胞。但这些细胞不是简单的堆积，它们彼此之间存在着信息的交流，而成为复杂的有机整体，相互配合，完成一系列生理功能。例如肌肉的伸缩、大脑信号的传递都是由细胞间的信号交换和细胞内外物质和能量交换来协调完成的，它们的实现是一个复杂的过程，所以一直是科学家们探索的热点。
人们早就已经认识到水和其他物质，如K +、Na +、Ca 2+、Cl ?等离子能够经过一些孔道通过细胞壁，但是它们的结构和功能如何实现却一直不为人所知。1988年Peter Agre 第一次成功地分离出一
种膜蛋白CHIP28[1]，
分子量为28kDa （千道尔顿），大约一年多以后，他意识到这就是人们长期以来人们一直在寻找的水分子通道（Water channel ，以下简称水通道），他把这种水通道蛋白质命名为aquaporin ，后来人们就用AQPs 来命名水通道家族中的每一个成员，CHIP28即被叫做AQP1，从此打开了对水通道生物化学、生理和基因方面的全面研究。
2000年Agre 公布了他和他的同事应用场发射电子源的电子衍射方法得到AQP1水通道电子衍射图，为了减少辐射损伤和收集大量的数据，他们同时应用了He 冷却的电镜来协助提高分辨率，最后
他们得到了分辨率3.8?的电子密度图[2]，
就在同时另一位科学家Robert M. Stroud 和他的同事在
Lawrence Berkeley 国家实验室的Advanced Light Source （简称ALS ），用同步辐射X 衍射的方法得到了一种和水通道具有相似结构的甘油通道GlpF
分辨率为2.2?的电子密度图[3]。
关于膜蛋白离子通道的结构，是 Roderic MacKinnon 第一次得到的，他在美国Cornell 大学高能同步光源（Cornell High Energy Synchrotron Source ，简称CHESS ）通过X 射线衍射解出了一种称为KcsA 的K +通道（Potassium ion channel ）的原子结构，分辨率为3.2?[4]。他的这一研究成果震惊了整个科技界。水通道和K +通道的结构是理解这些通道功能如何实现的基础，证实并在原子水平解释了这些通道的特性，如选择性、开关性等。
Peter Agre 和Roderic MacKinnon 关于膜蛋白分子和离子通道的研究成果开创了化学、生物化学和生理学的一个崭新的研究领域。2003年的诺贝尔化学奖授予Peter Agre 和Roderic MacKinnon ，以表彰他们在探索细胞膜通道上做出的创造性贡献。图1是瑞典皇家科学院公布该奖时用的一张示意图[5]。这是1997年获得诺贝尔化学奖的ATP 合酶[6]三维结构后又一次和同步辐射有关而获得诺贝尔奖的重大成果，再一次显现了同步辐射在研究膜蛋白、病毒、核糖体等大分子结构上的优势。同步辐射光源的高通量，高准直以及波长连续可调的优点可以解决其它X 射线源在生物大分子结构研究上无法解决的问题[6]。
万方数据
材料光谱发射率的测量方法的研究总结 摘要： 本文主要系统介绍了目前材料光谱发射率的测量方法（黑体法，红外傅里叶光谱法，多波长法）,在社会上的应用，展望了发射率测量技术的目前存在的问题及发展趋势。 关键字：发射率测量方法傅里叶光谱多波长 1，引言： 光谱发射率是衡量热辐射体辐射本领的重要依据之一，研究和测量材料发射率对于揭示材料的热辐射特性、提高辐射加热效率、寻找节能新途径都有重要的现实意义。材料表面发射率与材料组分和结构、表面温度、表面粗糙度等许多因素有关。发射率的测量依赖于表面温度的精确测定，由于接触法测温一方面会改变物体表面温度场的分布从而带来一定的测量误差，另一方面温度传感器和待测表面接触的紧密程度也会影响测量结果的精度1，所以要提高发射率的测量精度必须首先解决好表面温度的精确测定问题。[1] 为了能够清楚地看出发射率与波长的关系，高温状态下的光谱发射率的测试，对研究光谱选择性辐射表面的材料和涂层尤为重要。因此连续光谱发射率的准确测量．一直是世界各国普遍关注的焦点。 2，测量方法 [2] 2.1谱辐射线性度分析双温黑体法[3-5]
光谱辐射测量系统线性度反映出测量装置对单色辐射能量的响应情况。材料光谱发射率的测量建 立在线性度良好的前提上。本文提出双温黑体法，即采用另一个同样的黑体辐射源替代测量装置中样品加热器的位置，模拟发射率测量状况进行测量来验证测量系统的线性度。采用两个黑体和统计测量的方法消除黑体本身漂移带来的影响，而且可以在不同信号大小情况下验证线性度。两个黑体采用ISOTECH 976黑体炉，其空腔尺寸为Φ65mm×200mm，工作温度范围为30(室温为20℃时)～550℃，控温稳定性<0．2℃，空腔有效发射率>O．995。黑体测温用标准铂电阻温度计在中国计量科学研究院标定。两个黑体的温度分别设置为Tb1，和Tb2，以产生不同大小的黑体辐射。黑体辐射信号比为Rb，环境温度为Tam。，且假设黑体炉发射率为1。当不同大小的两个黑体辐射信号，根据测量原理式(3)以及普朗克定律，得到测量系统的线性度为： (4) 假设两个黑体在各波段的有效辐射随温度的变化一样，则当黑体温度相同时，测量电压比信号R6应为1；当黑体温度不同时，根据式(4)则M也应为1。M越接近1，测量系统的线性度就越好。本文分别设置两个黑体温度，在不同的温度点，即不同的辐射信号比条件下验证了测量系统的线性度，见表1。
