3.1 “细胞工厂”的围墙与安保部——细胞膜的结构和功能 课件-2025-2026学年高一上学期必修1生物人教版

该高中生物学课件聚焦“细胞膜的结构和功能”，以“细胞工厂”为类比，通过胰岛细胞合成胰岛素与人工合成的对比导入，结合卵黄膜、西红柿细胞等资料分析功能，再通过科学史探究结构，构建“功能—成分—结构”认知脉络。 其亮点在于以科学史（欧文顿、人鼠细胞融合实验等）培养科学思维，通过磷脂排布模型等活动落实探究实践，贯穿结构与功能观。生活实例（台盼蓝染色）与跨学科应用（脂质体载体）丰富，助力学生建立生命观念，教师可直接用于互动教学，提升效率。

第3单元 “细胞工厂”的结构组成 对于我们体内的一些胰岛细胞来说，合成和分泌胰岛素是很平常的事，而我国科学家完成人类历史上第一次人工合成胰岛素的创举，却用了6年多的时间！时至今日，世界上临床应用的胰岛素，仍是将胰岛素基因转入易于培养的细胞中，让细胞来生产的。为什么靠人力很难完成的工作，对细胞来说却轻而易举呢？细胞中是不是有一条条“生产线”呢？ 正如一堆建筑材料不可能让人居住一样，将细胞中所有的物质放在一起，它们并不能进行任何生命活动。组成细胞的分子必须有序地组成细胞的结构，才能成为一个基本的生命系统。 那么，细胞的基本结构是怎样的呢？细胞的各种结构又是怎样协调配合，共同完成生命活动的呢？ 第3单元 “细胞工厂”的结构组成 翟中和：“我确信哪怕是一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧！” 生命科学学院翟中和院士 获得 “蔡元培奖”。 第3单元 “细胞工厂”的结构组成 1.“细胞工厂”的围墙与安保部 2.“细胞工厂”的生产车间与装配线 3.“细胞工厂”的CEO 第 3单元 3.1 细胞膜的结构和功能 3.2 细胞器之间的分工合作 3.3 细胞核的结构和功能 3.1“细胞工厂”的围墙和安保部 学习目标 1.从系统与环境关系的角度，阐述细胞膜作为系统的边界所具有的功能。 2.通过分析细胞膜结构模型建立的历程及相关资料，提出假说、建构模型的科学方法，感悟科学在质疑与创新中不断发展。 3.通过分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础，概述流动镶嵌模型的主要内容。 目录 任务1：认识细胞膜的功能 活动：细胞膜的功能 任务2：认识细胞膜的结构 活动1：细胞膜成分的探究历程 活动2：细胞膜结构的探索 任务一：认识细胞膜的功能 活动：细胞膜的功能 资料1：卵黄膜将蛋黄与蛋清分隔开了，对于鸡蛋来说卵黄膜就相当于细胞膜，如果把这层膜刺破，蛋黄就会流出来。 资料2：一个完整的西红柿，放很久里面的汁水不会流出来，但一旦切开汁水马上流出来，这是因为西红柿的每一个果肉细胞有细胞膜的包裹，阻止了汁水的流出，但用刀切开时，切破了果肉细胞的细胞膜，汁水就流出来了。 问题：根据上述2个资料分析细胞膜具有什么样的功能？ 功能1：将细胞与外界环境分隔开 任务一：认识细胞膜的功能 活动：细胞膜的功能 资料3：物质进出细胞时，如图所示 代谢废物 营养物质 问题：上图说明质膜具有什么功能？ 功能2:控制物质进出细胞的功能 （相对性） 选择透过性 （功能特点） 任务一：认识细胞膜的功能 活动：细胞膜的功能 资料4：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。 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，死细胞被染成蓝色。 问题：为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 任务一：认识细胞膜的功能 活动：细胞膜的功能 资料5：开花植物的雌蕊依靠细胞识别能力接受花粉进行受精；当细菌侵入人体时，会被白细胞吞噬，但白细胞从不吞噬血液中的正常细胞。 问题1:上述例子说明细胞膜还具备什么功能？ 功能3：进行细胞间的信息交流 细胞不是孤立的存在，它们要保持功能的协调 问题2:对于多细胞生物，为什么要有上述的功能？ 任务一：认识细胞膜的功能 活动：细胞膜的功能 间接联系 直接联系 任务一：认识细胞膜的功能 活动：细胞膜的功能 分析以下实例，它们分别说明了细胞膜的哪项功能： 实例1：春天桃花、杏花竞相开放，但是杏花的花粉却无法和桃花的卵细胞发生受精。 实例2:细胞可以吸收葡萄糖，却不能吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖。 实例3：饭后人体血糖升高，胰岛细胞会产生胰岛素并分泌到细胞外，胰岛素随血液到达全身各处，与靶细胞的受体结合，将信息传给靶细胞，靶细胞发生相应的变化使血糖降低。 功能3：进行细胞间的信息交流 功能2：控制物质进出细胞 功能3：进行细胞间的信息交流 任务一：认识细胞膜的功能 练习1：在处理污水时，人们设计出一种膜结构，能够有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低重金属离子对水的污染。这是模拟了细胞膜的（       ） A．信息交流 B．流动性功能 C．细胞识别功能 D．选择透过性功能 D 任务一：认识细胞膜的功能 练习2：根据图解回答下面的问题： （1）图中反映的是细胞膜的___________________功能。 （2）图中甲表示的是__________的细胞，乙表示的是_____细胞。 （3）图中①表示_________________，②表示细胞膜上的_______。 （4）细胞之间除了通过直接接触传递信息外，还可间接传递信息，如内分泌细胞将______分泌出来后，由______运输到全身各处，作用于远处的靶细胞。 （5）细胞膜除了具备图中所示功能外，还具有_________________和_________________的功能。 进行细胞间信息交流 发出信号 靶 与膜结合的信号分子 受体 激素 血液 将细胞与外界环境分隔开 控制物质进出细胞 任务二：认识细胞膜的结构 活动1：细胞膜成分的探究历程 问题2：根据磷脂分子的特点，说说磷脂分子在空气—水界面上如何排布？ 阅读教材的P42的前三段内容，回答问题： 亲水头部 疏水尾部 问题1：欧文顿对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是对膜成分的提取与检测？如何进一步研究构成细胞膜的脂质类型的？ 任务二：认识细胞膜的结构 活动1：细胞膜成分的探究历程 阅读教材的P42的后两段内容，回答问题： 问题3：科学家是如何得出“磷脂在细胞中必然排列为连续的两层”这一结论的？ 问题4：细胞内外都是水环境，磷脂分子应该如何分布？ 问题5：丹尼利和戴维森推测细胞膜上有蛋白质分子，你有什么方法能证明细胞膜上有蛋白质呢？ 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，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍 用双缩脲试剂进行检测 任务二：认识细胞膜的结构 活动2：细胞膜结构的探索 阅读教材的P43的第2段内容，回答问题： 补充资料：1959年，罗伯特森利用电子显微镜拍摄到了细胞膜的图像为暗—亮—暗的三层结构，测定细胞膜的厚度应当为7-8nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍，而按照“三明治”模型，加上两侧的蛋白质，膜的厚度应当超过20nm。 问题1：罗伯特森提出了什么模型假说？ 问题2:补充资料中的研究结果是支持还是否定该假说？ 蛋白质—脂质—蛋白质 否定 任务二：认识细胞膜的结构 活动2：细胞膜结构的探索 问题3：罗伯特森提出的静态模型解释不了哪些现象？ 问题4：人、鼠细胞的融合等实验的结果表明细胞膜具有什么特性？ 阅读教材的P43的第3段、第4段内容，回答问题： 细胞的生长、变形虫的运动 流动性 （结构特点） 任务二：认识细胞膜的结构 活动2：细胞膜结构的探索 补充资料：物理学家在低温下将细胞膜切开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面（冰冻蚀刻法），发现蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中。 任务二：认识细胞膜的结构 活动2：细胞膜结构的探索 任务二：认识细胞膜的结构 活动2：细胞膜结构的探索 磷脂分子 蛋白质 磷脂双分子层 糖蛋白 胆固醇 1972年辛格和尼科尔森提出了流动镶嵌模型，被大多数人所接受 任务二：认识细胞膜的结构 活动2：细胞膜结构的探索 蛋白质 糖蛋白 磷脂双分子层 任务二：认识细胞膜的结构 脂质体 由磷脂分子构成的脂质体，可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。 任务二：认识细胞膜的结构 练习1:下列说法中，与细胞膜发现史相不一致的是（       ） A．欧文顿在实验基础上提出，细胞膜是由脂质组成的 B．荷兰科学家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，测得单分子层的面积为红细胞表面积的2倍。他们由此推出：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层 C．罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，提出所有的细胞膜都是由磷脂—蛋白质—磷脂三层结构构成的 D．科学家用不同荧光染料标记人细胞和小鼠细胞并进行融合，证明了细胞膜的流动性 C 任务二：认识细胞膜的结构 练习2:下图是细胞膜的流动镶嵌模型（①～③分别表示有关的物质或结构），据图分析并回答下列问题： (2)据图分析，②的化学本质是________，①是_____________（填结构名称）。②是构成细胞膜的基本支架，蛋白质则以不同方式镶嵌在②中，细胞膜的主要功能取决于膜上_____________________。 (3)细胞膜作为系统的边界，有多种生理功能。除控制物质进出细胞以外，细胞膜还有_________________________________________（答出两点）等生理功能。 (1)早在1959年，罗伯特森在电镜下观察到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，大胆提出细胞膜是由___________________三层结构构成，1970年，科学家利用__________法进行人鼠细胞融合实验，证明了细胞膜上的蛋白质可以运动。1972年科学家辛格和尼科尔森正式提出了生物膜的流动镶嵌模型。 蛋白质—脂质—蛋白质 荧光标记 蛋白质 磷脂双分子层 蛋白质的种类和数量 将细胞与外界环境分隔开；进行细胞间信息交流 课堂小结 细胞膜 结构特点 功能特点 结构组成 结构探究历程 决定 ③ ④ ② 流动性 选择透过性 磷脂双分子层 蛋白质分子 ① 结构基础 同学们下节课再见！ $