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、功能及流动镶嵌模型，以台盼蓝染色鉴别死活细胞的问题探讨导入，引导学生从细胞膜的三大功能（分隔环境、控制物质进出、信息交流）切入，逐步探究其成分（脂质、蛋白质、糖类）及流动镶嵌模型的构建过程，形成“功能—成分—结构”的学习支架。 其亮点在于融合科学史与探究实践，通过欧文顿实验、荧光标记人鼠细胞融合实验等科学案例，结合问题讨论、判断正误等互动设计，培养学生的科学思维与探究能力，同时以结构与功能观贯穿始终，落实生命观念。学生能直观理解抽象概念，教师可借助资料提升教学互动性与知识深度。

细胞膜的结构和功能 1 阐述细胞膜的功能 说明细胞膜的成分 概述流动镶嵌模型的主要内容及结构特点 学习目标 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。 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。 讨论：1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 死细胞 活细胞 用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞（放大200倍） 细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。 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。 讨论：2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？ 死细胞 活细胞 用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞（放大200倍） 一 细胞膜的功能 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。 原始海洋 古细菌 原始生命 （一）将细胞与外界环境分隔开 细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，使细胞成为相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。 营养物质 代谢废物 不需要或对细胞有害的物质 细胞内合成后，分泌到细胞外的物质 核酸等重要成分 一 细胞膜的功能 （二）控制物质进出细胞 6 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 一 细胞膜的功能 （二）控制物质进出细胞 ①细胞需要的物质—进入细胞 ②不需要或对细胞有害的物质—不容易进入细胞 ③抗体、激素等物质合成后可分泌到胞外；细胞产生的废物也要排到胞外 ④有些病毒、病菌也能侵入细胞 细胞膜的功能特性：选择透过性 7 借助体液传递信息，内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。 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。 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。例如，高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。 三、进行细胞间信息交流 内分泌细胞 靶细胞 激素 血管 靶细胞 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 胞间连丝 （1）将细胞与外界环境分隔开——保障了细胞内部环境的相对稳定； （2）控制物质进出细胞——细胞膜的控制作用是相对的； （3）进行细胞间的信息交流——细胞间信息交流的方式多种多样。 细胞膜的功能 细胞膜的功能 抗体、激素等物质，细胞产生的废物 细胞内的核酸等重要成分 营养物质 对细胞有害的物质、病菌、病毒等 细胞 可“出” 可“进” 不可“出” 不易“进” 下列哪一项不属于细胞膜的功能（ ） A.控制物质进出细胞 B.将产生的抗体分泌到细胞外 C.维持细胞内的小环境稳定 D.使细胞内的各种生物化学反应加快 细胞膜的功能 D 我是欧文顿，经过上万次 实验我发现…… 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 1.欧文顿（E.Overton）实验 实验现象： 假说： 脂质分子更容易通过细胞膜 细胞膜是由脂质组成的 实验：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是不一样的：溶于脂质的物质比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。 最初认识到细胞膜是由脂质构成的，是直接对膜成分进行提取、鉴定，还是一种推理？ 在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？ 欧文顿的推论是否正确呢？细胞膜中除含有脂质外，还有没有其他成分呢 ？ 实验：细胞膜的制备 （1）原理：动物细胞放在清水里，细胞吸水胀破，内容物流出即可离心得到细胞膜 （2）材料：哺乳动物的成熟红细胞 二 对细胞膜成分的探索 2.对细胞膜进行成分分析 细胞膜化学分析表明：脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多 合作探究： 哺乳动物的成熟红细胞作材料的优点是什么？ 