第一章细胞的基本功能 【习题】 一、名词解释 1.易化扩散 2.阈强度 3.阈电位 4.局部反应 二、填空题 1.物质跨越细胞膜被动转运的主要方式有_______和_______。 2.一些无机盐离子在细胞膜上_______的帮助下，顺电化学梯度进行跨膜转动。 3.单纯扩散时，随浓度差增加，扩散速度_______。 4.通过单纯扩散方式进行转动的物质可溶于_______。 5.影响离子通过细胞膜进行被动转运的因素有_______，_______和_______。 6.协同转运的特点是伴随_______的转运而转运其他物质，两者共同用同一个_______。 7.易化扩散必须依靠一个中间物即_______的帮助，它与主动转运的不同在于它只能浓度梯度扩散。 8.蛋白质、脂肪等大分子物质进出细胞的转动方式是_______和_______。 9.O2和CO2通过红细胞膜的方式是_______；神经末梢释放递质的过程属于。 10.正常状态下细胞内K＋浓度_______细胞外，细胞外Na＋浓度_______细胞内。 11.刺激作用可兴奋细胞，如神经纤维，使之细胞膜去极化达_______水平，继而出现细胞膜上_______的爆发性开放，形成动作电位的_______。 12.人为减少可兴奋细胞外液中_______的浓度，将导致动作电位上升幅度减少。 13.可兴奋细胞安静时细胞膜对_______的通透性较大，此时细胞膜上相关的_______处于开放状态。 14.单一细胞上动作电位的特点表现为_______和_______。 15.衡量组织兴奋性常用的指标是阈值，阈值越高则表示兴奋性_______。 16.细胞膜上的钠离子通道蛋白具有三种功能状态，即_______，_______和_______。 17.神经纤维上动作电位扩布的机制是通过_______实现的。 18.骨骼肌进行收缩和舒张的基本功能单位是_______。当骨骼肌细胞收缩时，暗带长度，明带长度_______，H带_______。 19.横桥与_______结合是引起肌丝滑行的必要条件。 20.骨骼肌肌管系统包括_______和_______，其中_______具有摄取、贮存、释放钙离子 的作用。 21.有时开放，有时关闭是细胞膜物质转动方式中_______的功能特征。 22.阈下刺激引_______扩布。 三、判断题 1.钠泵的作用是逆电化学梯度将Na＋运出细胞，并将K＋运入细胞。 ( ) 2.抑制细胞膜上钠-钾依赖式ATP酶的活性，对可兴奋细胞的静息电位无任何影响。 ( ) 3.载体介导的易化扩散与通道介导的易化扩散都属被动转运，因而转运速率随细胞内外被转运物质的电化学梯度的增大而增大。 ( ) 4.用电刺激可兴奋组织时，一般所用的刺激越强，则引起组织兴奋所需的时间越短，因此当刺激强度无限增大，无论刺激时间多么短，这种刺激都是有效的。 ( ) 5.只要是阈下刺激就不能引起兴奋细胞的任何变化。 ( ) 6.有髓神经纤维与无髓神经纤维都是通过局部电流的机制传导动作电位的，因此二者兴奋的传导速度相同。 ( ) 7.阈下刺激可引起可兴奋细胞生产局部反应，局部反应具有“全或无”的特性。 ( ) 8.局部反应就是细胞膜上出现的较局限的动作电位。 ( ) 9.局部去极化电紧张电位可以叠加而增大，一旦达到阈电位水平则产生扩布性兴奋。( ) 10.单一神经纤维动作电位的幅度，在一定范围内随刺激强度的增大而增大。 ( ) 11.骨骼肌的收缩过程需要消耗ATP，而舒张过程是一种弹性复原，无需消耗ATP。 ( ) 12.在骨骼肌兴奋收缩过程中，横桥与Ca2＋结合，牵动细肌丝向M线滑行。 ( ) 13.肌肉不完全强直收缩的特点是，每次新收缩的收缩期都出现在前一次收缩的舒张过程中。( )
以下为陆江新编著的书稿《延命水》笫三章的1.2节 三：细胞膜水通道、糖脂病与微循环的奥秘 1、膜通道的科学发现对祛除糖脂病的重大意义 各种生物包括人类在内都是由细胞组成的。一个人体上的细胞数目至少一千亿个，不同的细胞联合运作形成一个精密的系统。细胞通过膜通道将有用的物质不断被运进来，废物被不断运出去。早在一百多年前，人们就猜测细胞这一微小城镇的城墙中存在着很多“城门”，它们只允许特定的分子或离子出入。生物的主要组成成分是水溶液，水占人体重量约70%。生物体内的水溶液主要由水分子和各种离子组成。它们在细胞膜通道中的进进出出可以实现细胞的很多生物性功能。生物的细胞以双层脂质膜与外界隔离。此双层脂质膜通常阻断水、离子与其它极性分子之间的通透，这些分子需要迅速且选择性地通过细胞膜上水通道、糖通道、脂通道和离子通道。这些通道与人体患糖脂病有什么关系呢？ 什么是糖脂病？糖脂病是世界卫生组织对三高四病的统称。三高即高血脂、高血黏、高血糖，四病是高血压病、冠心病、脑中风、糖尿病。据世界卫生组织统计，全世界约十亿人患糖脂病，中老年人约50%死于糖脂病。而我国60%以上的中老年人死于糖脂病。糖脂病危害巨大，病因是长期较多地摄入主食肉食，超过了自身的需要，患者可能数病并发。糖脂病患者首先病在细胞内糖类脂类过多，不能正常地代谢，所以医学上也称代谢紊乱征。 美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农经过研究证明，代谢紊乱的患
者是由于细胞的糖脂通道和闸门受到损伤，糖类脂类物质不能正常地进出细胞，才使糖脂代谢发生紊乱，从而形成糖脂病。这两位科学家荣获2003年诺贝尔化学奖。糖脂病引起血液和血管病变，动脉中易沉积脂质，形成动脉粥样硬化，动脉内腔逐渐狭窄，血难流通，使器官供血不足。 美国科学家彼得·阿格雷罗德里克·麦金农 细胞糖脂通道的发现，揭示了糖脂病的致病根源，破译了根治糖脂病的关键密码，开辟了防治糖脂病的新纪元。人们可能为科学防治糖脂病找到新方法，开辟新途径，使糖脂病的根治成为可能。这个重大发现开启了细菌与植物和哺乳动物水通道的生物化学、生理学和遗传学研究之门。据最新消息，目前有的国家正在研究开发药物，以求打开细胞的糖脂通道，从根源上防治糖脂病，让人类免受心脑血管病之害。对细胞膜的研究不仅有助于理解基本的生命进程，而且对我们了解许多疾病具有重要意义。[注9] [注10]
