3.1 细胞膜的结构和功能第2课时课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件围绕细胞膜的结构与功能展开，以“功能—成分—结构”为主线，通过欧文顿实验、戈特与格伦德尔脂质铺展实验、丹尼利与戴维森蛋白质推测、罗伯特森三明治模型到辛格和尼克尔森流动镶嵌模型的探索历程，构建了层层递进的学习支架，帮助学生从现象到本质理解生命系统的边界特性。 其亮点在于深度融合生命观念、科学思维与探究实践三大核心素养，如通过人鼠细胞融合实验引导学生形成结构与功能观，借助模型建构活动发展科学思维，利用红细胞制备实验强化探究实践能力。资料中穿插多处科学史案例与实验分析，体现“假说—验证”的科学方法论，既提升学生理性思辨能力，又助力教师高效开展概念教学，实现知识传授与素养培育的有机统一。

第三章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能 (第二课时) 本节聚焦 细胞膜有哪些主要功能？ 流动镶嵌模型的基本内容是什么？ 对细胞膜结构的探索过程与方法，有何领悟？ 一、细胞膜的功能 【温馨提示】细胞膜的三大功能是由它的 决定的。 成分和结构 一、细胞膜的功能 保障了细胞_________的相对稳定 内部环境 使细胞成为_________的系统 相对独立 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段 细胞膜的出现 无机物 → 简单有机物 → 复杂有机物 → 原始生命体（有膜） 将细胞与外界环境分隔开 功能一 细胞壁的作用是维持细胞形状 营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等） 不需要、有害的物质（如细菌、病毒等） 抗体、激素等 细胞合成并分泌 废物 （CO2、尿素等） 细胞代谢产生 细胞器、核酸 细胞膜的功能特性： 细胞膜的控制作用是相对的 功能二 性过透择选 控制物质进出细胞 细胞内有用的成分 前提条件：活细胞 （并不都是废物） 细胞间信息交流的三种方式： 受体 内分泌细胞分泌的 (如胰岛素)，随 到达全身各处，与 的细胞膜表面的 结合，将信息传递给靶细胞。 激素 血液 靶细胞 受体 相邻两个细胞的 ， 信息从一个细胞传递给另一个细胞。 细胞膜接触 相邻两个细胞之间 ，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。 形成通道 实例：精子和卵细胞之间的识别和结合 实例：高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接。 细胞壁 1.分布：植物、真菌及大多数原核细胞 3.功能：支持、保护作用 植物：纤维素和果胶 细菌：肽聚糖 真菌：几丁质 细胞壁对要进出细胞的物质没有选择性即全透性，它不能保证细胞内部的稳定。 2.成分 植物、细菌、真菌细胞的边界还是细胞膜。 蛋清是供受精卵发育的营养物质。 不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质 提出假说：膜是由脂质组成的 相似相溶原理 溶于脂质的物质容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。 【思考】欧文顿对细胞膜的组成成分作出怎样的推测？ 资料一 1895年欧文顿的实验 用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验。 细胞膜 2、制备细胞膜，进行化学成分分离鉴定 哺乳动物成熟的红细胞 高等动物细胞 高等植物细胞 细菌 请从下面细胞中选出符合研究细胞膜的细胞，并说明理由 二、对细胞膜成分的探索 2．原理： 把红细胞放在清水中，水会进入细胞，把细胞_______，细胞内物质流出来，经过离心即可获得纯净的细胞膜了。 制备细胞膜 1.材料：人和哺乳动物的____________。 原因: ①无_________，细胞易吸水涨破 ②无_______和__________，易制得纯净的细胞膜。 成熟的红细胞 细胞壁 细胞核 众多细胞器 涨破 “三无”细胞 二、对细胞膜成分的探索 ①推测磷脂分子在空气—水界面上会怎么样铺展？ ②推测磷脂分子在细胞膜（两侧均由水）中可能是怎样排布的？ ③推测磷脂分子在水—苯混合溶剂中，会如何分布? 空气—水界面 模型建构：根据磷脂分子的特点构建三个模型： 苯等疏水环境 水 水 水 水 水—苯混合溶剂 细胞膜 疏水“尾” 亲水“头” 细胞膜中磷脂分子的排布模型 磷脂分子形成两层分子。 亲水头部分别在两侧朝向外部的水溶液。 疏水尾部相对排列在内部。 资料三 戈特和格伦德尔实验 时间：1925年 实验：用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞膜中提取脂质，在空气－水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积约为红细胞表面积的2倍 S1 S2 推论： 细胞膜中磷脂排列成双层 如果用其他细胞膜（鸡的红细胞）做实验，数量关系还是2倍吗？ 2S1 S2 ≈ 大大超过2倍，鸡的红细胞具有多种具膜的细胞器和细胞核。 (1)实验：研究细胞膜的张力。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： 细胞膜除含有脂质分子外，还可能附有蛋白质。 4.英国学者丹尼利和戴维森 实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，然后用蛋白酶处理。