3.1细胞膜的结构和功能课件-2026-2027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和功能，涵盖其三大功能、成分探索及流动镶嵌模型，课堂导入通过“原始细胞诞生”的思考问题，连接原始生命形成与细胞膜意义，搭建从功能到成分再到结构的学习支架。 其亮点在于以科学史为脉络，结合欧文顿实验、荧光标记融合实验等资料分析，培养科学思维与探究实践能力，通过概念检测和拓展应用强化生命观念中的结构与功能观。学生能构建知识体系，教师可提升教学效率。

第3章 第1节 细胞膜的结构和功能 思考 1. 原始细胞的形成标志的什么？ 2. 细胞膜的存在意义是什么？ 课堂引入 活动1：观察实验结果，分析细胞膜的功能。 细胞膜的功能 功能一：将细胞与外界环境分隔开 功能一：将细胞与外界环境分隔开 【思考】细胞膜作为系统的边界，它在细胞的生命活动中起什么作用？ 无机物→简单有机物→复杂有机物→原始生命体 细胞膜的功能 →细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定 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，这是为什么呢？ 台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜。而台盼蓝能通过死细胞的细胞膜进入细胞。 细胞膜的功能 功能一：将细胞与外界环境分隔开 功能二：控制物质进出细胞 细胞 营养物质（氨基酸、无机盐，葡萄糖等）O2、 代谢废物、尿素、CO2等 细胞合成并分泌 （抗体、激素等） 不需要、有害的物质（不容易进入） （病菌、病毒） × 细胞膜的控制作用是相对的。 核酸等重要成分 × 可能 侵入 细胞膜的功能 功能一：将细胞与外界环境分隔开 功能二：控制物质进出细胞 在球场外的同学们，当发现排球快速向你头部飞奔过来，你会迅速躲避或用胳膊阻挡。 思考： 1.哪些细胞参与完成了上述活动？它们发挥的具体作用是什么？ 2.眼部组织细胞、神经元细胞和肌肉细胞之间如何实现相互沟通呢？ 细胞膜的功能 功能一：将细胞与外界环境分隔开 功能二：控制物质进出细胞 施莱登和施旺在细胞学说中强调“细胞既是一个相对独立的单位，又和其他细胞构成的整体起作用”。由此说明多细胞生物体的生命活动必须依赖于细胞之间的协调配合才能完成。 功能三：进行细胞间的信息交流 设置动画 先展示施莱登和施旺 细胞膜的功能 功能一：将细胞与外界环境分隔开 功能二：控制物质进出细胞 功能三：进行细胞间的信息交流 体 液 的 传 送 内分泌细胞 分泌的激素 与靶细胞膜上的受体结合，将信息传递给靶细胞 靶细胞 靶细胞 例如：胰岛素的分泌 1、化学本质：糖蛋白 2、特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质） 接受信号的细胞 ① 间接交流 细胞分泌化学物质（如激素），通过膜表面的受体传递信息 细胞膜的功能 靶细胞 发出信号的细胞 与膜结合的信号分子 膜上接受信号分子的受体 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。 演示 强调：只有同种生物的精子和卵细胞能够识别和结合。 ② 直接交流 功能一：将细胞与外界环境分隔开 功能二：控制物质进出细胞 功能三：进行细胞间的信息交流 思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？ 胞间连丝 ③ 植物细胞通过 传递信息。 通道（胞间连丝） 强调：通道交流不需要细胞膜上的受体。 细胞膜的功能 功能三：进行细胞间的信息交流—— ③形成通道（如胞间连丝） 细胞膜的功能 功能一：将细胞与外界环境分隔开 功能二：控制物质进出细胞 功能三：进行细胞间的信息交流——3种方式 练习 （1）如图表示细胞间信息交流的两种方式。下列叙述正确的是（ ） A.高等植物细胞之间信息交流均为图中所示的信息交流方式 B.胰岛素调节血糖的过程中，信息交流方式与图乙所示相同 C.细胞间的信息交流可不依赖细胞膜上的受体 D.病毒与细胞膜上的受体结合实现了细胞间的信息交流 C 结构决定功能过度 细胞膜 非脂溶性物质 脂溶性物质 细胞膜的主要组成成分中有脂质 相似相溶原理 【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。 【思考】欧文顿对细胞膜的组成成分作出怎样的推测？ 对细胞膜成分的探索 【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？（笔记） 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。 对细胞膜成分的探索 【磷脂】是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子。磷酸“头部”是亲水的，脂肪酸“尾部”是疏水的。 亲水的头 疏水的尾 磷脂分子的结构（P42） 水 空气 【思考】磷脂分子在空气——水界面上会怎样排布？ 笔记：磷脂的元素组成C H O N P，头部亲水，尾部疏水。 对细胞膜成分的探索 【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。 【问题1】该实验得出了怎样的推论？ 水 水 【问题2】细胞膜上的磷脂分子是怎样排列的？ 水 水 1层细胞膜含2层磷脂分子 教材深挖：将人的肝细胞中的磷脂全部提取出来，铺成单分子层，其面积是肝细胞表面积的2倍吗？为什么？ 大大超过2倍，肝细胞具有多种具膜的细胞器和细胞核 对细胞膜成分的探索 【资料4】1935年，英国学者丹尼利和戴维森发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力；当时人们已经知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低。 【思考】以上资料说明细胞膜中还可能含有什么物质？ 推测：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。 对细胞膜成分的探索 【资料5】神经髓鞘的蛋白质含量不仅少，而且蛋白质种类只有3种。神经髓鞘也比较简单，主要起绝缘作用。红细胞、肝细胞、大肠杆菌的细胞膜都承担着非常复杂繁多的生理功能，它们的细胞膜中蛋白质的种类和数量均较多。 细胞膜的功能主要由 决定，功能越复杂的细胞膜， 的 和 越多。 【思考】由上述材料可知，细胞膜的功能主要由哪一类物质决定？ 蛋白质 蛋白质 种类 数量 对细胞膜成分的探索 __________（约50%） __________（约40%） 主要 成分 ____________（约2%~10%） ________（主要） _________（动物细胞膜具有） 脂质 蛋白质 糖类 磷脂 胆固醇 蛋白质的_______与_____ 决定细胞膜功能的复杂程度。 种类 数量 细胞膜成分的小结： 组成元素：C、H、O、N、P等。 不同细胞、不同生物的细胞膜的成分基本一样，但在不同细胞、不同生物以及不同的细胞发育时期，几种成分所占的比例不同。 CHO +N （+P、N） 对细胞膜结构的探索 序号 实验过程与结果 实验结论 ① 20世纪40年代，科学家推测细胞膜为脂双层，蛋白质分子覆盖在细胞膜两侧。 ② 1959年罗伯特森在电镜看到细胞膜 暗-亮-暗三层结构。 细胞膜都是由蛋白质-脂质-蛋白质三层构成。认为细胞膜是静态的统一结构。 蛋白质 蛋白质 脂质 三明治模型 该模型可以解释细胞的哪些功能？不能解释哪些现象？ 蛋白质在细胞膜两侧可以帮助细胞进行物质运输等，但是错误的将细胞膜描述为静态统一的结构，无法解释细胞的生长和分裂、变形虫的运动、受精时细胞融合等。 对细胞膜结构的探索 对细胞膜结构的探索 ③ 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图 用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质 用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质 细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的，再加上其他实验证据表明细胞膜具有流动性 【资料】20世纪60年代，冰冻蚀刻技术得到了应用。科学家将细胞进行快速低温冷冻，用冷刀将细胞标本骤然冲断开。这时，磷脂双分子层的疏水端裂开，从而显示出蛋白质颗粒在膜之中的真实分布情况。通过一定的技术处理，科学家在电子显微镜下观察到，细胞膜的外层磷脂和内层磷脂表面都有凸起的蛋白质颗粒，还有蛋白质随着另一层磷脂离开之后留下的窟窿。 对细胞膜结构的探索 冰冻蚀刻技术研究细胞膜结构 蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于磷脂双分子层。 A B C 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，为多数人所接受。 1.细胞膜的基本支架是什么？ 2.蛋白质在细胞膜上如何分布？ 3.细胞膜具有流动性的原因是什么？ 4.什么叫糖蛋白？有什么功能？ 流动镶嵌模型的基本内容 ①_______________是膜的基本支架。 磷脂双分子层 其内部是疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。 思考： 既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？ 一、水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙， 二、膜上存在水通道蛋白，水分子可以由此通过。 磷脂双 分子层 流动镶嵌模型的基本内容 ②_________________以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中。 有的镶在磷脂分子层表面。有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层表面。 蛋白质分子 流动镶嵌模型的基本内容 ③细胞膜不是静止不动的，而是具有 。 细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能非常重要。 主要表现为构成膜的 。 流动性 磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动 （细胞膜的结构特点） （细胞膜具有流动性的原因） 对细胞膜结构的探索 ④在细胞膜外表面，糖类分子与蛋白质结合形成___________，或与脂质结合形成_________，这些糖类分子叫做_______。 糖蛋白 糖脂 糖被 糖蛋白 细胞膜（质膜）是单层膜还是双层膜？包含几层磷脂分子？ 单层膜包含两层磷脂分子。 糖被 对细胞膜结构的探索 糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切相关 【提出假说】细胞膜结构的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先根据已有的知识信息，提出解释某一生物学问题的一种假说，再进一步观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合！ 【科学方法】 细胞壁具有全透性，无法在细胞壁内制造一个稳定的内部环境，因此细胞壁不是细胞的生命系统的边界。 细菌细胞壁 肽聚糖 植物细胞壁 纤维素和果胶 真菌细胞壁 几丁质 ☆溶菌酶可水解肽聚糖而不能水解几丁质，所以溶菌酶能杀死细菌，却对真菌基本没作用。 拓展：细胞壁的成分与功能 2.控制物质相对进出 3.信息交流 1.将细胞与外界分隔开 脂 质 蛋白质 糖 类 磷脂双分子层——膜的基本支架 镶、嵌、贯穿 糖蛋白、糖脂 功能特点 结构特点 （选择透过性） （流动性） 功 能 成分与结 构 细 胞 膜 课堂小结 课堂小结 1、基于对细胞膜结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确， 构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的（ ） 细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入，而对细胞有害的物质则不能进入。（ ） 向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞。（ ） 一、概念检测 × × × 课堂小结 2、细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是（ ） A、细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜 B、由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜 C、细胞膜的蛋白质分子有物质运输功能 D、细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型 B 课堂小结 二、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。 课堂小结 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双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。 （1）为什么两类药物的包裹位置各不相同？ （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？ (1)由双层磷脂分子构成的脂质体,两层磷脂分子之间的部分是疏水的,脂溶性药物能被稳定地包裹在其中;脂质体的内部是水溶液的环境,能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。 (2)由于脂质体是磷脂双分子层构成的,到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合,也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞,从而使药物在细胞内发挥作用。 $