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结构和功能，以翟中和院士名言导入，通过“问题探讨”（台盼蓝染色）引发思考，按功能（分隔、控物质进出、信息交流）、成分（脂质、蛋白质、糖类）、结构（流动镶嵌模型）的逻辑展开，辅以任务驱动（建构磷脂模型）和实验分析（欧文顿实验等）搭建学习支架。 其亮点在于以科学史（如欧文顿实验、人鼠细胞融合）贯穿，培养科学思维；通过模型建构（流动镶嵌模型制作）和实践活动（课外生物膜模型制作）落实探究实践；结构与功能观（如磷脂双分子层与选择透过性）体现生命观念。助力学生理解科学过程，教师易开展互动教学。

第三章 细胞的基本结构 我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧。 ——引自翟中和院士等主编的《细胞生物学》 3.1 细胞膜的结构和功能 本节聚焦 1.细胞膜有哪些主要功能？ 2.流动镶嵌模型的基本内容是什么？ 3.通过对细胞膜结构的探索过程的分析， 你对科学的过程和方法有哪些领悟？ 细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫作质膜。 边界 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？ 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段 1、将细胞与外界环境分隔开 一、细胞膜的功能 细胞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，成为相对独立的系统。 保障了细胞内部环境的相对稳定 控制作用是相对的 细胞膜的功能特点： 2、控制物质进出细胞 一、细胞膜的功能 选择透过性 需要的 营养物质 可进 有用的成分 不易出 分泌物 可出 代谢废物 可出 不需要的物质或病毒、细菌等有害物质 不易进 【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，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。 用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞（放大200倍） 讨论 1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 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进入细胞，死细胞能被染成蓝色。 接种新冠疫苗 3、进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 打疫苗时，虽然打的是胳膊，但是大脑皮层能够产生痛觉，这是为什么呢？ 通过细胞分泌的化学物质（如激素）间接传递信息 （靶细胞上与信号特异性 结合的结构，化学本质 为糖蛋白/蛋白质） 内分泌细胞 激素 血管 靶细胞 靶细胞 信号（息）分子 血液（体液）运输 受体 胰岛B细胞 胰岛素 肝细胞 一、细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 方式： （接受信号的细胞） 相邻两个细胞的细胞膜接触直接传递信息 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 接受信号分子的受体 精子和卵细胞之间的识别和结合 一、细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 方式： 相邻两细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。 胞间连丝 例如高等植物细胞间具有胞间连丝 【注意】 1.通道交流________细胞膜上的受体 2.通道既有物质运输的作用 又有信息交流的作用 一、细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 方式： 不需要 4．(等级考)如图表示细胞膜部分功能模式图。据图分析，下列说法错误的是(　　) A．功能①在生命起源过程中具有关键作用 B．功能②表示对细胞有利的物质才能进入细胞 C．胰岛素调控生命活动可用功能③表示 D．高等植物相邻细胞间可通过功能④进行信息交流 答案：B 4．食醋中的醋酸成分是活细胞不需要的小分子物质，蔗糖则是细胞需要的物质。用食醋和蔗糖可将新鲜大蒜头腌成糖醋蒜，其原因是(　　) A．醋酸和蔗糖分子均能存在于活细胞的间隙中 B．醋酸和蔗糖分子均能被吸附在活细胞表面 C．醋酸能固定和杀死活细胞，使细胞膜失去控制物质进出的功能 D．因腌的时间过久，两种物质均慢慢地进入活细胞 答案：C 细胞膜的功能 将细胞和外界环境分隔开 进行细胞间的信息交流 控制物质进出细胞 通道（胞间连丝） 通过化学物质交流 细胞膜直接接触 功能特性： 选择透过性 一、细胞膜的功能 细胞膜需要依靠哪些化学成分和怎么样的结构去行使相应的功能呢？ 科学方法——提出假说 细胞膜结构的探索过程，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信息，提出解释某一生物学问题的一种假说，再进一步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！ 二、细胞膜的成分 （一）对细胞膜成分的探索 推测：细胞膜是由脂质组成的 资料一 1895年 欧文顿对植物细胞通透性的实验 资料二 科学家对哺乳动物红细胞进行化学分析 化学分析表明：细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇， 其中磷脂含量最多 二、细胞膜的成分 （一）对细胞膜成分的探索 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？ 为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？ ①无细胞壁，细胞容易吸水涨破； ②无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。 亲水的头 二、细胞膜的成分 （一）对细胞膜成分的探索 磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸及其他衍生物所组成的分子。 极性的磷酸及其结合的基团，构成亲水的头部； 两条非极性的脂肪酸长链，构成疏水的尾部。 已有知识 磷脂分子的结构 疏水的尾 磷脂分子结构式 磷脂分子模型 亲水的头 疏水的尾 磷脂分子示意图 二、细胞膜的成分 （一）对细胞膜成分的探索 【任务一】根据磷脂分子的特点，建构磷脂分子在空气—水界面的分布模型。 二、细胞膜的成分 （一）对细胞膜成分的探索 【任务二】尝试建构磷脂分子在 细胞膜的分布模型并解释。 （提示：细胞内外环境都是水溶液） 推测：细胞膜中的磷脂分子应该排列为两层 资料三 1925年,戈特、格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，并在空气——水界面铺展成单分子层，测得单层分子面积为红细胞表面积2倍。 细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层，其中亲水的头部朝外，疏水的尾部朝内相对排列。 S1 S2 S2= 2S1 资料四 1935 丹尼利、戴维森研究细胞膜的张力，发现：细胞表面张力明显低于油——水界面的表面张力。 