（已知蛋白酶能专一性的催化蛋白质的分解） 实验现象：细胞膜被破坏 资料1.科学家的实验资料1.科学家的实验资料1.科学家的实验资料1.科学家的实验 人们已经发现：油脂表面如果吸附有蛋白质时，表面张力会减小 4.丹尼利和戴维森的推测 时间：1935年 人物：丹尼利和戴维森（英国） 实验：细胞膜的表面张力小于脂质-水界面的表面张力 提出假说： 细胞膜的成分有蛋白质 总结: 细胞通透性实验 膜由脂质组成 膜成分化学分析 推测：膜由脂质、蛋白质组成 红细胞膜脂质展层实验 膜张力实验 证明 欧文顿 戈特 格伦德尔 丹尼利 戴维森 膜中磷脂排列为连续的两层 2.对细胞膜成分的探索 二.细胞膜的组成成分和结构 结构，视频讲特性，讲结构功能 16 脂质 占总量的50% 蛋白质 占总量的40% 糖类 占总量的2%-10% (1)磷脂最丰富，动物细胞膜含有少量胆固醇 (2)膜功能越复杂，蛋白质种类和数量越多 细胞膜的成分的总结 电子显微镜 三、对细胞膜结构的探索 电子束照射大分子物质散射度高，黑暗；照射小分子物质，散射度低，光亮。 1.罗伯特森提出的模型 你认可这一静态模型观点吗？ 时间：1959年 人物：罗伯特森 实验：在电镜下看到细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构大胆的提出所 有的生物膜都由蛋白质－脂质－蛋白质三层结构构成。 蛋白质 蛋白质 磷脂 三、对细胞膜结构的探索 ①为什么看到细胞膜暗-亮-暗三层结构就能说明细胞膜是由蛋白质-脂质双分子层-蛋白质三层组成的呢？ 暗带 蛋白质对电子阻挡作用大 电子透过样品少 亮带 脂双层对电子阻挡作用小电子透过样品多 暗带 蛋白质对电子阻挡作用大电子透过样品少 二.细胞膜的组成成分和结构 ①为什么看到细胞膜暗-亮-暗三层结构就能说明细胞膜是由蛋白质-脂质双分子层-蛋白质三层组成的呢？ 电镜观察的亮带是3.5nm,刚好符合磷脂双分子层亲水头部之间的距离。 二.细胞膜的组成成分和结构 3.5nm 生物膜的“蛋白质--脂质--蛋白质”静态结构模型能解释溶于脂质的物质能够优先通过膜； 细胞膜是细胞的边界，可以控制物质进出细胞； 细胞膜中的磷脂分子呈双层排列。 ②该模型可以解释细胞的哪些功能？不能解释哪些功能？ 二.细胞膜的组成成分和结构 三明治模型无法解释： 细胞的生长与分裂； 膜蛋白与脂质的含量差异； 电镜下细胞膜的厚度。 变形虫摄食纤毛虫 受精卵卵裂 3.对细胞膜结构的探索 二.细胞膜的组成成分和结构 细胞膜中大多数蛋白质分子是可以运动的 时间：1970年 实验：将小鼠细胞和人细胞膜蛋白用不同荧光染料标记后融合 根据实验现象能推测出什么结论？ 2. 人鼠细胞融合实验 三、对细胞膜结构的探索 三、对细胞膜结构的探索 生物膜的结构特点——具有流动性 磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动 三、对细胞膜结构的探索 蛋白质在膜中的分布是不对称的 实验：标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。 根据实验现象能推测出什么结论？ 3.冰冻蚀刻电子显微法 三、对细胞膜结构的探索 贯 穿 贯穿 镶 镶 部分嵌入 全部嵌入 全部嵌入 部分嵌入 部分嵌入 全部嵌入 1972年，辛格和尼克尔森提出了新的生物膜结构模型 ---流动镶嵌模型 三、对细胞膜结构的探索 28 1、生物膜中脂质和蛋白质的分布: 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 2、细胞膜中糖类的分布 ---细胞膜外表 （2）蛋白质分子---膜结构内外的不对称性 ①有的镶在磷脂双分子层表面 ②有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中 ③有的贯穿于整个磷脂双分子层 与脂质、蛋白质结合形成糖蛋白、糖脂（糖被:识别、细胞间信息传递等功能） （1）磷脂双分子层---基本支架 三、流动镶嵌模型的基本内容 细胞膜具有流动性： 磷脂分子可以侧向自由移动，蛋白质大多也能运动 组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富。蛋白质在细胞膜行使功能方面起重要作用，因此，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量就越多。 结构特点： 流动性 选择透过性 （磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动） 3、生物膜的特点： 结 基 构 础 生理意义： 对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动，细胞融合等功能 实验验证： 影响因素： 结构基础：膜上具有载体蛋白 生理意义：控制物质进出 功能特性： 变形虫的运动、白细胞吞噬细菌、胞吞和胞吐现象 三、流动镶嵌模型的基本内容 温度 【探索历史】 1895年欧文顿的假说：膜是由脂质组成的。 1925年戈特和格伦德尔的结论：膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 1935年丹尼利和戴维森的假说：除含脂质分子外，可能还附着蛋白质。 1959年罗伯特森的假说：蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。 1972年，辛格和尼克尔森的结论:流动镶嵌模型 $