3.1细胞膜的结构和功能课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件聚焦细胞膜的功能、成分与结构探索及流动镶嵌模型，以台盼蓝染色的问题探讨导入，从功能切入，通过欧文顿、戈特等科学史资料引导学生探究成分和结构，形成“功能→成分→结构→模型”的学习支架，帮助构建知识脉络。 其亮点在于融合生命观念（结构与功能观）、科学思维（证据推理）和探究实践，通过人鼠细胞融合等经典实验案例，引导学生基于证据推导结论，课堂小结结构化呈现要点。学生能提升科学探究能力，教师可直接利用系统资料教学，提高效率。

第一节 细胞膜的结构和功能 第三章 细胞的基本结构 人教版 必修一 问题探讨 鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液，用它染色时，此细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。 活细胞的细胞膜具有选择透过性，染料台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，因此活细胞不被染色。死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜出入细胞，死细胞能被染成蓝色。 1、为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 2、据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？ 细胞膜作为细胞的边界具有控制物质进出细胞的功能。 台盼蓝染色法 用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞（放大200倍） 一、细胞膜的功能 1、将细胞与外界环境分隔开 的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它将 与 分隔开，产生了原始的细胞，并成为 的系统。 细胞膜保障了 的相对稳定。 膜 生命物质 外界环境 相对独立 细胞内部环境 原始海洋景观想象图 动物细胞结构图 3 一、细胞膜的功能 2、控制物质进出细胞 营养物质 氨基酸、无机盐、葡萄糖等 抗体、激素等 细胞合成并分泌 细胞代谢产生 废物 CO2、尿素等 不需要、有害物质 细菌、病毒等 × 核酸等有用成分 4 一、细胞膜的功能 2、控制物质进出细胞 营养物质 氨基酸、无机盐、葡萄糖等 抗体、激素等 细胞合成并分泌 细胞代谢产生 废物 CO2、尿素等 不需要、有害物质 细菌、病毒等 × 核酸等有用成分 细胞需要的 可以从外界进入细胞；细胞 ，或者 不容易进人细胞。 、 等物质在细胞内合成后，分泌到细胞外，细胞产生的废物也要排到细胞外；但是细胞内的 等重要成分却不会流失到细胞外。 细胞膜的控制作用是 ，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、病菌也能侵人细胞，使生物体患病。 营养物质 不需要 对细胞有害的物质 抗体 激素 核酸 相对的 5 一、细胞膜的功能 2、控制物质进出细胞 A. 代谢废物 B. 营养物质 C. 核酸 D. 灰尘、病菌等 a. 能进入细胞 c. 从细胞中排出 b. 不易进入细胞 d. 不会从细胞中流失 6 一、细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 7 一、细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 细胞分泌的 （如激素），随 到达全身各处，与__________的细胞膜表面的_______结合，将信息传递给__________。 化学物质 血液 靶细胞 受体 靶细胞 内分泌细胞 靶细胞 激素 血管 靶细胞 （1）物质传递：通过细胞分泌化学物质完成间接信息交流 8 一、细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 （2）接触传递：通过相邻两个细胞的细胞膜直接接触传递信息 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 相邻两个细胞的 接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞 。例如 ，精子和卵细胞之间的 和 。 细胞膜 识别 结合 9 一、细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 （3）通道传递：相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。 相邻两个细胞之间形成________，____________的物质通过通道进入另一个细胞。例如：高等植物细胞之间通过___________相互连接 ，也有信息交流的作用。 胞间连丝 携带信息 通道 10 一、细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 （3）通道传递：相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。 相邻两个细胞之间形成________，____________的物质通过通道进入另一个细胞。例如：高等植物细胞之间通过___________相互连接 ，也有信息交流的作用。 胞间连丝 携带信息 通道 11 一、细胞膜的功能 归纳总结 细胞膜的功能 将细胞与外界环境分隔开 控制物质进出细胞 进行细胞间的信息交流 保障了细胞内部环境的相对稳定 选择透过性、相对性 通过物质传递信息，间接交流 相邻两个细胞的细胞膜直接接触 相邻两个细胞直接形成通道 除此之外，细胞膜还有细胞识别、保护细胞、参与细胞的运动、分泌等功能 12 二、对细胞膜成分的探索 阅读资料，分析细胞膜的成分 资料一：1895年，欧文顿（E. Overton）用500多种化学物质，对植物细胞的通透性进行了上万次的实验，发现：细胞膜对不同物质的通透性不一样：溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质。不容易穿过细胞膜。 提出假说：细胞膜是由 组成的 脂质 不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质 细胞膜 13 二、对细胞膜成分的探索 阅读资料，分析细胞膜的成分 资料二：20世纪初，科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析，得知：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。