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、成分探索及流动镶嵌模型，以台盼蓝染色实验导入，从功能出发，通过资料分析（如欧文顿实验）、活动设计（推测磷脂排布）等支架，构建“功能-成分-结构”的认知脉络。 亮点在于以科学史为主线（欧文顿实验、人鼠细胞融合等），结合探究活动与讨论题，培养科学思维与探究实践，渗透结构与功能观。学生可提升科学探究能力，教师能直接利用资料与活动设计优化教学。

是细胞活性染料，常用于检测细胞膜的完整性，检测细胞膜是否存活。活细胞不会被染成蓝色，而死细胞会被染成蓝色。台盼蓝可被巨噬细胞吞噬，故可用于巨噬细胞的活体染色剂。正常的活细胞包膜结构完整，能够排斥台盼蓝，使之不能够进入胞内而丧失活性或细胞膜不完整的细胞。胞膜的通透性增加，可为台盘蓝染成蓝色，同他认为细胞膜完整性丧失即可认为细胞已经死亡，这与中性红作用相反。台盼蓝是组织和细胞培养中最常用的死细胞鉴定染色方法之一。 null 新课导入 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。 1、为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 2、据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？ 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 细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出的功能 第三章　细胞的基本结构 3.1 细胞膜的结构和功能 原始海洋中有机物聚集进化出原始生命 产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统 细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定 细胞膜出现 意义 一、细胞膜的功能 将细胞与外界环境分隔开 推测的原始海洋景观图 细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜 注意：植物细胞的边界是也细胞膜，不是细胞壁，因为细胞壁具有全透性 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 控制作用是相对的——有些病毒、病菌也可能侵入细胞 DNA等 × 一、细胞膜的功能 控制物质进出细胞 进行细胞间的信息交流 间接交流：通过细胞分泌的化学物质（如激素）传递信息 激素 血 液 靶细胞 内分泌细胞 受体：蛋白质 一、细胞膜的功能 进行细胞间的信息交流 直接交流：通过细胞膜直接接触传递信息 靶细胞 发出信号的细胞 与膜结合的信号分子 膜上接收信号分子的受体 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，精子和卵细胞之间的识别和结合 一、细胞膜的功能 进行细胞间的信息交流 直接交流：相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞 高等植物细胞之间通过胞间连丝进行信息交流 胞间连丝 胞间连丝 液泡 初生细胞壁 次生细胞壁 细胞质 细胞膜 两个相邻细胞的细胞壁 一、细胞膜的功能 对细胞间信息交流的两个认知误区 1、三种信息交流方式是发生于细胞与细胞之间的，而不是细胞内的信息交流。 2、细胞间信息交流并非都依赖于细胞膜上的受体蛋白，如通过细胞通道的信息交流方式；而某些通过化学物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息大都依赖于细胞膜上的受体蛋白。 一、细胞膜的功能 资料1 1895年欧文顿：多种物质对膜的通透性实验，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 推测：细胞膜的主要成分中有脂质 结构相似的物质，彼此就会相融 【现象】 细胞膜 非脂溶性物质 脂溶性物质 相似相溶原理 二、对细胞膜成分的探索 【思考】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。 科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，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。 二、对细胞膜成分的探索 多个磷脂分子在水中形成双分子层 尾部（疏水） 头部（亲水） 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 二、对细胞膜成分的探索 活动1：推测并画出磷脂在水——空气界面上的排布方式 磷脂分子在空气-水界面上分布的模型 水 空气 水 空气 二、对细胞膜成分的探索 活动2：多个磷脂分子在水中，总是自发的形成双分子层，推测并画出磷脂在水环境中的排列方式 形成球状的微团 双层脂分子的球形脂质体 二、对细胞膜成分的探索 资料2 1925 年，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。他们由此推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 S2 实验证据： S2＝2S1 S1 二、对细胞膜成分的探索 活动3：结合细胞所处环境，预测细胞膜中磷脂的排布方式 水 水 细胞 磷脂分子在膜上以双分子层形式存在 一、细胞膜的功能-对细胞膜成分的探索 资料3 1935年，丹尼利和戴维森研究细胞膜张力，发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。