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，以国家、人体边界类比导入，通过资料分析活动引导学生概括功能，再沿科学史脉络探究成分与结构，构建“功能-成分-结构”逻辑学习支架。 其亮点是以科学史为主线，通过“提出假说-实验验证”（如戈特实验推论磷脂双分子层）培养科学思维，结合资料分析、模型构建活动落实探究实践，渗透结构与功能观。实例“人鼠细胞融合实验”助学生理解流动性，既培养学生科学探究能力，也为教师提供系统探究活动与科学史素材。

第1节 细胞膜的结构与功能 第三章 细胞的基本结构 今天这节课,我们就来学习细胞膜的结构和功能 系统的边界对系统的稳定至关重要 对于国家来说,有陆地、海域、领空的边界 对于人体来说,皮肤和粘膜是边界 对于细胞来说,它的边界是细胞膜,也叫质膜。 动物细胞亚显微结构模式图 植物细胞亚显微结构模式图 过渡语:细胞膜作为系统的边界,它在细胞的生命活动中起什么作用呢? 一、细胞膜的功能 原始生命起源于海洋,膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段,它将生命物质与外界环境分隔开,产生了原始的细胞,并成为相对独立的系统。 1.将细胞与外界环境分隔开 资料1 活动1:阅读以下资料,尝试概括出细胞膜的功能。 鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时,死细胞会被染成蓝色,而活细胞不会被染色。 2.控制物质进出细胞 一、细胞膜的功能 资料2 活动1:阅读以下资料,尝试概括出细胞膜的功能。 用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞(放大200倍) 死细胞 活细胞 控制物质进出细胞 细胞 营养物质(氨基酸、无机盐、葡萄糖等)、O2可以进入 代谢废物、尿素、CO2等可以出 分泌蛋白可以出 (抗体、激素等) 不需要、有害的物质不容易进入 (病菌、病毒) 注意:细胞膜的控制作用是相对的 胞内蛋白、核酸等重要成分不能出 一、细胞膜的功能 一、细胞膜的功能 洗苋菜过程中,水不会出现红色;而炒制苋菜过程中,水变成红色。 鱼类主要的生殖方式是卵生。雄鱼和雌鱼各自将精子与卵细胞排至水中,两者在水中结合形成受精卵。 3.进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 资料3 活动1:阅读以下资料,尝试概括出细胞膜的功能。 细胞间信息交流的方式举例: (1)通过细胞分泌的化学物质间接传递信息 一、细胞膜的功能 内分泌细胞分泌的信号分子(如激素),随血液到达全身各处,与靶细胞的细胞膜表面的受体结合,将信息传递给靶细胞。 内分泌细胞 靶细胞 激素 受体 靶细胞:接受信号分子的细胞 受体:靶细胞膜上与信号分子特异性结合的位点,一般为糖蛋白。 9 细胞间信息交流的方式举例: (2)相邻两个细胞的细胞膜接触直接传递信息 一、细胞膜的功能 相邻两个细胞的细胞膜接触,信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如精卵细胞的识别和结合。 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 靶细胞:接受信号分子的细胞 受体:靶细胞膜上与信号分子特异性结合的位点,一般为糖蛋白。 10 细胞间信息交流的方式举例: (3)相邻两个细胞间形成通道 一、细胞膜的功能 相邻两个细胞之间形成通道,信息物质通过通道进入另一个细胞。例如高等植物之间通过胞间连丝相互连接,进行信息交流。 胞间连丝 靶细胞:接受信号分子的细胞 受体:靶细胞膜上与信号分子特异性结合的位点,一般为糖蛋白。 11 思考:细胞膜的功能是由什么决定的? 细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。 小结:细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 细胞膜 非脂溶性物质 脂溶性物质 二、对细胞膜成分的探索 活动2:分析1895年欧文顿的实验,推测细胞膜的成分。 推论:细胞膜是由脂质组成的 相似相溶: 分子结构越相似的物质,越是容易相互溶解。 二、对细胞膜成分的探索 思考: 1.欧文顿认识到生物膜是由脂质组成的,是通过对实验现象的推理分析,还是通过膜成分的提取和鉴定? 2.在得出推论后,还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗? 二、对细胞膜成分的探索 1895,欧文顿实验 20世纪初,科学家制备纯净细胞膜并进行化学分析 细胞膜化学分析表明:脂质是组成细胞膜的成分,有磷脂和胆固醇,其中磷脂含量最多 二、对细胞膜成分的探索 磷脂分子的结构: 结构图 模型 示意图 亲水头部 疏水尾部 二、对细胞膜成分的探索 Q:细胞生活在怎样的环境中? 活动3:根据磷脂分子的特点,推测并画出磷脂分子在细胞膜上的排布方式 二、对细胞膜成分的探索 Q:细胞生活在怎样的环境中? 活动3:根据磷脂分子的特点,推测并画出磷脂分子在细胞膜上的排布方式 这只是我们提出的假说,这个假说一定成立吗?还需要经过实验的验证。 二、对细胞膜成分的探索 1895,欧文顿实验 20世纪初,科学家制备纯净细胞膜并进行化学分析 1925,戈特和格伦德尔实验 实验现象:S2 = 2S1 二、对细胞膜成分的探索 实验过程:从红细胞膜中提取脂质,在空气—水界面上铺成单分 子层,测得单层分子的面积恰为红细胞的表面积的2倍。 