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

该高中生物学课件围绕细胞膜的结构与功能及科学探索历程展开，通过国家边界、人体边界类比导入，结合“伊红扩散”“荧光标记融合”等实验资料，以问题链驱动从现象到本质的探究，构建结构与功能观的知识支架。 亮点在于以科学史为主线培养科学思维，如欧文顿实验引导假说演绎，荧光标记实验验证膜流动性，渗透结构与功能观的生命观念。问题设计（如“台盼蓝染色原理”）促进探究实践，助力学生提升逻辑推理能力，为教师提供丰富互动素材，便于开展探究式教学。

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》 国家的边界：边防线等 人体的边界：皮肤和黏膜 细胞的边界——细胞膜（质膜） 植物细胞 动物细胞 细胞的边界是什么？ 思考：有细胞壁的细胞中，为什么细胞的边界不是细胞壁？ 3.1 细胞膜的结构和功能 导学 【学习重点】 1、细胞膜的功能； 2、细胞膜的成分和结构。 显微镜下能看到细胞膜吗？ 光学显微镜下不可见 问题探讨 在电子显微镜诞生之前，科学家如何确定细胞膜的存在？ 思考 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，伊红很快扩散到整个细胞，却不能逸出细胞。为什么伊红不会溢出细胞？ 小资料 细胞作为一个完整的系统，它有边界 ---细胞膜 评讲 1、将细胞与外界环境分隔开 一、细胞膜的功能 意义：使细胞成为相对独立的系统，保障细胞内部环境的相对稳定。 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段 评讲 一、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，而活细胞不会着色。 Q1：为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 2、控制物质进出细胞 评讲 一、细胞膜的功能 Q2：细胞膜的控制作用是绝对的吗？细胞不需要的物质一定不能进入细胞吗？ 2、控制物质进出细胞 营养物质 代谢废物 有害物质、病毒、病菌 （控制作用是相对的） 可进 不易进 可出 可出 不会流出：对细胞极为重要的东西，如核酸等 分泌物（抗体、激素） 评讲 9 3、进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 ① 细胞分泌化学物质交流：如激素的分泌； 间接交流 评讲 3、进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 ② 细胞膜直接接触交流：如精子与卵细胞之间的识别和结合 评讲 3、进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 ③形成通道交流：如高等植物细胞之间形成胞间连丝 评讲 小结 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 控制物质的进出 保障细胞内部环境的相对稳定 选择透过性 形成通道传递 分泌物质传递 直接接触传递 一、细胞膜的功能 是谁，隔开了原始海洋的动荡 是谁，奏鸣了生命的交响 是谁，为我日夜守边防 是谁，为我传信报安康。 啊，伟大的细胞膜呀！ 没有你，我会是何等模样！ 将细胞与外界环境分隔开开 ——控制物质进出细胞 ——进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 反馈 评讲 1895年，科学家欧文顿用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。 资料1 细胞膜 通过对现象的推理分析 二、探索细胞膜结构的成分 ● ● 不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质 相似 相溶原理 膜是由脂质组成的 提出假说： 评讲 20世纪初科学家利用哺乳动物的红细胞，制备出纯净的细胞膜，对此进行化学分析。化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 资料2 为什么选择红细胞作为实验材料？ 提示：正常成熟的哺乳动物的红细胞没有细胞核，也没有众多细胞器，可获得较为纯净的细胞膜 二、探索细胞膜结构的成分 评讲 二、探索细胞膜结构的成分 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地形成双分子层。 资料3 细胞膜的磷脂在结构上的特点 疏水尾部 亲水头部 1895 20世纪初 将磷脂在空气—水界面上铺开。 思考：磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？ 空气 水 提示：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。 2.细胞膜的两侧都有水存在，两层磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？ 1925年，两位荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，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表面积的2倍。 结论：膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 评讲 二、探索细胞膜结构的成分 1935年，英国学者丹尼利和戴维森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。 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。 资料5 丹尼利和戴维森发现了什么？得到怎样的推论？ 提示：推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。 评讲 二、探索细胞膜结构的成分 请概述细胞膜的成分组成？ 资料6 生物膜 蛋白质/% 脂类/% 糖类 人的CNS髓鞘 20 79 少 人的红细胞膜 49 43 8 大鼠的肝细胞核膜 59 35 2.9 内质网膜 67 33 少 线粒体外膜 52 48 少 线粒体内膜 76 24 少 细胞膜的组成成分 脂质 （约50%） 糖类 （2%-10%） 蛋白质 （约40%） 磷脂（多） 胆固醇 （少量） 细胞膜的成分 脂质 50% 蛋白质 40% 糖类 2%-10% 脂质 主要是磷脂和胆固醇，其中磷脂的含量最为丰富，大多为卵磷脂和脑磷脂。 > 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 糖蛋白，具有保护、润滑和识别的作用； 糖脂 > 评讲 22 比例 脂质 蛋白质 糖类 50 40 10 细胞膜（质膜） 将细胞和外界环境分开 控制物质进出（选择透过性） 进行细胞间的信息交流 磷脂 蛋白质 糖类 功能 成分 交流方式 物质传递 接触传递 通道传递 反馈 1.下列不属于细胞膜的主要功能的是 （ ） A.作为边界结构，维持细胞的相对独立性 B.控制物质进出细胞 C.遗传物质储存和传递的场所 D.进行细胞间的信息交流 C 2．作为系统的边界，细胞质膜在细胞的生命活动中有多种功能。下图主要表示了细胞质膜的何种功能（ ） A．将细胞与外界环境分开 B．控制物质进出细胞 C．进行细胞间信息交流 D．促进物质的运输 C 3.细胞膜的主要成分是（ ） A.蛋白质和糖类 B.蛋白质和磷脂 C.脂肪和糖类 D.蛋白质和核酸 4.将玉米种子浸泡在红墨水中，20min后取出，发现胚乳部分被染成红色，而胚未被染色。这说明 （ ） A．胚是死的，胚乳是活的 B．胚和胚乳均是活的 C．胚是活的，胚乳已死亡 D．胚和胚乳均是死的 反馈 C B 反馈 5．如图表示细胞间信息交流的三种方式，下列叙述不正确的是（ ） A．图丙中胞间连丝是高等植物细胞进行信息交流的结构。 B．精子和卵细胞受精时要发生图乙所示的信息交流方式。 C．激素调节过程中，信息交流方式与图甲所示相同。 D．图甲、图乙中靶细胞表面上的受体与信号分子结合从而接受信息，由此可知信息交流均需要细胞膜上的受体参与。 D 延伸思考： 植物细胞最外层是细胞壁，对于植物细胞而言，细胞壁是它的边界吗？ 细胞膜能够控制物质进出细胞→细胞膜是系统的边界 细胞壁 分布及成分： 植物：纤维素和果胶 真菌：几丁质 原核细胞（除支原体）：肽聚糖 功能：支持、保护作用 特性：全透性 细胞壁是全透的，它不能保证细胞内部的稳定，不能作为系统的边界 植物细胞的边界仍是细胞膜 思考 全透性：所有物质都可以自由通过 通过前面的分析，已经可以确定细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，并且磷脂分子是双层排布的，那么蛋白质是如何分布的呢？ 思考 细胞膜结构的电镜照片 资料 1959年, 罗伯特森（J.D.Robertsen）在电镜下看到细胞膜清晰的暗-亮-暗三层结构 蛋白质 脂质 蛋白质 ①“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构 ② 细胞膜是静态的统一结构 模型特点： 蛋白质分布对称 三.对细胞膜结构的探索 评讲 20世纪50年代，电子显微镜诞生了，科学家用它来观察细胞膜，1959 29 质疑： 细胞的生长、变形虫的变形运动等现象不好解释 思考：在细胞生命活动过程中，细胞膜是否保持静态？ 细胞膜不是静止不动的 思考 三.对细胞膜结构的探索 变形虫摄食纤毛虫 30 新技术带来新模型二： 用荧光染料标记某种物质，利用其荧光特性，来反应研究对象的相关信息。 荧光标记技术 37℃下40min后出现了什么现象？说明什么？ 膜上的蛋白质具有流动性。 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 小鼠细胞 绿色荧光染料标记的膜蛋白 细胞融合 40min 37 ℃ 杂交细胞 红色荧光染料标记的膜蛋白 人细胞 荧光标记技术 细胞杂交技术 评讲 1970年 31 1、对细胞膜结构的探索 1972年，辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受 评讲 32 2、流动镶嵌模型的基本内容 1.磷脂双分子层是膜的基本骨架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子和离子不能自由通过，具有屏障作用。 评讲 2、流动镶嵌模型的基本内容 2.蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。 镶 嵌入 贯穿 评讲 34 2、流动镶嵌模型的基本内容 3.细胞膜具有一定的流动性，主要表现为构成细胞膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中蛋白质大多也能运动。 评讲 35 2、流动镶嵌模型的基本内容 4.细胞膜外表面还含有少量的糖类分子，他和蛋白质分子结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫做糖被。 糖蛋白质分布于细胞膜外 糖被的功能：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 评讲 36 37 四.流动镶嵌模型的基本内容 糖蛋白 糖脂 糖类 细胞外 细胞内 哪侧是细胞外？ 39 小试牛刀 1、功能越复杂的细胞膜，它的脂质成分越复杂。（ ） 2、变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同。（ ） 3、在组成细胞膜的脂质中，磷脂最为丰富。（ ） 4、不同细胞膜的磷脂分子是相同的，而蛋白质分子是不同的。( ) 脂质、蛋白质等成分是如何组成细胞膜的？ ①A为_____________，是膜的基本支架； ②B为____________，镶嵌在磷脂双分子层中：有的______在表面，有的部分或全部______，有的______磷脂双分子层； ③细胞膜具有______性：磷脂分子侧向自由移动，大多数蛋白质可以运动； ④糖类和蛋白质结合形成C( )，与脂质结合成D( )，这些糖类叫作_______，和细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有关。 磷脂双分子层 蛋白质分子 镶 嵌入 贯穿 流动 糖蛋白 糖脂 糖被 嵌 贯穿 镶 冰冻蚀刻电子显微法 A B C D 四、流动镶嵌模型的基本内容 课堂小结 41 磷脂分子 + 蛋白质分子 + 糖类 磷脂双分子层 组成 镶嵌 贯穿 组成 结构 决定 功能 与外界环境分隔开 信息交流 控制物质运输 可运动 导致 流动性 保证 跨膜运输正常进行 体现 选择透过性 结构特性 功能特性 对细胞膜的探索 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.33.100 学科网版权所有 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.35(fixed_gap:False) $