人们已经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。 推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质 表面张力是指液体产生的，使液面尽可能缩小的力。 二、对细胞膜成分的探索 1、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和检测？ 2、根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气—水界面上铺展成单分子层？科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的？ 最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析得出的 因为磷脂分子的“头部”亲水，“尾部”疏水，所以在水—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。 从哺乳动物成熟的红细胞中提取的脂质，铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 讨论 二、对细胞膜成分的探索 3、磷脂分子在水中能自发地形成双分子层，你如何解释这一现象？由此，你能否就细胞膜是由磷脂双分子层构成的原因作出分析？ 4、如果将磷脂分子置于水—苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？ 由于磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”，在水溶液中，朝向水的是“头部”，“尾部”受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时，磷脂分子的“尾部”相对排列在内侧，“头部”则分别朝向两侧水的环境，形成磷脂双分子层。细胞的内外环境都是水溶液，所以细胞膜磷脂分子的“头部”向着膜的内外两侧，而“尾部”相对排列在内侧，形成磷脂双分子层。 如果将磷脂分子置于水—苯的混合溶剂中，磷脂的“头部”将与水接触，“尾部”与苯接触，磷脂分子分布成单层。 讨论 二、对细胞膜成分的探索 细胞膜的化学成分 细胞膜成分 脂质（50%） 蛋白质（40%） 少量的糖类（2%~10%） 磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多 三、对细胞膜结构的探索 资料1 1959年，科学家罗伯特森在电镜下观察细胞膜有“暗-亮-暗”结构 “静态三明治模型” 蛋白质对于电子阻挡作用大，电子透过的少，在电镜下较暗，脂质与之相反 三、对细胞膜结构的探索 提出假说：细胞膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的静态统一结构 如果细胞膜是静态的，如何解释细胞的生长、分裂、变形虫的运动以及受精时细胞融合等现象呢？ 资料2 1970年人鼠细胞融合实验 两种颜色荧光均匀分布 1970年人鼠细胞融合实验 细胞 融合 37℃ 40min 小鼠细胞 人细胞 正在融合的细胞 融合细胞 绿色荧光标记的膜蛋白 红色荧光标记的膜蛋白 三、对细胞膜结构的探索 结论：细胞膜表面蛋白质分子是可以运动的 ,细胞膜具有流动性 资料3 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 1 1 1 1 蛋白质 2 2 3 4 5 糖蛋白 3 糖脂 4 胆固醇 磷脂双分子层 2 5 三、对细胞膜结构的探索 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时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。 提出 问题 提出 假说 观察与实验 修正和补充 观察与实验证实 接受假说 科学方法 提出假说 1.化学组成： 细胞膜结构 脂质 磷脂（主要） 磷脂双分子层，构成细胞膜（生物膜）的基本支架 可以运动 胆固醇：（少量，动物细胞膜具有） 蛋白质 或镶、或嵌、或贯穿于磷脂双分子中 膜功能主要承担者 （蛋白质种类和数量决定膜功能的复杂程度） 可以运动 糖类： 与蛋白质形成糖蛋白，与脂质形成糖脂，这些糖类分子叫做糖被（与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。消化道和呼吸道上表皮的糖蛋白有保护和润滑作用） 结构特点:细胞膜具有一定的流动性 功能特点：细胞膜具有选择透过性 细胞膜两侧具有不对称性 四、流动镶嵌模型的基本内容 细胞膜的结构和功能 细胞膜的功能 细胞膜的组成 进行细胞间的信息交流 控制物质进出细胞 将细胞与外界环境分隔开 流动镶嵌模型 脂质、蛋白质、糖类 主要内容 结构特点 功能特性 蛋白质：镶嵌或贯穿在双磷脂分子层中 糖类：形成糖蛋白或糖脂 具有一定的流动性 选择透过性 课堂小结 磷脂双分子层：基本支架 系统的边界对系统的稳定至关重要。细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，以下有关细胞膜功能的说法错误的是（ ） A.细胞膜对于物质的运输具有选择性，细胞需要的物质可以进入细胞 B.动物细胞之间的信息传递需通过激素与靶细胞受体结合来实现 C.植物细胞间的胞间连丝，能进行信息交流和物质转运 D.多细胞生物体内，细胞通过细胞膜进行细胞间的多种相互作用 √ 巩固练习 $精子和卵细胞之间就是通过这种方式识别和结合的。