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，从耐格里发现细胞膜等科学史切入，通过伊红注入变形虫、台盼蓝染色等实验引导分析功能，再探究成分和结构，构建“功能-成分-结构-模型”的逻辑脉络，搭建现象到本质的学习支架。 亮点在于以科学史实验链培养科学思维，通过推测磷脂排布、分析冰冻蚀刻结果等任务落实探究实践，渗透结构与功能观。学生能深化理解并提升探究能力，教师可借助丰富案例组织互动教学，有效落实核心素养。

第三章 细胞的基本结构 第一节 细胞膜的结构和功能 1855年，耐格里(K．W．Mageli)发现色素透入已损伤和未损伤的植物细胞的情况并不相同。他便通过细胞的渗透特性去研究它的“边界”(他首次把细胞“边界”称为“质膜”)。 细胞膜的发现 功能1：将细胞与外界环境分隔开 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段 一、细胞膜的功能 无机小分子→有机小分子→有机大分子→“团聚体”→细胞 细胞膜 观察实验结果，分析细胞膜的功能。 科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内。 鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。 实验结果说明细胞膜具有怎样的功能？ 4 举例说明细胞控制哪些物质进出？ 细胞膜的控制作用是相对的！ 功能2：控制物质进出细胞 一些有害物质、部分病毒和病菌能进入细胞 1、营养物质的吸收 2、代谢废物的排出 3、防止病菌入侵 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的 信号分子 例如：精卵识别和结合 受体（蛋白质） 功能3.进行细胞间的信息交流 胞间连丝 高等植物细胞之间物质交换、信息交流的通道 靶细胞 内分泌细胞 激素 血液 受体 靶细胞 7 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 物质传递（如激素等化学物质） 接触传递（如精卵细胞的识别） 通道传递（如高等植物细胞的胞间连丝） 一、细胞膜的功能 细胞膜需要依靠哪些化学成分和结构去行使相应的功能呢？ 探索历史 1895年欧文顿：膜是由脂质组成的。 资料1：1895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上万次实验，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；不易溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。 假如你是科学家，如何分析细胞膜的成分呢？ 你认为细胞膜中含有什么物质？ 这样的判断是推测还是结论？ 二、对细胞膜的成分的探索 探索历史 1895年欧文顿：膜是由脂质组成的。 对多种细胞膜进行分离和化学分析 资料2： 20世纪初，科学家第一次利用哺乳动物红细胞，制备出纯净的细胞膜，并进行化学分析，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。 为什么选择哺乳动物的红细胞提取细胞膜？ 哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核以及各种具膜的细胞器 亲水头部 疏水尾部 磷脂的结构 （亲水） 头部 尾部 （疏水） 任务：根据磷脂分子的特点，推测并画出磷脂在水-空气界面上的排布方式。 朗缪尔实验 1917 年 12 想一想： 2、磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？ 1、单层磷脂分子在水面如何排列？ 亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水 空气 探索历史 1895年欧文顿：膜是由脂质组成的。 对多种细胞膜进行提纯和化学分析 1925年戈特和格伦德尔：膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 资料3：1925年，两位荷兰科学家戈特（E.Gorter）和格伦德尔（F.Grendel）用丙醇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，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。 由此推断出：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 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。 推理：水分子如何穿过膜中间的疏水层？ 探索历史 1895年欧文顿：膜是由脂质组成的。 对多种细胞膜进行提纯和化学分析 1925年戈特和格伦德尔：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：除含脂质分子外，可能还附着蛋白质。 资料4：1935年，英国学者丹尼利（J.F.Danieli）和戴维森（H.Davson）研究了细胞膜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附着蛋白质成分则表面张力会降低。 