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“细胞膜的结构与功能”，从“系统边界”生活实例（国家、班级、人体皮肤）切入，结合知识回顾“地球上最基本的生命系统是细胞”，构建“功能→成分探索→流动镶嵌模型”的逻辑脉络，形成清晰学习支架。 其亮点在于融合科学史探究与实验案例，体现生命观念（结构与功能观）、科学思维（证据推理）和探究实践（实验分析）。通过欧文顿实验、人鼠细胞融合实验等展现科学发现过程，结合台盼蓝染色等实例解析功能，助学生建立结构与功能统一观念，培养科学思维与探究能力，也为教师提供逻辑清晰、素材丰富的教学框架。

3.1细胞膜的结构与功能 任何一个系统，都有自己的边界，这对于维护系统内部的稳定性至关重要。 细胞壁 细胞膜 细胞质 细胞核 叶绿体 液泡 核糖体 地球上最基本的生命系统是_____ 细胞 植物细胞 动物细胞 蓝细菌 大肠杆菌 支原体 酵母菌 草履虫 衣藻 知识回顾： 一、细胞膜的功能 （一）功能1：将细胞与外界环境分隔开 细胞膜出现的意义：膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它使得细胞成为一个相对独立的个体，保障了细胞内部环境的相对稳定。 台盼蓝染色细胞 活细胞无色；死细胞蓝色 一、细胞膜的功能 （二）功能2：控制物质进出细胞 蓝墨水无法透过卵黄膜进入卵细胞 苋菜煮熟后花青素会流出细胞 P40讨论1：为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 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；细胞死后，由于细胞膜失去控制物质进出的功能而被染成蓝色。 细 胞 内 进 营养物质：氨基酸、葡萄糖等 出 代谢废物：尿素、二氧化碳等 功能物质：激素、抗体等 不易进 不需要的成分、病原体等 不易出 细胞内重要物质，如核酸 （二）功能2：控制物质进出细胞 体现细胞膜的功能特点：选择透过性 细胞膜的控制能力有一定的限度：控制作用具有相对性 （1）间接交流：通过分泌化学物质（如激素）来传递信息。 一、细胞膜的功能 （三）功能3：进行细胞间的信息交流 （2）直接交流 相邻两个细胞的细胞膜直接接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。 受精作用 （精子和卵细胞的结合） 直接接触 （3）形成通道 相邻两个细胞之间形成通道，信号分子通过通道传输。 高等植物细胞间的胞间连丝 典型例题 （24年宁夏期中考试）如图表示细胞膜的功能模式图。据图分析，下列说法不正确的是( ) A.功能①在生命起源过程中具有重要作用 B.功能②表示进入细胞的物质对细胞都是有利的 C.胰岛素调控生命活动可用图中③表示 D.相邻的植物细胞可通过功能④进行信息交流 B 细胞膜 非脂溶性物质 脂溶性物质 提出假说：膜是由脂质组成的 “相似相溶原理” 【资料1】1895 年，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。 欧文顿对细胞膜的组成成分作出怎样的推测？ 关于细胞膜成分的探索 关于细胞膜成分的探索 【资料2】科学家利用哺乳动物成熟红细胞作为实验材料，制备出纯净的细胞膜，并对细胞膜的成分进行分析，得出组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 【思考】为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？如何制备？ 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。 头部亲水 尾部疏水 磷脂分子示意图 磷脂分子结构式 磷脂分子模型 【相关信息】磷脂分子的结构及其特性 关于细胞膜成分的探索 【思考1】请根据磷脂分子的特点猜测其在空气-水界面上分布的模型。 【思考2】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？ 关于细胞膜成分的探索 【思考3】细胞膜处于什么样的环境中，细胞膜中的磷脂如何排布？ 水 水 A 水 水 B 水 水 C 水 水 提出假说： 细胞膜中的磷脂分子排列为 。 双层 关于细胞膜成分的探索 【资料3】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。 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 实验结论： 关于细胞膜成分的探索 【资料4】1935年，丹尼利和戴维森发现细胞膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，已知脂滴表面如吸附有蛋白质成分时，表面张力则降低。 