细胞膜的结构及功能 一、教材分析 高中生物必修1第二章第一节中“细胞膜的结构和功能”的内容是细胞知识的重要组成部分，本节内容要求学生通过细胞膜的亚显微结构的学习，认识细胞膜的化学组成，理解细胞膜结构和功能相适应的关系，为进一步学习物质的跨膜运输打基础。是在对前面“细胞的元素和化合物”学习的基础上进行的学习，同时也为后面学习细胞的结构和功能、新陈代谢、物质出入细胞、物质代谢、生物膜系统等内容作铺垫。所以本节内容起到承上启下的桥梁作用。 二、教学目标 1、知识目标： （1）说出细胞膜的化学成分和结构； （2）说出细胞膜有哪些重要功能； （3）说出细胞膜的“结构特性”和“功能特性”。 2、能力目标： 认识细胞膜的结构示意图，清楚细胞膜结构的功能特点。 三、教学重点 1、细胞膜的成分与结构特点：磷脂双分子层、蛋白质、糖类； 2、细胞膜的功能：物质交换、细胞识别、分泌、排泄、免疫。 四、教学难点 1、细胞膜上脂质和蛋白质都是运动的； 2、细胞膜怎样进行自由扩散和主动运输。 五、教学方法 讲解式教学法，融合直观教学法和讨论法等多种教学方法配合进行教学。 六、教学内容 1、导入 上节课我们学习了细胞的元素和化学组成，我们说了细胞是由哪几种元素组成的？首先是大量元素，有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等；然后是微量元素，有Fe、Cu、Zn、B、Mn 、Mo等，其中讲到C是细胞最基本的元素；接下来讲的是生物界和非生物界的统一性和差异性，他们的统一性是说生物界中的元素在非生物界里都有，而非生物界中的元素在生物界里也都有，差异性是说生物界和非生物界中的元素含量有很大的差异；最后我们将了组成细胞的化合物：有无机化合物和有机化合物，无机化合物有水、无机盐，有机化合物有糖类、脂质、蛋白质、核酸。那么，今天我们就来讲由化合物组成的细胞的结构和由结构决定的功能。说到细胞的结构，首先来看细胞的结构是什么，细胞由细胞膜、细胞质、细胞核组成，其中一些还有细胞壁，比如，植物细胞。所以我们先讲细胞膜的结构和功能。下面同学们用两分钟的时间看一下课本上“细胞的结构和功能”这节的内容，然后解决以下三个问题：1、细胞膜的元素和化合物组成是什么？2、细胞膜的结构是什么？3、细胞膜的功能是什么？ 板书课题：细胞膜的结构和功能 好的，时间差不多了，现在我们来看一下刚才说的问题：1、细胞膜的元素和化合物组成是什么？2、细胞膜的结构是什么？3、细胞膜的功能是什么？今天我们就是围绕这三个问题来讲细胞膜的结构和工能。下面我们开始学习。首先，我们一起来看一下细胞膜的成分。
PAR辐射仪的功能特点及技术参数 太阳辐射中能被绿色植物用来进行光合作用的那部分能量成为光合有效辐射,简称PAR。该有效辐射波长范围大致为300-800纳米范围内。它是植物最重要的能量来源，是形成生物量的基本能源，直接影响着植物的生长、发育、产量和产品质量。由此，光合有效辐射计的研发也就成了发展所需，光量子计的生产，提高了农业、林业等研究和生产部门进行光合有效辐射的测量的效率，使得光量子测定变得非常方便。 托普云农PAR辐射仪/光合有效辐射/光合有效辐射记录仪具有GPS定位功能，小巧美观便于携带，一键式切换，可以手动记录也可脱离电脑随时设置采样间隔，自动记录数据并存储。 PAR辐射仪|光合有效辐射计|光合有效辐射记录仪技术参数： 量程范围：0～2,700μmol m-2 s-1 （400～700nm） 线性度：全量程±1% 分辨率：1μmol m-2 s-1 记录容量：主机可存3万条，标配4G内存卡可无限存储 记录时间间隔：5分到99小时 工作电源：3.7V锂电池供电 光谱响应：带宽：400～700nm 稳定性：变化小于±2%/年 电源：5号电池5节、9V/2A电源适配器
重量：140 g 紫外红外响应：0.5% PAR辐射仪|光合有效辐射计|光合有效辐射记录仪功能特点： 光合有效辐射计手持机功能： 1、小巧美观便于携带，轻触式按键，大屏幕点阵式液晶显示，全中文菜单操作。 2、采集设置：在无人看守的情况下使用，可设置定时采集，也可手动采集。自动记录数据并存储。 3、交直流两用，内置锂电池供电：3.7v4Ah锂电池，具有充电保护、电压过低提示功能。也可长时间放置记录地点。 4、带GPS定位功能，可实时显示采集点经纬度并保存。（选配） 5、带语音播报功能，可对超限值进行语音报警设置，对超标的参数实时普通话语音播报，亦可直接播报出实时的环境参数值。 6、数据保存功能强大，设备内部Flash可存储最近3万条数据，标配4G 内存卡可无限存储，亦可与Flash中数据同时存储。 7、既可在主机上查看数据，也可导入计算机进行查看。 8、意外断电后，已保存在主机里的数据不丢失。 9、探头具有一致性，主机可通过集线器接入不同类型的传感器，互不影响精度。 10、将传感器插入主机后便可手动搜索到多种不同类别的传感器（类似于U 盘和电脑相联接能自动感应）。 11、仪器具有32通道同时检测的扩展功能，可以实现多点同步检测，可按需要自行组合。 12、有线RS485通讯，传感器通讯电缆最远可以达到100米 13、低功耗设计，增加系统监控和保护措施，防止电源短路或外部干扰而损坏，避免系统死机。
太阳辐射的特性 昼夜是由于地球自转而产生的，而季节是由于地球的自转轴与地球围绕太阳公转的轨道的转轴呈23°27′的夹角而产生的。地球每天绕着通过它本身南极和北极的“地轴” 自西向东自转一周。每转一周为一昼夜，所以地球每小时自转15°。地球除自转外还循偏心率很小的椭圆轨道每年绕太阳运行一周。地球自转轴与公转轨道面的法线始终成23．5°。地球公转时自转轴的方向不变，总是指向地球的北极。因此地球处于运行轨道的不同位置时，太阳光投射到地球上的方向也就不同，于是形成了地球上的四季变化（见下图）。每天中午时分，太阳的高度总是最高。在热带低纬度地区（即在赤道南北纬度23°27′之间的地区），一年中太阳有两次垂直入射，在较高纬度地区，太阳总是靠近赤道方向。在北极和南极地区（在南北半球大于90°~23°27′），冬季太阳低于地平线的时间长，而夏季则高于地平线的时间 长。 由于地球以椭圆形轨道绕太阳运行，因此太阳与地球之间的距离不是一个常数，而且一年里每天的日地距离也不一样。众所周知，某一点的辐射强度与距辐射源的距离的平方成反比，这意味着地球大气上方的太阳辐射强度会随日地间距离不同而异。然而，由于日地间距离太大（平均距离为1.5 x 108km），所以地球大气层外的太阳辐射强度几乎是一个常数。因此人们就采用所谓“太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射强度。它是指平均日地距离时，在地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位表面积上所接受的太阳辐射能。近年来通过各种先进手段测得的太阳常数的标准值为1353w／m2。一年中由于日地距离的变化所引起太阳辐射强度的变化不超过上3.4％。 2.2 到达地面的太阳辐射 太阳照射到地平面上的辐射或称“日射”由两部分组成——直达日射和漫射日射。太阳辐射穿过大气层而到达地面时，由于大气中空气分子、水蒸气和尘埃等对太阳辐射的吸收、反射和散射，不仅使辐射强度减弱，还会改变辐射的方向和辐射的光谱分布。因此实际到达地面的太阳辐射通常是由直射和漫射两部分组成。直射是指直接来自太阳其辐射方向不发生改变的辐射；漫射则是被大气反射和散射后方向发生了改变的太阳辐射，它由三部分组成：太阳周围的散射（太阳表面周围的天空亮光），地平圈散射（地平圈周围的天空亮光或暗光），及其他的天空散射辐射。另外，非水平面也接收来自地面的反射辐射。直达日射、漫射日射和反射日射的总和即为总日射或环球日射。可以依靠透镜或反射器来聚焦直达日射。如果聚光率很高，就可获得高能量密度，但却损耗了漫射日射。如果聚光率较低，也可以对部分太阳周围的漫射日射进行聚光。漫射日射的变化范围很大，当天空晴朗无云时，漫射日射为总日射的10％。但当天空乌云密布见不到太阳时，总日射则等于漫射日射。因此聚式收集器采集的能量通常要比非聚式收集器采集的能量少得多。反射日射一般都很弱，但当地面有冰雪覆盖时，垂直面上的反射日射可达总日射的40％。 到达地面的太阳辐射主要受大气层厚度的影响。大气层越厚，对太阳辐射的吸收、反射和散射就越严重，到达地面的太阳辐射就越少。此外大气的状况和大气的质量对到达地面的太阳辐射也有影响。显然太阳辐射穿过大气层的路径长短与太阳辐射的方向有关。参看下图，A为地球海平面上的一点，当太阳在天顶位置S时，太阳辐射穿过大气层到达A点的路径为OA。城阳位于S点时，其穿过大气层到达A 点的路径则为0A。 O，A与 OA之比就称之为“大气质量”。它表示太阳辐射穿过地球大气的路径与太阳在天顶方向垂直入射时的路径之比，通常以符号m表示，并设定标准大气压和O℃时海平面上太阳垂
辐射换热思考题解答 1．什么叫黑体在辐射换热中为什么要引入这一概念 答：吸收比1 α的物体叫做黑体，黑体是一个理想化的物体，黑体辐射的特性反映了物 = 体辐射在波长、温度和方向上的变化规律，这为研究实际物体的辐射提供了理论依据和简化分析基础。 2．温度均匀的空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性，那么空腔内部的辐射是否也是黑体辐射 答：空间内壁壁面不一定是黑体辐射，之所以小孔呈现出黑体特性，是因为辐射在空腔内经历了很多次吸收和反射过程，使离开小孔的能量微乎其微。 3．试说明，为什么在定义辐射力时要加上“半球空间”和“全波长”的说明 答：因为辐射表面半球空间每一立体角都有来自辐射面的辐射能，而辐射能的形式有各个不同波长。全辐射必须包括表面辐射出去的全部能量，所以要加上“半球空间”和“全部波长”的说明。 E的单位中“m3”代表什么4．黑体的辐射能按波长是怎样分布的光谱辐射力 λ,b 答：黑体辐射能按波长的分布服从普朗克定律，光谱辐射力单位中分母“m3”代表了单位面积m2和单位波长m的意思。 5．黑体的辐射能按空间方向是怎样分布定向辐射强度与空间方向无关是否意味着黑体的辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的 答：黑体辐射能按空间方向分布服从兰贝特定律。定向辐射强度与空间方向无关并不意味着黑体辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的，因为辐射强度是指单位可见面积的辐射能，在不同方向，可见面积是不同的，即定向辐射力是不同的。 6．什么叫光谱吸收比在不同光源的照耀下，物体常呈现不同的颜色，如何解释 答：所谓光谱吸收比，是指物体对某一波长投入辐射的吸收份额，物体的颜色是物体对光源某种波长光波的强烈反射，不同光源的光谱不同，所以物体呈现不同颜色。 7．对于一般物体，吸收比等于发射率在什么条件下成立 答：任何物体在与黑体处于热平衡的条件下，对来自黑体辐射的吸收比等于同温度下该物体的发射率。 8．说明灰体的定义以及引入灰体的简化对工程辐射换热计算的意义。 答：光谱吸收比与波长无关的物体叫做灰体，灰体的吸收比恒等于同温度下的发射率，把实际物体当做灰体如理，可以不必考虑投入辐射的特性，将大大简化辐射换热的计算。 α与波长的关系如图所示，试估计这两种材料的发射9．已知材料A、B的光谱吸收比) (λ 率ε随温度变化的特性，并说明理由。