S1 S2 戈特和格伦德尔实验 推论:细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层。 有一些物质并不是脂溶性,但也能跨过细胞膜。细胞膜除了脂质以外,还有没有其他物质存在? 二、对细胞膜成分的探索 1895,欧文顿实验 20世纪初,科学家制备纯净细胞膜并进行化学分析 1925,戈特和格伦德尔实验 1935,丹尼利和戴维森实验 二、对细胞膜成分的探索 1935年,英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力,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,因此丹尼利和戴维森作如下推测: 丹尼利和戴维森实验 推论:细胞膜除含有脂质分子外,还可能附有蛋白质。 二、对细胞膜成分的探索 细胞类型 蛋白质(%) 磷脂(%) 固醇(%) 糖类等其他成分(%) 哺乳动物红细胞 49 33 10 8 玉米叶肉细胞 47 26 7 20 大肠杆菌 75 25 0 0 细胞膜主要是由蛋白质和脂质组成的,含有少量的糖类。 在组成细胞膜的脂质中,磷脂最丰富,动物细胞还有少量胆固醇。 功能越复杂的细胞膜,蛋白质种类与数量就越多。 活动4:分析下表数据,概括细胞膜成分的异同 脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢? 三、对细胞膜结构的探索 1895,欧文顿实验 20世纪初,对细胞膜进行化学分析 1925,戈特和格伦德尔实验 1935,丹尼利和戴维森实验 1959,罗伯特森提出模型假说 两层暗 一层亮 小资料: 电子显微镜下,样品密度低的部分透过的电子更多,在视野中显得较亮;反之则较暗。蛋白质分子的密度比磷脂分子密度高,因此蛋白质发暗,脂质发亮。 三、对细胞膜结构的探索 时间:1959年 人物:罗伯特森(J.D.Robertsen) 实验:在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构构成 提出假说: 生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成的静态统一结构。 三、对细胞膜结构的探索 细胞的生长与分裂 变形虫的摄食 受精时精卵细胞融合 白细胞追杀细菌 酵母菌的出芽生殖 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,那么很多现象,比如变形虫的摄食、白细胞追杀细菌、精卵细胞的融合等都将难以解释。 26 三、对细胞膜结构的探索 1895,欧文顿实验 20世纪初,对细胞膜进行化学分析 1925,戈特和格伦德尔实验 1935,丹尼利和戴维森实验 1959,罗伯特森提出模型假说 1970,人鼠细胞融合实验 人—鼠细胞融合实验 表明:细胞膜具有流动性 三、对细胞膜结构的探索 时间:1970年 实验: 将人和鼠的细胞膜表面蛋白质用不同荧光染料标记后,让两种细胞融合。 三、对细胞膜结构的探索 1895,欧文顿实验 20世纪初,对细胞膜进行化学分析 1925,戈特和格伦德尔实验 1935,丹尼利和戴维森实验 1959,罗伯特森提出模型假说 1970,人鼠细胞融合实验 1972,辛格和尼科尔森提出流动镶嵌模型 四、流动镶嵌模型的基本内容 1、细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质组成。 2、磷脂双分子层是膜的基本支架。其内部是磷脂分子的疏水端,水溶性分子或离子不能自由通过,具有屏障作用。 3、蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂分子中:有的镶在磷脂双分子层的表面,有的部分或者全部嵌入磷脂双分子层,有的贯穿整个磷脂双分子层。这些蛋白质在物质运输等方面有重要作用。 4、细胞膜不是静止不动的,而是具有流动性,主要表现为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。 四、流动镶嵌模型的基本内容 膜的基本支架 磷脂双分子层 镶、嵌、贯穿 蛋白质分子 生物膜的结构特性: 流动性 细胞间的识别、细胞间的信息传递 糖蛋白 四、流动镶嵌模型的基本内容 判断细胞膜内外侧的方法: 外侧:糖蛋白的一侧 内侧:没有糖蛋白的一侧 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被否定,取决于它是否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合。 1.下列关于细胞膜结构与功能的分析,错误的是 ( ) A.细胞膜行使功能与膜上蛋白质的种类和数量密切相关 B.细胞间进行信息交流必须依赖于细胞膜上的受体 C.细胞膜控制物质进出细胞的功能是相对的 D.糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系 课堂练习 B 课堂练习 2.科学家将哺乳动物成熟的红细胞放入蒸馏水中,造成红细胞破裂,出现溶血现象,再将溶出细胞外的物质冲洗掉,剩下的结构在生物学上称为“血影”,其主要成分是( ) 无机盐、蛋白质 B. 蛋白质、糖类 C. 脂肪、蛋白质 D. 脂质、蛋白质 D 课堂总结 1.细胞膜的功能(3点) 2.细胞膜的结构: (1)对成分的探索历程 (2)对结构的探索历程 (3)流动镶嵌模型的基本内容 $$