磷脂的一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾，多个磷脂分子在水中总是自发的形成双分子层。 磷脂分子结构式 磷脂分子模式 极性基团 磷酸基 甘油 脂肪酸 亲水的头部 两个疏水的脂肪酸尾 磷脂分子示意图 亲水头部 疏水尾部 14 二、对细胞膜成分的探索 阅读资料，分析细胞膜的成分 资料三：1925年，两位荷兰科学家戈特（E. Gorter）和格伦德尔（F.Grendel）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，发现：单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。 空气 水 磷脂分子在空气—水界面呈单分子层分布 由此推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 15 二、对细胞膜成分的探索 细胞膜 外侧 内侧 思考：细胞膜的两侧都有水环境存在，在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？ 水环境 水环境 16 二、对细胞膜成分的探索 A：根据磷脂分子的特性，亲水性的头部朝向水一侧，疏水性的尾部聚集在一起，形成一种单层磷脂分子构成的稳定状态。 水环境 B：两层磷脂分子的亲水性头部分别朝向水一侧，疏水性的尾部紧紧地聚集在中间，形成一种双层磷脂分子构成的稳定状态。 17 二、对细胞膜成分的探索 阅读资料，分析细胞膜的成分 资料四：1935年，英国学者丹尼利（J. 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—水界面的表面张力。由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。 推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。 液体的表面张力：设想在液体表面任意画一条线，线两侧的液体之间的作用力是引力，它的作用是使液体表面绷紧，这种力叫表面张力。 18 二、对细胞膜成分的探索 对细胞膜成分的研究发现，细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的。此外，还有少量的糖类。其中脂质约占细胞膜总质量的50%，蛋白质约占40%，糖类占2%~10%。在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇。蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要的作用。 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量就越多。 19 二、对细胞膜成分的探索 讨论 1、最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取与检测？ 最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析得出的。 2、根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气—水界面上铺展成单分子层？科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层“这一结论的？ 因为磷脂分子的“头部”亲水,“尾部”疏水，所以在水一空气的界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，“尾部”则朝向空气的一面。科学家因测得从哺乳动物成熟的红细胞中提取的脂质，铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。 20 二、对细胞膜成分的探索 讨论 3、磷脂分子在水中能自发的形成双分子层，你如何解释这一现象？由此，你能否就细胞膜是由磷脂双分子层构成的原因作出分析？ 由于磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”，在水溶液中，朝向水的是“头部”，“尾部”受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时，磷脂分子的“尾部”相对排列在内侧，“头部”则分别朝向两侧水的环境，形成磷脂双分子层。细胞的内外环境都是水溶液，所以细胞膜磷脂分子的“头部”向着膜的内外两侧，而“尾部”相对排在内侧，形成磷脂双分子层。 21 二、对细胞膜成分的探索 讨论 4、如果将磷脂分子置于水—苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？ 如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，磷脂的“头部”将与水接触，“尾部”与苯接触，磷脂分子分布成单层。 苯 水 22 三、对细胞膜结构的探索 阅读资料，分析细胞膜的结构 资料五：1959年，罗伯特森（J. D. Robertson）在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，他结合其他科学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说：所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。他把细胞膜描述为静态的统一结构。 脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？ 23 三、对细胞膜结构的探索 阅读资料，分析细胞膜的结构 资料六：20世纪60年代以后，不少科学家对于细胞膜是静态的观点提出质疑：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都难以解释。 24 三、对细胞膜结构的探索 阅读资料，分析细胞膜的结构 资料七：1970年，科学家将小鼠细胞和人细胞融合，并用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人体细胞表面的蛋白质分子。