二、细胞膜的成分 （一）对细胞膜成分的探索 已有知识 油脂表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低 细胞表面张力＜油水界面张力 有蛋白质的油水界面张力＜油水界面张力 推测： 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质 细胞膜会被蛋白酶分解 细胞膜中除含脂质分子外，还存在蛋白质 2．(合格考)下列对生物膜成分的探索实验及结论，表述正确的是(　　) A．欧文顿通过对膜成分的提取和鉴定，据此推测：细胞膜由脂质组成 B．科学家选择动物的神经细胞吸水涨破离心分离，从而提纯的细胞膜 C．若用丙酮从纯的细胞膜上提取脂质后，在空气—水界面铺成单分子层， 发现单分子层面积恰好为细胞膜表面积的两倍，由此可知：细胞膜只由脂质组成 D．如果将磷脂分子置于水—苯混合溶剂中，磷脂分子头部与水接触， 尾部与苯接触，磷脂分子成单分子层 答案：D 脂质（约50%） 蛋白质（约40%） 糖类（约2%—10%） 磷脂最丰富， 动物细胞膜还有少量胆固醇 蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多 二、细胞膜的成分 （二）细胞膜的成分 细胞膜 成分 脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的？ 在细胞膜外表面形成糖被，与细胞识别、细胞间的信息传递等功能密切相关 资料一 1959年 罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构 所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成 三、细胞膜的结构 （一）对细胞膜结构的探索 细胞膜结构的电镜照片 注：蛋白质的电子密度高，在电镜下会呈暗色;磷脂分子相对来说电子密度低，显亮色。 静态的统一结构 资料三 冰冻蚀刻电子显微法： 将标本用干冰（或液氮）冰冻后断开，升温后暴露断裂面,在电镜下观察 三、细胞膜的结构 （一）对细胞膜结构的探索 发现：外侧磷脂内侧和内测磷脂内测都有凸起的蛋白质颗粒 蛋白质镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿在磷脂双分子层中 资料二 罗伯特森测定电子显微镜拍摄到的细胞膜的厚度为7-8nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍，而按照“三明治”模型，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20nm。 标签 0 ... text has been truncated due to evaluation version limitation. 23 推测：细胞膜不是静态的结构，是可以运动的。 资料四 1970年 科学家做的人鼠细胞融合实验 人鼠细胞融合实验及相关的其他实验证据表明： 细胞膜具有流动性。 三、细胞膜的结构 （一）对细胞膜结构的探索 变形虫的摄食、运动 1972年，辛格和尼克尔森提出了新的生物膜模型——流动镶嵌模型 S. J. Singer G. Nicolson 三、细胞膜的结构 （二）流动镶嵌模型 【任务三】阅读P44-45，归纳总结流动镶嵌模型的内容。 标签 0 ... text has been truncated due to evaluation version limitation. 25 S. J. Singer G. Nicolson 三、细胞膜的结构 （二）流动镶嵌模型 外表面还有糖类分子，和蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。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。 磷脂双分子层：构成细胞膜的基本支架，可以侧向自由流动。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，因此具有屏障作用。 蛋白质分子（承担膜的主要功能）： 镶在表面、部分或全部嵌入、贯穿磷脂双分子层，大多数也能运动。 蛋白质在物质运输方面具有重要作用。 细胞膜的结构特点： 具有一定的流动性 标签 0 ... text has been truncated due to evaluation version limitation. 26 S. J. Singer G. Nicolson 三、细胞膜的结构 既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？ 一是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙； 二是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。 标签 0 ... text has been truncated due to evaluation version limitation. 27 流动镶嵌模型 总结：细胞膜的主要特点 膜的流动性主要受温度影响。一定温度范围内，温度越高，流动性越强。但超过一定范围，膜结构会被破坏。 功能特点——选择透过性 结构特点——具有一定的流动性 结构基础： 意义： 原因： 意义： 磷脂双分子层有屏障作用、膜上具有蛋白质的种类和数量不同 控制物质进出细胞 构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，蛋白质大多也能运动 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。 4．(等级考) 下列关于细胞膜的叙述中，不正确的是(　　) A．细胞膜的结构特点对它完成各种生理功能非常重要 B．细胞膜表面的糖蛋白具有特异性 C．细胞膜的识别功能与糖被有关 D．细胞膜的功能特性是具有流动性 答案：D 3．一种聚联乙炔细胞膜识别器已问世，它是通过物理力把类似于细胞膜上具有分子识别功能的物质镶嵌到聚联乙炔囊泡中，组装成纳米尺寸的生物传感器。它在接触到细菌、病毒时可以发生颜色变化，用以检测细菌、病毒。这类被镶嵌进去的物质很可能含有(　　) A．磷脂和蛋白质 B．多糖和蛋白质 C．胆固醇和多糖 D．胆固醇和蛋白质 答案：B 细胞壁 1、分布： 2、成分： 3、功能： 4、性质： 全透性 植物、真菌及大多数原核细胞都有细胞壁 植物——纤维素和果胶 细菌——肽聚糖 支持和保护 四、细胞壁 S. J. Singer G. Nicolson 练习与应用 P46 2.右下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。 （1）为什么两类药物的包裹位置各不相同？ （2）请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？ 由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分⼦之间的部分是疏水的，脂溶性药物A能被稳定地包裹在其中； 脂质体的内部是水溶液的环境，能在水中结晶的药物B 可稳定地包裹其中。 A B 由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。 标签 0 ... text has been truncated due to evaluation version limitation. 32 为了对生物膜的分子组成有更形象的认识，请在周末利用用废旧物品做一个流动镶嵌模型。 注意体现磷脂分子的排列，蛋白质在磷脂双分子层中的排列方式，在保证科学合理的前提下兼顾美观 P46课外制作：利用废旧物品制作生物膜模型 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$