提出假说： 细胞膜除了脂质外还可能有蛋白质 关于细胞膜成分的探索 二、细胞膜的成分 小结：细胞膜成分的探索成果 细胞膜成分 脂质(50%) 蛋白质(40%) 糖类(2-10%) 主要是磷脂，动物细胞还有胆固醇 胆固醇 磷脂 关于细胞膜结构的探索 “三明治模型” 提出假说： ①细胞膜为“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构组成。 ②细胞膜是静止的。 【资料5】1959年，科学家罗伯特森在电镜下观察细胞膜有“暗-亮-暗”三层结构。 不能解释变形虫细胞膜的运动、细胞的生长、白细胞吞噬细菌、受精时细胞融合等。 思考：“三明治模型”有哪些缺陷？不能解释哪些生命现象？ 【资料6】①电镜下，细胞膜的厚度为7-8nm，约等于磷脂双分子层的厚度。 ②若“三明治模型”正确，则磷脂双分子层的厚度加上两侧蛋白质厚度，膜的厚度应当超过20nm。 关于细胞膜结构的探索 待修正：蛋白质并非均匀的排布在磷脂的两侧。 蛋白质的分布： 蛋白质在细胞膜上的分布是不均匀的，以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中。 红色荧光染料标记的膜蛋白 绿色荧光染料标记的膜蛋白 小鼠细胞 人细胞 37℃ 40min 两种颜色的荧光均匀分布 细胞融合 【资料7】1970年，科学家用荧光标记蛋白质进行小鼠细胞和人细胞融合实验 关于细胞膜结构的探索 通过人—鼠细胞融合的结果，可以得出什么结论？ 细胞膜具有流动性 1972年，辛格和尼科尔森根据新的观察和证据提出流动镶嵌模型 二、细胞膜的结构——流动镶嵌模型 三、细胞膜的结构——流动镶嵌模型 流动镶嵌模型的内容： 1. 细胞膜的成分： 2. 细胞膜的基本支架： 3. 蛋白质的分布： 4. 糖的作用及分布： 主要由磷脂和蛋白质分子构成 磷脂双分子层 镶嵌在磷脂双分子中（镶在表面、部分或全部嵌入其中、贯穿） 存在形式：形成糖蛋白和糖脂 作用：和细胞表面的识别、信息传递有密切关系。 分布：在细胞膜外侧。 5. 细胞膜的结构特点： 具有流动性 5.细胞膜的结构特点：细胞膜具有流动性 三、细胞膜的结构——流动镶嵌模型 膜上的磷脂分子可以侧向自由移动、大多数蛋白质分子是可以运动的。 ①原因： ②影响膜流动性的因素： 一定范围内，温度升高，膜流动性加快。 ③细胞膜具有流动性的意义： 对细胞完成物质生长、分裂、运动等功能非常重要的。 通道蛋白 载体蛋白 补充：细胞膜上蛋白质的功能 酶 受体蛋白 受体蛋白（糖蛋白） 酶 载体蛋白 通道蛋白 ：信息交流、识别 ：催化生物化学反应 ：物质运输 ：物质运输 细胞膜上的蛋白质种类和含量越多，细胞膜的功能越复杂。 疏水（非极性）层 思考：细胞膜的结构如何保障其功能的发挥？ 细胞膜为何能够控制物质进出？ （1）磷脂双分子层内部为疏水区，具有屏障作用 不易直接通过脂双层： 分子量大(蛋白质)、带电荷(K+)、极性(葡萄糖) 容易直接通过脂双层： 分子量小（O2）、非极性（甘油） （2）膜上的转运蛋白具有选择作用 如：细胞膜上有葡萄糖转运蛋白、氨基酸转运蛋白等等。 思考：水分子为什么能够跨膜运输？ （1）水分子很小，可通过由于磷脂运动而产生的间隙进出细胞。 （2）细胞膜上有运输水的蛋白质——水通道蛋白。 磷脂 蛋白质 糖类（少量） 细 胞 膜 将细胞与外界环境分隔开 功能 控制物质进出细胞 进行细胞间的信息交流 磷脂双分子层为基本支架 镶在表面、嵌入、贯穿 细胞表面（外侧） 结构特点：流动性 功能特点：选择透过性 组分 结构 总结：细胞膜的结构和功能 【P46】拓展应用 1.在解释不容易理解的陌生事物时，人们常用类比的方法，将陌生的事物与熟悉的事物作比较。有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行类比：窗纱能把昆虫挡在外面，同时窗纱的小洞又能让空气进出。你认为这种类比有什么合理之处，有没有不妥当的地方? 把细胞膜与窗纱进行类比，合理之处是说明细胞膜与窗纱一样可以允许一些物质出入，阻挡其他物质出入。这样的类比也有不妥之处。例如，窗纱是一种简单的刚性的结构，功能较单纯，细胞膜的结构和功能要复杂得多;细胞膜是活细胞的重要组成部分，活细胞的生命活动是一个主动的过程，而窗纱是没有生命的，它只能是被动地在起作用。 【提示】 2.右下图是由磷脂分子构成的脂质体，它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 中，脂溶性的药物被包在 。 (1)为什么两类药物的包裹位置各不相同? 【P46】拓展应用 双分子层中 两层磷脂分子之间 (2)请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用? 脂质体到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，从而使药物在细胞内发挥作用。 FormatFactory : www.pcfreetime.com $