这两种细胞刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光，在37℃下经过40min，两种颜色的荧光均匀分布。 表明：细胞膜具有流动性 25 三、对细胞膜结构的探索 阅读资料，分析细胞膜的结构 资料八：1972年辛格（S. J. Singer）和尼科尔森（G. Nicolson）提出流动镶嵌模型 26 三、对细胞膜结构的探索 科学方法 提出假说 细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。 27 四、流动镶嵌模型的基本内容 极性基团 磷酸基 甘油 亲水的头部 两个疏水的脂肪酸尾 脂肪酸 细胞外 细胞内 细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。 磷脂双分子层构成基本支架，内部是磷脂分子疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。 蛋白质分子镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在表面，有的部分或全部嵌入，有的贯穿于磷脂双分子层。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。 细胞膜具有流动性，构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。 28 四、流动镶嵌模型的基本内容 细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的 29 四、流动镶嵌模型的基本内容 糖蛋白 糖脂 糖被 磷脂双分子层 基本支架 细胞表面的识别、细胞间的信息传递等 镶嵌在表面 部分或全部嵌入 蛋白质分子 以不同形式镶嵌在磷脂双分子层中 镶在是指蛋白质部分附着于磷脂双分子层的表面（内侧或外侧）； 嵌入是指蛋白质部分或全部插入磷脂双分子层中，但未贯穿整个双分子层； 贯穿是指蛋白质贯穿整个磷脂双分子层，两端分别暴露于膜的内外两侧。 贯穿 30 课堂小结 细胞膜 功能 成分 结构： 将细胞与外界环境分隔开 控制物质进出细胞 进行细胞间的信息交流 脂质： 约占50%，磷脂最丰富，还有少量的胆固醇 蛋白质： 约占40% 糖类： 占2%~10% 流动镶嵌模型 磷脂双分子层是膜的基本支架 蛋白质分子镶嵌在磷脂双分子层中 具有流动性（结构特性） 选择透过性（功能特性） 小试牛刀 1、下列关于细胞膜功能的叙述，不正确的是（ ） 【解析】 A、细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能，细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构和功能有关，A正确； B、细胞是生物体结构和功能的基本单位，细胞间的信息交流保证了生物体作为完整的生命系统进行生命活动，B正确； C、细胞间直接接触只是细胞间进行信息交流的一种形式，植物细胞还可以通过形成通道（胞间连丝)交流信息等，C错误； D、细胞膜控制物质进出的功能是有一定限度的，细胞膜并不能把所有有害的物质都阻挡在细胞外，D正确。 C A.细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构和功能有关 B.细胞间的信息交流使生物体作为一个整体完成生命活动 C.相邻两个细胞的信息交流只能靠细胞间直接接触完成 D.细胞膜能控制物质进出细胞，但这种功能是相对的 小试牛刀 2、对细胞膜结构的探索经过了漫长的历程，下列叙述正确的是（ ） 【解析】 A、罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗一亮一暗的三层结构，他结合其他科学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说：所有的细胞膜都由蛋白质一脂质一蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子。两边的暗层是蛋白质分子，A错误； B、脂溶性物质更易通过细胞膜，表明细胞膜是由脂质组成的，而不能表明细胞膜由磷脂组成，B错误； C、人鼠细胞融合实验利用荧光标记了蛋白质，可以证明膜蛋白能够运动，没有直接证明膜上的脂质能够运动，C正确； D、提取细胞膜中的脂质，在空气和水的界面上会展成单层，面积是细胞膜面积的两倍，说明细胞膜是由双层磷脂分子构成，D错误。 C A.罗伯特森认为，细胞膜由脂质一蛋白质一脂质三层结构组成 B.脂溶性物质更易通过细胞膜，表明细胞膜是由磷脂组成的 C.人鼠细胞融合实验证明膜蛋白能够运动，没有直接证明膜上的脂质能够运动 D.提取细胞膜中的脂质，在空气和水的界面上会铺展成连续的两层 小试牛刀 3、下列关于细胞膜分子结构的说法中，错误的是（ ） 【解析】 A、磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架，A正确； B、只有细胞膜外表面有糖蛋白，内表面没有，B错误； C、细胞膜上的磷脂分子，大多数蛋白质分子是可以运动的，因此细胞膜具有一定的流动性，C正确； D、细胞膜上一些糖类分子与脂质或蛋白质分子结合分别形成糖脂或糖蛋白，这些糖类分子叫作糖被，D正确。 B A.细胞膜的基本支架是磷脂双分子层 B.细胞膜内外都有糖蛋白，但是它们的分布不是均匀对称的 C.细胞膜上的磷脂分子和大多数蛋白质都可以运动 D.细胞膜上一些脂质可以和多糖结合 小试牛刀 4、细胞膜的流动镶嵌模型如图所示，下列分析错误的是（ ） 【解析】 A、功能越复杂的细胞膜，其上物质②蛋白质的种类和数量越多，A正确； B、物质③是磷脂分子，其亲水性头部朝外，疏水性尾部朝内，B错误； C、据图，a侧含有糖蛋白，为细胞外侧，b侧为内侧，C正确； D、物质①是糖被，其与细胞表面的识别、细胞间信息交流（信息传递）等功能有密切关系，D正确。 B A.功能越复杂的细胞膜，其上物质②的种类和数量越多 B.物质③是磷脂分子，其亲水性头部朝内，疏水性尾部朝外 C.a侧为细胞外侧，b侧为细胞内侧 D.物质①是糖被，其与细胞识别、细胞间信息交流等有关 a b 课后作业 1、整理对细胞膜成分和结构的探索过程 2、完成课本练习与应用部分的习题 3、课下制作细胞膜模型，材料不限 Lavf58.20.100 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 $$