二 对细胞膜成分的探索 3.磷脂的结构 请根据磷脂分子的特点猜测其在空气与水界面上分布的模型。 探究一：1895年，欧文顿选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的实验。 发现：凡是可溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜。 据此推测：细胞膜是由______组成的，为进一步确定细胞膜中脂质成分的类型，科学家利用哺乳动物的红细胞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。 脂质 对细胞膜结构和成分的探索 亲水“头”部 琉水“尾”部 磷脂分子示意图 细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？ 对细胞膜结构和成分的探索 亲水“头”部 琉水“尾”部 磷脂分子示意图 水 水 水 水 水 水 探究二：1925年，两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，将提出的脂质在空气一水界面上铺成单分子层，测得其单分子层所占的面积相当于所用的红细胞表面积的2倍。 由此推断：细胞中的磷脂分子必然排列为连续的____层。 两 对细胞膜结构和成分的探索 探究三：1935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。由于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。 因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有________。 蛋白质 对细胞膜结构和成分的探索 水 水 由以上我们可知，细胞膜主要是由______和_______组成的。此外，还有少量的糖类。 蛋白质 脂质 脂质 （约50%） 蛋白质（约40%） 糖类（约2%-10%） （1）在组成细胞膜的脂质中，______最丰富。 （2）功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量______。 磷脂 越多 对细胞膜结构和成分的探索 1959年，罗伯特森（J.D.Robertsen）根据电镜下细胞膜的暗--亮--暗的三层结构，大胆地提出了细胞膜模型的假说： 细胞膜由“蛋白质--脂质--蛋白质”三层结构构成，他把细胞膜描述为静态的统一结构。 不少科学家对于细胞膜是静态的观点提出质疑。 对细胞膜结构和成分的探索 这一实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有_______。 流动性 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 正在融合的细胞 融合的细胞 人细胞 小鼠细胞 绿色荧光染料标记的膜蛋白 红色荧光染料标记的膜蛋白 细胞融合 37℃ 40 min 1972年辛格（S.J.Singer）和尼克尔森（G.Nicolson）总结前人的研究成果，并且在新的观察和实验证据的基础上，提出了新的生物膜模型——流动镶嵌模型，为大多数人所接受。 对细胞膜结构和成分的探索 细胞膜主要是由_____分子和_______分子构成的。 _____________，是膜的基本支架。 _______分子以不同方式镶嵌在基本支架中。 细胞膜不是静止不动的，而是具有_______。 磷脂 蛋白质 磷脂双分子层 蛋白质 流动性 流动镶嵌模型 糖蛋白 磷脂双分子层 磷脂分子 蛋白质分子 磷脂双分子层是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。 流动镶嵌模型 非脂溶性物质 脂溶性物质 对细胞膜的深入研究发现，细胞膜的外表面还有糖类分子，它与蛋白质分子结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫作糖被。糖被在细胞生命活动中具有重要功能。例如：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。 流动镶嵌模型 糖蛋白 磷脂双分子层 磷脂分子 蛋白质分子 三、流动镶嵌模型的基本内容 ①有的镶嵌在磷脂双分子层表面（镶嵌） ②有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中（嵌入） ③有的贯穿于整个磷脂双分子层（贯穿） -----膜的基本支架 磷脂双分子层 蛋白质分子 流动镶嵌模型基本内容 糖类 糖蛋白 糖脂 糖被（分布在细胞膜外侧，承担细胞识别、细胞间信息交流的作用） 细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)同一生物体的细胞膜中蛋白质的种类和数量相同。(　　) (2)在组成细胞膜的脂质中，胆固醇最丰富。(　　) (3)细胞膜的成分是恒定不变的。(　　) (4)动物细胞间的黏着性与细胞膜上的糖蛋白有关。(　　) (5)植物细胞的胞间连丝具有物质运输的作用。(　　) (6)细胞膜的流动性与ATP没有关系。(　　) (7)荧光染料标记人鼠细胞融合实验说明细胞膜具有流动性。(　　) (8)细胞膜的流动性和选择透过性均须在完成物质交换功能时才能体现出来。(　　) (9)功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量相对越多。( ) × × × √ √ × √ × √ 细胞膜的结构和功能 流动镶嵌模型 课堂总结 退出 28 $