细胞膜上的水通道蛋白 作者：Marokko 摘要： 物质的跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一。主要分为被动运输，主动运输，胞吞作用及胞吐作用。但是事实上细胞的物质转运过程中，透过脂双层的简单扩散现象很少，绝大多数情况下，物质是通过载体或者通道来转运的。离子、葡萄糖、核苷酸等物质有的是通过质膜上的运输蛋白的协助，按浓度梯度扩散进入质膜的，有的则是通过主动运输的方式进行转运。而维持细胞之间的跨膜运输的膜转运蛋白则主要分为载体蛋白与通道蛋白。其中通道蛋白(channel protein)是跨膜的亲水性通道,允许适当大小的离子顺浓度梯度通过,故又称离子通道。有些通道蛋白长期开放,如钾泄漏通道;有些通道蛋白平时处于关闭状态,仅在特定刺激下才打开,又称为门通道(gated channel).而水扩散通过人工膜的速率很低,所以人们推测膜上有水通道.1991年Agre发现第一个水通道蛋白CHIP28 (28 KD )，目前在人类细胞中已发现的此类蛋白至少有11种,被命名为水通道蛋白（Aquaporin,AQP)。水通道蛋白广泛存在于生物体中的各组织部位，影响着生物机体水代谢的过程。随着分子生物学技术的进步，对水通道蛋白的基础研究已经比较深入和成熟。目的可以利用水通道蛋白研究的基础成果，阐释临床水代谢障碍类疾病的发病机理提供可能的解决思路。 关键词： 跨膜运输，通道蛋白，水通道蛋白 正文： 包括人类在内的大多数生物都是由细胞组成的。单个细胞就像一个由城墙围起来的微小城镇，有用的物质不断被运进来，废物被不断运出去。早在100多年前，人们就猜测细胞这一微小城镇的城墙中存在着很多“城门”，它们只允许特
生物膜离子通道 生物膜离子通道示意图 生物膜离子通道（ion channels of biomembrane）是各种无机离子跨膜被动运输的通路。生物膜对无机离子的跨膜运输有被动运输（顺离子浓度梯度）和主动运输（逆离子浓度梯度）两种方式。被动运输的通路称离子通道，主动运输的离子载体称为离子泵。生物膜对离子的通透性与多种生命活动过程密切相关。例如，感受器电位的发生，神经兴奋与传导和中枢神经系统的调控功能，心脏搏动，平滑肌蠕动，骨骼肌收缩，激素分泌，光合作用和氧化磷酸化过程中跨膜质子梯度的形成等。
细胞膜离子通道 细胞膜上离子通道的功能，除了可以调节细胞内外的渗透压，也是维持细胞膜电位的重要分子，而神经细胞要进行讯号传导，便是靠离子的进出以造成膜电位的变化。虽然科学家对于细胞膜上离子通道已有相当程度的了解，对于离子通道所具有的特殊选择性，也从能蛋白质的结构大略获得解释，但是一直缺乏一套完整详细的分子作用机制。原因是，要做出膜蛋白三维结构的高解析度影像，非常不容易。1998年，麦金农做出了链霉菌的离子通道蛋白质KcsA的高解析三维结构影像，并首度从原子层次去了解离子通道的作用方式。KcsA离子通道中有一种“滤嘴”，能让钾离子（K+）通过，却不允许同族元素中体积更小的钠离子（Na+）通过，这令科学家百思不得其解。但是麦金农根据KcsA的立体结构，发现离子通道中“滤嘴”边上的四个氧原子的位置，恰好跟钾离子在水溶液中的情况一样，亦即滤嘴边上的氧与水分子的氧距离相同，所以钾离子能够安然通过通道，一如在水中一样；但钠离子尺寸较小，无法顺利接上滤嘴边上的四个氧原子，因此只能留在水溶液，而无法轻易穿过通道。而离子通道的开关会受到细胞的控制，麦金农发现，离子通道的底部有个闸门，当离子通道接收到特定的讯号，离子通道蛋白质结构便会发生改变，因此造成闸门的开关。麦金农对于钾离子通道的结构与作用机制的研究，是生物化学、生物物理等领域的一大突破，也为神经疾病、肌肉与心脏疾病的新药物开发，指引了新的方向。 离子通道蛋白和载体蛋白的异同 相同点：化学本质均为蛋白质、分布均在细胞的膜结构中、都有控制特定物质跨膜运输的功能 不同点： 1.通道蛋白参与的只是被动运输,在运输过程中并不与被运输的分子结合,也不会移动,并且是从高浓度向低浓度运输,所以运输时不消耗能量。 2.载体蛋白参与的有主动运输和协助扩散，在运输过程中与相应的分子结合，并且会移动。在主动运输过程中由低浓度侧向高浓度运动，且消耗代谢能量；在协助扩散过程中，由高浓度侧向低浓度侧运动，不消耗代谢能。（注;协助扩散也属于被动运输）
有趣的生物文章 2003年諾貝爾化學獎：細胞膜通道之謎 (1) 識癌症 (6) 抗病毒的戰爭 (10) 以毒攻毒！科學家從牛痘找到靈感，來對付要命的西尼羅病毒了！ (15) 睡眠的迷人世界 (17) 2003年諾貝爾化學獎：細胞膜通道之謎 獲獎者： 阿格雷（Peter Agre），美國約翰霍普金斯大學醫學院，美國人 麥金農（Roderick MacKinnon），美國洛克斐勒大學霍華休斯醫學研究中心，美國人 報導／張孟媛 2003年的諾貝爾化學獎，頒給了兩位美國科學家：約翰霍普金斯大學醫學院的阿格雷（Peter Agre）與洛克斐勒大學霍華休斯醫學研究中心的麥金農（Roderick MacKinnon）。他們獲獎的研究都與細胞膜上的通道有關，瑞典皇家科學院在10月8日發佈的新聞稿中指出，阿格雷是因為「發現水通道」與麥金農「在離子通
道的結構與機制上的研究」，而共享今年的諾貝爾化學獎。 神秘水通道終於現身 生命現象與水脫不了關係。與生命有關的一切生理、生化反應，都是在水中發生的。當細胞以雙層磷脂質組成的細胞膜隔出內外，阻絕了水與離子的通透，如何維持細胞膜內外滲透壓的平衡，就變得非常重要了。因為如果細胞裡的水太多（或離子濃度太低），細胞會被撐破，如果細胞裡的水太少（或離子濃度太高），細胞會變得乾癟，生化反應無法順暢進行。 長久以來，科學家便知道細胞膜上有一些蛋白質，負責細胞內外物質的通透，這些蛋白質可以說是細胞膜上的密道，能夠選擇性地讓細胞內外的物質進行交換。有些通道只是進行單純的流量管制，而有些物質的進出，因為要對抗濃度上的差異（滲透壓），則需要消耗能量（例如鈉離子與鉀離子的通交換通道，便會消耗ATP）。然而，水分子如何進出細胞，則一直是個謎。 1988年，阿格雷成功從紅血球分離出一種膜蛋白，在經過多種分析、蛋白質定序與該蛋白質cDNA的定序後，他確定這就是大家尋覓已久的水通道。阿格雷將之命名為“aquaporin”，意即「水孔」。到了2000年，阿格雷與其他的研究團隊合作，做出了aquaporin蛋白質三維結構的高解析度影像，使他們得以進一步