因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附着______。 蛋白质 思考：如何证明？ 细胞膜的成分 脂质 50% 蛋白质 40% 糖类 2%-10% 二、对细胞膜的成分的探索 脂质 主要是磷脂和胆固醇，其中磷脂的含量最为丰富。 蛋白质 功能主要由蛋白质来承担。功能越复杂，蛋白质的种类和数量越多。 糖类 比例 脂质 蛋白质 糖类 50 40 10 罗伯特森 1959年 三、对细胞膜的结构的探索 蛋白质 蛋白质 脂质 单位膜模型 静态统一结构 能解释、细胞的生长、变形虫的变形运动吗？ 阅读以下资料，指出三明治模型的不足之处，并对细胞膜的结构进行合理推测。 电子显微镜下，细胞膜的厚度约为7~8nm，是单层磷脂厚度的两倍。 若加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过 20 nm。 冰冻蚀刻技术研究细胞膜结构 通过冰冻蚀刻实验结果，你可以得出什么结论？ 标本置于-100˚C的干冰或-196˚C的液氮中，进行冰冻。然后用冷刀骤然将标本断开，升温后，冰在真空条件下迅即升华，暴露出断面结构，称为蚀刻（etching）。蚀刻后，向断面以45度角喷涂一层蒸汽铂，再以90度角喷涂一层碳，加强反差和强度。然后用次氯酸钠溶液消化样品，把碳和铂的膜剥下来，此膜即为复膜（replica）。复膜显示出了标本蚀刻面的形态，在电镜下得到的影像即代表标本中细胞断裂面处的结构。 细胞膜上的蛋白质具有流动性. 这一实验，以及相关的其他实验证据表明细胞膜具有流动性 三、对细胞膜的结构的探索 罗伯特森 1959年 人鼠细胞融合实验 1970年 辛格、尼科尔森 1972年 探索历史 1895年欧文顿：膜是由脂质组成的。 1925年戈特和格伦德尔：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：除含脂质分子外，可能还附着蛋白质。 1959年罗伯特森：蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。 1972年，辛格和尼克尔森:流动镶嵌模型 1.成分：脂质、蛋白质、糖类 2.结构模型 磷脂分子 磷脂双分子层 蛋白质分子 糖蛋白 糖脂 糖被 说一说：据图用自己的语言描述细胞膜的流动镶嵌模型。 四、流动镶嵌模型的基本内容 膜外 膜内 三、流动镶嵌模型的基本内容 细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。 01 磷脂双分子层是膜的基本支架，其内部是疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，具有屏障作用。 02 细胞膜具有流动性，主要表现在构成膜的磷脂分子可以侧向运动，膜中的蛋白质分子大多也能运动。 04 蛋白质分子以覆盖、镶嵌、贯穿三种方式和磷脂双分子层联系，这些蛋白质在物质运输等方面具有重要作用 03 流动镶嵌模型的特点： 　1.具有一定的流动性 （1）磷脂分子可以运动的； 　　 （2）大多数的蛋白质分子也是可以运动的。 2.内外不对称性 （1）磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量不同； （2）糖蛋白或糖脂只分布在膜的外表面。 流动性和选择透过性 项目 结构特点：流动性 功能特点：选择透过性 主要表现 生物膜中的蛋白质和脂质分子在膜中可移动，膜整体也可以流动 细胞膜选择的小分子、离子可以通过，其他小分子、离子、大分子物质则不能通过。 结构基础 磷脂分子具有流动性，大多数蛋白质分子也可以运动 膜上蛋白质的种类和数量不同 区别 流动性是膜的结构特点 选择透过性是膜的功能特性 实例 变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐 植物对离子的选择性吸收、肾小管的重吸收 联系 流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性。 脂双层为基本骨架 细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动 磷脂 蛋白质 镶嵌、嵌入、贯穿 细胞膜 糖类（少） 组分 内部疏水，屏障 物质运输等 细胞表面 信息传递等 运动 运动 结构特点：流动性 1.将细胞与外界环境分隔开 结构 功能 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 课堂小结 糖被（多糖）：细胞表面的识别、细胞间的信息传递等 ⑦ ⑥ ③ ④ ⑧ ① ② ⑤ 磷脂双分子层 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 拓展应用 脂质体可用于转基因，或制备的药物，利用脂质体可以和细胞膜融合的特点，将药物送入细胞内部  1. 讨论脂溶性药物和水溶性药物分别包裹在什么位置？ 脂质体 2.将药物送入细胞内部的过程中涉及到细胞膜的哪些知识？ Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $