2.2 细胞膜控制细胞与周围环境的联系课件-2025-2026学年高一上学期生物浙科版必修1

该高中生物学课件聚焦细胞膜的结构与功能，以“清水洗苋菜无红色而煮苋菜汤变红”的生活实例导入，通过半透膜模拟实验、磷脂分子排列探究等支架，串联“透过性—成分—模型”脉络，构建结构与功能观的学习路径。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，如设计淀粉/葡萄糖半透膜实验分析透过性，结合弗雷-埃迪登细胞融合实验等科学史培养证据推理能力，通过绘制分子排列示意图落实建模实践。既助学生深化生命观念，又为教师提供“实验—理论—应用”一体化教学资源，提升课堂效率。

第二章 细胞的结构 第二节 细胞膜控制细胞与周围环境的联系 （1） 浙江省严州中学 原产于加利福尼亚北部和俄勒冈南部的山地沼泽。 1 　　细胞膜也称之为质膜，①对外界环境的屏障，作为边界，保证了胞内环境的一个相对稳定②控制着物质的进出③与外界进行信息交流。 问题1 ：通过模拟实验探究膜的透过性：半透膜的特性是什么？请根据半透膜的特性，推测此实验讨论找出1、2、3题的答案。 半透膜的特性： ①水等小分子和离子可以自由通过 ②蛋白质、淀粉等大分子无法通过 淀粉 A组 葡萄糖 B组 问题1： A组实验说明了什么？B组实验说明了什么？ 蓝色 无颜色变化 用本尼迪特试剂检测到红黄色沉淀 B 葡萄糖 活动：通过模拟实验探究膜的透过性 A 淀粉 碘-碘化钾 本尼迪特 1.A组加入碘-碘化钾后，烧杯内蒸馏水呈现什么颜色？ 静置12h后颜色又如何？原因是什么？ 透析袋内淀粉溶液颜色有何变化？ 2.A组实验说明了什么？ 3.本尼迪特试剂检测的现象是什么？B组实验说明了什么？ 棕色 蒸馏水恢复澄清，碘离子扩散进入透析袋内 由无色变蓝色 碘离子可以进入透析袋，而淀粉无法通过透析袋出来。 出现红黄色沉淀 说明葡萄糖能透过透析袋进入蒸馏水 例题：以半透膜为实验材料进行“通过模拟实验探究膜的透过性”活动。透析袋内A组淀粉，B组葡萄糖。下列叙述错误的是 （ ） A．实验用半透膜模拟的是生物膜 B．实验中A组烧杯中的溶液变蓝色 C．B组烧杯中的溶液出现红黄色沉淀，说明葡萄糖分子可以通过半透膜 D．实验结果推测生物膜作为细胞的边界，对物质的进出具有选择透过性 B 半透性 活动二：通过模拟实验探究膜的透过性 玻璃纸（赛璐玢） 鱼鳔 肠衣 选择透过性 （生物活性） 透析袋、生物膜 分别具有？ 问题2、你认为细胞膜是否为半透膜呢？细胞膜和透析膜的功能一样吗？请举例说明 选择透过性 ：细胞膜可以控制物质进出,（根据需要）选择性地主动吸收营养物质和排出代谢产物,保持细胞内生化反应有序进行。这一特性称为细胞膜的选择透过性. 例1、海带细胞能源源不断地从周围的海水中主动吸收碘，使得碘在细胞内的浓度远高于周围海水;　 例2、人体细胞将胞外吸收K+膜内，同时将胞内排出Na+到膜外，使得胞内K+浓度约为胞外的30倍，胞外Na+浓度约为胞内的12倍。 细胞膜的功能 用清水洗红苋菜，总不见红。煮苋菜汤，汤却是红色的。为什么呢？ 物质进出 活细胞 进 出 √ 营养物质 （葡萄糖） 代谢废物 分泌物 （抗体、激素） × 没有用的 （判断细胞死活的染料） 有用的 (核酸、液泡) 一.生物膜有选择透过性---功能特点 葡萄糖和碘离子能通过半透膜，淀粉不能通过半透膜 小分子、离子能通过膜，大分子不能通过生物膜。 1.下图为透析膜实验装置示意图。向透析袋中加入淀粉溶液, 向烧杯内注入蒸馏水,直至淹没透析袋,再加入适量碘-碘化钾 溶液,一段时间后,透析袋内颜色为 A.红黄色 B.蓝色 C.棕色 D.无色 2.把体积相同的10%葡萄糖溶液和10%淀粉溶液，用半透膜(大分子物质不能通过)隔开，左侧是10%葡萄糖溶液，右侧是10%淀粉溶液。过了一段时间后，在左侧取出一些溶液样品，在滴加了碘液后发现样品颜色没有变蓝，说明 淀粉不能透过半透膜。 如果为了检测葡萄糖能否通过半透膜，可在右侧取出一些溶液样品，通过加本尼迪特试剂并水浴加热，观察是否有红黄色出现，即判断葡萄糖能否通过半透膜。 B 细胞膜的功能特点 ----- 生物学基本观点 --结构决定功能 细胞膜怎样的结构？ 结构特点？ 决定 细胞膜的组成成分是什么呢？ 选择透过性 材料1 ： 20世纪初，科学家第一次将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞膜会被脂质溶剂溶解，也会被蛋白酶处理而结构被破坏。 构成细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质。 结论： 磷脂 穿越时代，探究质膜模型的建立 磷脂： C、H、O、N、P 两性分子 头部:磷酸 亲水性 极性 尾部:脂肪酸 疏水/亲脂性 非极性 问题3、磷脂有什么样的特性？ 根据磷脂分子的结构特点，画出在不同情况下磷脂分子的排列方式 （1）磷脂分子在苯-水界面上的排列方式 （2）磷脂分子在空气-水界面上的排列方式 （3）磷脂分子置于水中的排列方式 （4）磷脂分子在细胞表面的排列方式 【活动1】 水中的磷脂分子 浙江省严州中学 浙江省严州中学 1.磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架。 头朝外侧，与水接触 尾对尾，内部形成疏水环境 资料三：荷兰科学家的实验 实验：两位荷兰科学家用丙酮（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恰好为红细胞表面积的2倍。 得出结论：细胞膜中的磷质分子排列为连续的两层. 磷脂分子在水中可形成双分子层，称为磷脂双分子层。 磷脂是组成细胞膜的重要成分,这与磷脂分子的头部亲水、尾部疏水的性质有关。某研究小组发现植物种子细胞以小油滴的方式贮存油,每个小油滴都由磷脂膜包被着,该膜最可能的结构是 A.由单层磷脂分子构成,磷脂的尾部向着油滴内 B.由单层磷脂分子构成,磷脂的头部向着油滴内 C.由两层磷脂分子构成,结构与细胞膜完全相同 D.由两层磷脂分子构成,两层磷脂的头部相对 A 膜蛋白: 细胞膜上的蛋白质统称为膜蛋白。 膜蛋白也和磷脂分子一样,有水溶性部分和脂溶性部分。 问题4：膜蛋白有什么样的特性？ 实现细胞膜的功能。 细胞的功能越多,其膜蛋白的种类和数量就越多。 水溶性部分 脂溶性部分 问题5：膜蛋白有什么样的功能？ 某些膜蛋白选择性地吸收或排出特定物质,控制其进出细胞。 例如,细胞吸收离子、葡萄糖、氨基酸等营养物质都需要通过特定的转运蛋白来完成。 转运蛋白 有些膜蛋白催化特定化学反应, 例如,小肠上皮细胞的某些膜蛋白可促进食物中营养物质的消化分解。 酶 同一组织的相邻细胞间通过某些膜蛋白紧密连接在一起。 连接蛋白 某些膜蛋白接收外界信息或刺激,激活细胞内相应生理生化反应,在细胞与外界的信息交流和细胞识别中发挥重要作用,如胰岛素受体。 受体蛋白(糖蛋白） 教材P-37 细胞外被--糖萼--存在于细胞膜的外表面 保护和细胞识别 糖蛋白---信息交流和细胞识别 糖蛋白 教材P-31 小资料 A 胆固醇 胆固醇存在于动物细胞膜中,占细胞膜所有脂质的10%~30%。 植物细胞膜一般不含胆固醇。 在动物细胞中,胆固醇能保持细胞膜的稳定性。 胆固醇分子主要位于磷脂双分子层的疏水环境中,具有一个很小的亲水基团,与磷脂头部连接 胆固醇对细胞膜中磷脂分子的活动具有双重调节作用。 一方面,胆固醇通过与磷脂脂肪酸链的相互作用,具有限制其运动、增加其有序性的作用; 另一方面,也能将磷脂分子分隔开以增强其运动性。这种双重的调节作用取决于环境和胆固醇的数量。 例如,环境温度较低时胆固醇有助于保持细胞膜的柔韧性;细胞膜外侧磷脂分子中胆固醇的含量往往高于内侧,因此内侧的磷脂活动性较弱 问题6：胆固醇有什么样的特性？ 在动物细胞中是如何保持细胞膜的稳定性的？ 细胞膜主要由磷脂、蛋白质组成，除此之外，还含有少量糖类，存在于细胞膜外表面。 动物细胞膜中还有一定量的胆固醇。 细胞内所有的膜称为生物膜。 虽然细胞内不同部位的膜功能有所不同，但它们都具有相似的物质组成和空间结构。 第二章 细胞的结构 第二节 细胞膜控制细胞与周围环境的联系 （2） 浙江省严州中学 蛋白质 磷脂 糖蛋白 胆固醇 磷脂双分子层 原产于加利福尼亚北部和俄勒冈南部的山地沼泽。 28 资料：罗伯特森的实验 电子显微镜是用电子束照射被检样品，由于电子与不同物质发生碰撞而产生不同散射度。因蛋白质电子密度高，故显暗带，磷脂分子电子密度低则呈亮带。 超薄切片技术获得的细胞膜照片 生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成的三层静态统一结构（三明治/单位膜模型）。 问题7：生物膜有什么样的结构？ 在水中，不同磷脂分子疏水性的尾部相对排列，内部形成一个疏水的环境，而亲水性的头部则朝向外侧，与水接触。 所以，磷脂分子在水中可形成双层结构，称为磷脂双分子层，构成细胞膜的基本骨架。 侧向扩散 旋转 摆动 翻转 旋转异构 伸缩震荡 磷脂分子是可以运动的 资料： 时间：20世纪60年代 实验：科学家 利用冰冻蚀刻技术和扫描电镜技术，观察到细胞膜的断裂面有许多镶嵌在膜上、深浅不一的蛋白质颗粒 2、膜蛋白 贯穿、镶嵌在磷脂双分子层中。 1、蛋白质在膜中的分布是不对称的 探究活动2：绘制细胞膜中蛋白质分子的排列示意图 亲水性 疏水性 一端亲水性， 一端疏水性 两端亲水性， 中间疏水性 A B C 荧光标记 蛋白质 人细胞 诱导 融合 鼠细胞 40分钟后 370C 构成细胞膜的蛋白质分子可以运动 资料： 时间：1970年 实验：弗雷（Frye）和埃迪登( Edidin )进行人、鼠细胞的融合实验 结论： 蛋白质分子是不是也和磷脂分子一样可以运动呢？ 原因？ 细胞质 分泌泡 分泌物 细胞膜 生物膜具有流动性的实例： 教材P-37 A 该理论主要包括： 1.磷脂双分子层构成了生物膜的基本支架。 2.蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面,有的全部或部分嵌入磷脂双分子层中,有的贯穿于整个磷脂双分子层,体现了膜内外结构的不对称性。 3.磷脂和蛋白质位置不是固定的,生物膜具有一定流动性 流动镶嵌模型 细胞壁是植物、真菌和大多数原核细胞的外层结构 植物： 真菌： 细菌： 纤维素和果胶 水、离子和其他分子都极易通过纤维之间的空隙，所以细胞壁与细胞的选择透性无关。 作用：保护、支持。 壳多糖（几丁质） 肽聚糖 青霉素抑菌作用原理：抑制细菌合成肽聚糖。 植物细胞的边界是？ 细胞膜结构 + + + 部分 部分 基本骨架 镶嵌裸露 细胞膜外侧 磷脂 蛋白质 糖类 胆固醇（少量） 磷脂双分子层 流动镶嵌模型 磷脂双分子层内部 动物有 糖脂 糖蛋白 细胞膜外侧 细胞膜外侧 总结细胞膜组成成分 夹杂 概念关系图 细胞膜 结构特点 功能特点 主要结构组成 决定 ③ ④ ② 流动性 选择透过性 磷脂双分子层 膜蛋白 ① 控制物质进出 载体 酶 催化 糖蛋白 信息交流、细胞识别 教材P-36 D D 下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是 （ ） A、葡萄糖 B、蛋白质 C、甘油 D、无机盐离子 C 生物膜具有流动性是指(　　) A、整个细胞膜具有流动性 B、细胞膜上的磷脂是静止的，蛋白质具有流动性 C、细胞膜中磷脂和大多数蛋白质都具有流动性 D、细胞膜上的蛋白质是静止的，磷脂具有流动性 C 下列有关膜的叙述，错误的是 (　) A．质膜主要由脂质和蛋白质组成 B．质膜中还有少量的糖类 C．线粒体膜和叶绿体膜中的蛋白质分子是相同的 D．在组成质膜的脂质中，磷脂最丰富 C 练习： 磷脂是组成细胞膜的重要成分,这与磷脂分子的头部亲水、尾部疏水的性质有关。某研究小组发现植物种子细胞以小油滴的方式贮存油,每个小油滴都由磷脂膜包被着,该膜最可能的结构是 A.由单层磷脂分子构成,磷脂的尾部向着油滴内 B.由单层磷脂分子构成,磷脂的头部向着油滴内 C.由两层磷脂分子构成,结构与细胞膜完全相同 D.由两层磷脂分子构成,两层磷脂的头部相对 A 如图为质膜的亚显微结构模式图，有关说法不正确的是(　　) A．①表示质膜外表面有些糖分与膜蛋白结合为糖蛋白 B．②和③大都是运动的 C．③构成质膜的基本骨架，与物质进出无关 D．质膜保障了细胞内部环境的相对稳定 C 下列关于植物细胞细胞壁的叙述中，错误的是(　　) A．主要由纤维素组成 B．不具有选择透性 C．具有支撑和保护作用 D．其组成与细菌、真菌的细胞壁成分相同 D $