《细胞膜——系统的边界》教学设计 ——依托生动的经典实验资料，创设探究情景，激发学生兴趣 一、设计思路 充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用，通过教师提供的研究材料，引导学生进行科学思维，启发学生用已知去探究未知，并对自己的探究结果加以归纳总结，最终促进学生透彻理解细胞膜的成分和功能，并运用有关知识去解决实际问题。为此，教学中依托生动的经典实验资料，创设探究情景，激发学生兴趣。 教学目标 知识目标 简述细胞膜的成分和功能。 能力目标 （1）探讨问题并分析实验结果，养成科学探究的能力。 （2）尝试制备细胞膜的实验，体验制备细胞膜的方法。 情感目标 （1）认同细胞膜作为系统的边界，对于细胞这个生命系统的重要意义。 （2）通过对细胞膜结构和功能的学习，认同生物体结构与功能相统一的观点。 三、教学重点和难点 1.教学重点 （1）细胞膜的成分和功能。 （2）细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。 2.教学难点 （1）用哺乳动物红细胞制备细胞膜的方法。 （2）形象的理解细胞膜的功能，体会细胞膜作为细胞这个生命系统的边界的意义。 四、课前准备 1.实验用品：烧杯、浓盐酸、淸水、培养皿、银子、大白豆（淸水浸泡和淸水浸泡后煮熟）、红色玫瑰花瓣、稀释20倍的红墨水、展示台等 2.生物课外兴趣小组的实验汇报视频
（2 ）控制物质进岀细胞 （3）进行细胞间的信息交流 实验2 分组实验、观察、 分析。 阅读教材结合已有 知识思考回答。 实验小组的同学 培养学生动手 实验的能力；探 讨问题并分析 实验结果，养成 科学探究的能 力。 利用演示文稿 中的图片和动 画来形象地说 明问题
学科：生物 教学内容：细胞膜的结构和功能 【学习目标】 1．理解细胞膜的化学成分、分子结构以及流动性的结构特点。 2．理解细胞膜的主要功能、物质出入膜的两种方式及功能特点。 3．建立细胞膜的结构模型，了解细胞膜的其他功能。 4．能用膜的流动性、选择透过性等特点进行分析和解释相关的现象。 【学习障碍】 1．理解障碍 如何理解细胞膜的结构以及结构特点；如何理解膜的结构与功能之间的关系；如何理解膜的结构特点与功能特性之间的联系。 2．解题障碍 用膜的结构特点以及膜的选择透过性的原理去分析解释有关细胞的融合、物质出入细胞(包括内吞与外排、主动运输等)等相关的生命现象。 【学习策略】 1．理解障碍的突破 (1)用“模型法”理解细胞膜的结构。 生命是物质的，生命活动需要一定的结构来保障，因此，学习过程中经常会遇到生物体的结构问题，尤其是更微观层次上的结构，这就要求学习者能将微观问题转变成宏观的问题，而建立一个简单、直观的模型来辅助，为思维创建一些支点，是解决此类问题的有效方法之一。这就是所谓的“模型法”。如下图。 在细胞膜中每一个磷脂分子头部因含有磷酸和碱基，极性强，是亲水性的；尾部的碳氢链为非极性的，具疏水性。如通过实验将磷脂加入水中，在一定浓度下，磷脂分子相互聚集，亲水性的极性头部朝向水相，而疏水的非极性尾部则避开水向内聚集，从而形成微小的球形
磷脂分子团。若继续用超声波处理，则形成不易溶于水且在水相对稳定存在的磷脂双分子层结构。因此，膜中的磷脂分子正如模型中的那样排列。而磷脂分子的这种性质对于构成稳定的膜结构具有重要意义。 从模型中还可以看出，磷脂双分子层是细胞膜的主要结构支架；膜蛋白为球蛋白，分布于磷脂双分子层表面或嵌入磷脂分子中，有的甚至横跨整个磷脂双分子层；组成细胞膜的各种成分在膜中的分布是不均匀的，即具有不对称性。例如：膜蛋白在磷脂双分子层中不对称地、不同程度地嵌入磷脂双分子层中或分布于膜表面。同时不同部位膜蛋白的种类和数量也不同；另外，细胞膜上的糖被只存在于膜外表面，与外层蛋白质结合形成糖蛋白。所以，糖类在细胞膜中的分布具有显著的不对称性。这些特点对于膜的功能的实现具有更直接的意义。 [例1]根据细胞膜的化学成分和结构特点，分析下列材料并回答有关问题： (1)1895年Overton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有_________。 (2)1925年Gorter Grendel用丙酮提取红细胞膜的类脂，并将它在空气、水界面上展开时，这个单层分子的面积相当于原来红细胞表面积的两倍。由此可以认为细胞膜由_______________组成。 解析：用“联想对照法”来解。 答案：(1)脂质分子(2)两层磷脂分子 点评：此题以考查细胞膜的结构和功能为线索，兼学科内综合及跨学科知识于一体。取材于书外，回答的内容却在书内，即“题在书外，理在书内”，是一道科技含量高，分析推理较强的试题。 (2)用“借比法”理解膜的结构特点。 “借比法”就是把难于想象或很抽象的生物学内容，通过借助我们所熟知的一些事例或现象进行比喻，以达到对问题真正理解的一种科学思维方法。 根据细胞膜的结构，巧妙地利用“借比法”帮助理解。细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。膜的流动性是细胞膜结构的基本特征之一，同时也是细胞膜表现其正常功能的必要条件。膜的流动性是指膜结构分子的运动性，它包括膜磷脂分子的运动和膜蛋白的运动。我们可以联想细胞就好比地球，假设地球上没有陆地而全被大海所覆盖，那么磷脂双分子层就好比海水，蛋白质分子就好比海上的各种船只，它们都是可以运动的，这样就很容易理解细胞膜的结构特点——具有一定的流动性。 (3)用“结构与功能相统一”的观点去理解细胞膜的结构与功能之间的关系、结构特点与功能特性之间的联系。 结构与功能相统一的观点包括两层意思：一是有一定的结构就必然有与之相对应的功能存在；二是任何功能都需要有一定的结构来完成。 细胞膜的基本结构是：①由磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架，这种结构的存在就必然有与之相对应的功能存在——脂溶性物质能够以自由扩散的方式优先通过膜，其他不带电荷的小分子也可以以自由扩散的方式通过膜。②在磷脂双分子层中，镶嵌有蛋白质分子，这一结构的存在，也必然有与之相对应的功能存在——蛋白质可以作为物质运输的载体，从而使膜具有主动运输的功能；糖被的存在，与细胞保护、润滑、识别等功能有关。因此，细胞膜的结构使其具有保护、物质交换、识别、分泌、排泄、免疫等功能；而细胞膜的以上这些生理功能的实现必定有一定的结构来完成，这就是细胞膜磷脂双分子层。 细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，细胞膜的功能特性是具有选择透过性，这是两个不同而又有联系的概念。膜的流动性的存在，就既可使膜中各种成分按需要调整其组合分布而利于控制物质进出细胞，又能使细胞经受一定程度的变形不至破裂而具有了保护细胞内
辐射换热思考题解答 1．什么叫黑体？在辐射换热中为什么要引入这一概念？ 答：吸收比1 α的物体叫做黑体，黑体是一个理想化的物体，黑体辐射的特性反映了物 = 体辐射在波长、温度和方向上的变化规律，这为研究实际物体的辐射提供了理论依据和简化分析基础。 2．温度均匀的空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性，那么空腔内部的辐射是否也是黑体辐射？ 答：空间内壁壁面不一定是黑体辐射，之所以小孔呈现出黑体特性，是因为辐射在空腔内经历了很多次吸收和反射过程，使离开小孔的能量微乎其微。 3．试说明，为什么在定义辐射力时要加上“半球空间”和“全波长”的说明？ 答：因为辐射表面半球空间每一立体角都有来自辐射面的辐射能，而辐射能的形式有各个不同波长。全辐射必须包括表面辐射出去的全部能量，所以要加上“半球空间”和“全部波长”的说明。 E的单位中“m3”代表什么？ 4．黑体的辐射能按波长是怎样分布的？光谱辐射力 λ,b 答：黑体辐射能按波长的分布服从普朗克定律，光谱辐射力单位中分母“m3”代表了单位面积m2和单位波长m的意思。 5．黑体的辐射能按空间方向是怎样分布？定向辐射强度与空间方向无关是否意味着黑体的辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的？ 答：黑体辐射能按空间方向分布服从兰贝特定律。定向辐射强度与空间方向无关并不意味着黑体辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的，因为辐射强度是指单位可见面积的辐射能，在不同方向，可见面积是不同的，即定向辐射力是不同的。 6．什么叫光谱吸收比？在不同光源的照耀下，物体常呈现不同的颜色，如何解释？ 答：所谓光谱吸收比，是指物体对某一波长投入辐射的吸收份额，物体的颜色是物体对光源某种波长光波的强烈反射，不同光源的光谱不同，所以物体呈现不同颜色。 7．对于一般物体，吸收比等于发射率在什么条件下成立？ 答：任何物体在与黑体处于热平衡的条件下，对来自黑体辐射的吸收比等于同温度下该物体的发射率。 8．说明灰体的定义以及引入灰体的简化对工程辐射换热计算的意义。 答：光谱吸收比与波长无关的物体叫做灰体，灰体的吸收比恒等于同温度下的发射率，把实际物体当做灰体如理，可以不必考虑投入辐射的特性，将大大简化辐射换热的计算。 α与波长的关系如图所示，试估计这两种材料的发射9．已知材料A、B的光谱吸收比) (λ 率ε随温度变化的特性，并说明理由。
第27卷 第1期 核 技 术 V ol. 27, No.1 2004年1月 NUCLEAR TECHNIQUES January 2004 —————————————— 第一作者：闫晓辉，女，1978年1月出生，复旦大学在读硕士研究生，凝聚态物理专业 通讯作者：张新夷 收稿日期：2003-12-22 细胞膜通道与同步辐射 闫晓辉1,2 田 亮1,2 张新夷1,2,3 1（复旦大学物理系 上海200433） 2（复旦大学同步辐射研究中心 上海200433） 3（复旦大学表面物理国家重点实验室 上海200433） 摘要 长期以来很多科学家致力于研究物质，如水和离子是如何穿过细胞膜从而完成细胞内外物质交换的。1988年Peter Agre 第一次发现并描述了细胞膜水通道蛋白质的特性，Roderic MacKinnon 则在1998年阐明了离子通道的结构和机理，使我们可以从原子水平了解这些精美的蛋白质结构和运行机理。由于这两位科学家在细胞膜通道研究方面的卓越贡献，他们分享了2003年诺贝尔化学奖。在他们的研究中，基于同步辐射的蛋白质结构测定发挥了很关键的作用。 关键词 同步辐射，K +通道，水通道，三维结构，细胞膜 中图分类号 Q71, O434.19 世界上每一个生物体都是由细胞组成，人体就有成千上万多如星汉的细胞。但这些细胞不是简单的堆积，它们彼此之间存在着信息的交流，而成为复杂的有机整体，相互配合，完成一系列生理功能。例如肌肉的伸缩、大脑信号的传递都是由细胞间的信号交换和细胞内外物质和能量交换来协调完成的，它们的实现是一个复杂的过程，所以一直是科学家们探索的热点。 人们早就已经认识到水和其他物质，如K +、Na +、Ca 2+、Cl ?等离子能够经过一些孔道通过细胞壁，但是它们的结构和功能如何实现却一直不为人所知。1988年Peter Agre 第一次成功地分离出一 种膜蛋白CHIP28[1]， 分子量为28kDa （千道尔顿），大约一年多以后，他意识到这就是人们长期以来人们一直在寻找的水分子通道（Water channel ，以下简称水通道），他把这种水通道蛋白质命名为aquaporin ，后来人们就用AQPs 来命名水通道家族中的每一个成员，CHIP28即被叫做AQP1，从此打开了对水通道生物化学、生理和基因方面的全面研究。 2000年Agre 公布了他和他的同事应用场发射电子源的电子衍射方法得到AQP1水通道电子衍射图，为了减少辐射损伤和收集大量的数据，他们同时应用了He 冷却的电镜来协助提高分辨率，最后 他们得到了分辨率3.8?的电子密度图[2]， 就在同时另一位科学家Robert M. Stroud 和他的同事在 Lawrence Berkeley 国家实验室的Advanced Light Source （简称ALS ），用同步辐射X 衍射的方法得到了一种和水通道具有相似结构的甘油通道GlpF 分辨率为2.2?的电子密度图[3]。 关于膜蛋白离子通道的结构，是 Roderic MacKinnon 第一次得到的，他在美国Cornell 大学高能同步光源（Cornell High Energy Synchrotron Source ，简称CHESS ）通过X 射线衍射解出了一种称为KcsA 的K +通道（Potassium ion channel ）的原子结构，分辨率为3.2?[4]。他的这一研究成果震惊了整个科技界。水通道和K +通道的结构是理解这些通道功能如何实现的基础，证实并在原子水平解释了这些通道的特性，如选择性、开关性等。 Peter Agre 和Roderic MacKinnon 关于膜蛋白分子和离子通道的研究成果开创了化学、生物化学和生理学的一个崭新的研究领域。2003年的诺贝尔化学奖授予Peter Agre 和Roderic MacKinnon ，以表彰他们在探索细胞膜通道上做出的创造性贡献。图1是瑞典皇家科学院公布该奖时用的一张示意图[5]。这是1997年获得诺贝尔化学奖的ATP 合酶[6]三维结构后又一次和同步辐射有关而获得诺贝尔奖的重大成果，再一次显现了同步辐射在研究膜蛋白、病毒、核糖体等大分子结构上的优势。同步辐射光源的高通量，高准直以及波长连续可调的优点可以解决其它X 射线源在生物大分子结构研究上无法解决的问题[6]。 万方数据
中国医药报/2005年/7月/16日/第006版 医疗卫生 心肌细胞膜钾离子通道研究进展 聂松义 细胞膜在维持细胞稳态方面起着主要作用。心肌细胞膜中含有各种离子转运蛋白，包括多种钾离子通道。这些钾离子通道依靠和其他蛋白质的相互作用发挥正常功能和生理作用。Kv4.2钾离子通道（编码瞬时外向钾通道）和蛋白质KCHiP2具有相互作用。由加拿大McGill大学A.Shrier 教授第一次发现的KCHiP2增强Kv4.2表达需要和Kv4.2的羧基端直接作用的机制，引起与会专家的高度关注。Shrier教授介绍了他在心肌细胞膜钾离子通道方面的研究成果。 Shrier教授等研究人员采用膜片钳技术，免疫共沉淀、免疫组化和GST折叠式分析发现Kv4.2电流增加可能是Kv4.2表达加强及Kv4.2和KCHiP2相互作用增加通道稳定的结果。他们还发现一个新的心肌细胞膜蛋白组学特性和另一钾离子通道HERG通道（编码Ikr钾电流）。 心肌细胞膜富含蛋白质和离子通道，他们通过亚细胞分段分离技术，包括差异和密度梯度离心法及免疫分离法，纯化介于中层的成分，并采用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳和凝胶胰岛素消化液分离；使用串连的MS-MS光谱测定法鉴定多肽。在有或没有免疫提纯的情况下，他们发现600多种蛋白质有40%与细胞膜和伴随的细胞支架有关；大约65%和细胞信号，运输和细胞之间粘附相关。此外，他们还发现30种蛋白质尚无确定的功能。 据介绍，他们研究的第一阶段是进一步分析心肌细胞膜在病理情况下蛋白质的改变，包括局部缺血，心衰和糖尿病。在最近的研究中，他们用蛋白组学方法研究Kv4.2和HERG通道相互作用的配偶体。其方法是转染HA标记的HERG和Kv4.2到HL-1心肌细胞系。随后，他们用HA 抗体通过十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳，胰岛素消化和MS-MS光谱测定法使离子通道和伴随的蛋白质免疫沉淀。 如今他们在HERG分析方面获得了很大成功，已确定了50多种有可能的HERG相互作用的蛋白质，并发现是这种相互作用在通道运输、定位和调节中具有重要作用。这项研究最有启迪意义的是发现新的配偶体HERG通道，它可提供有关通道生成和调节方式的信息。 第1页共1页
第三章第一节细胞膜——系统的边界（教案） 一、教学目标 1．知识目标：简述细胞膜的成分和功能，解释细胞膜在维持细胞结构和功能中的重要作用。 2．能力目标：进行用哺乳动物红细胞制备细胞膜的实验，体验制备细胞膜的方法。 3．情感目标：认同细胞膜作为系统的边界，对于细胞这个生命系统的重要意义。 二、教学重点和难点 1．教学重点 （1）细胞膜的成分和功能 （2）理解细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义 2．教学难点 （1）用哺乳动物红细胞制备细胞膜的方法 （2）理解细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义 三、教学方法 讲授与学生讨论相结合、问题引导法、资料分析法 四、教学用具 多媒体视频、课件、教科书、黑板、粉笔 五、课时安排 1课时 六、教学过程 1、导入：有位专家这样说：“我确信哪怕一个最简单的细胞，也比现在设计出的任何智能电脑精巧！”他为什么会这样说呢？在前面的学习中，我们认识了细胞这个基本的生命系统的物质成分，我们可以将水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸物质机械地组装起来形成一个细胞吗？答案是否定的，细胞的各组分之间并不是简单的堆砌，而是通过形成结构和功能都密切联系的各基本结构，今天我们就进入第三章：细胞的基本结构的学习。 提问：我们学校的校园与校外环境是以什么作为界限呢？（自由发言） 师：细胞作为生命活动的基本单位，也有结构使细胞和外界隔绝开来，那就是细胞膜。我们首先进入第一节的学习（板书：细胞膜—系统的边界） 2、教学目标达成：对于细胞膜作为系统的边界，同学们有没有这方面的感性认识？也就是说你能不能列举出一些证据来证明细胞膜这个系统边界的存在？ S：直接借助光学显微镜、电子显微镜观察得到。