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

该高中生物学课件围绕细胞膜的结构和功能展开，通过“染色排除法”问题探讨导入，引导学生从功能（分隔、控制物质进出、信息交流）切入，结合科学史资料（如欧文顿实验、人鼠细胞融合实验）探究成分，最终构建流动镶嵌模型，形成递进式学习支架。 其亮点在于融合科学史与核心素养，通过“思考·讨论”分析科学家实验培养科学思维，强调结构与功能相适应的生命观念，配套课堂小测及高考真题链接。学生能提升探究能力，教师可获得系统教学资源，高效落实教学目标。

第二章 第1节 细胞膜的结构和功能 学习目标 01 通过对细胞膜的功能、组成和结构的学习，形成结构与功能相适应的生命观念。（生命观念） 02 通过对细胞膜流动镶嵌模型的学习，培养模型与建模的科学思维方式。（科学思维） 02 细胞膜的功能 01 问题探讨 科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。例如，用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。 为什么活细胞不能被染色，而死细胞可以？ 体现了细胞膜的什么功能？ 死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，因此能被染色。 死细胞 活细胞 02 细胞膜的功能 推测的原始海洋景观想象图 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 将细胞与外界环境分开 1 2 02 细胞膜的功能 控制物质进出细胞 细胞膜的控制作用是相对的 细胞膜的功能特性：选择透过性 细胞代谢产生 × 核酸等有用成分 营养物质 氨基酸、无机盐、葡萄糖… 细胞合成并分泌 抗体、激素... 废物 CO2、尿素… 不需要、有害物质 细菌、病毒… 02 细胞膜的功能 进行细胞间的信息交流 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。 施莱登 施旺 下课接热水的时候，水温太烫下意识地把手抽开，这一系列反应是哪些细胞参与了？ ？ 1 细胞之间是如何实现协调配合的？ 2 细胞之间信息交流的方式有哪些？ 02 细胞膜的功能 进行细胞间的信息交流——间接交流 （1）通过细胞分泌化学物质间接传递信息 细胞分泌的信号分子（如激素），随体液到达全身各处，与靶细胞的（细胞膜表面或细胞内）受体结合，将信息传递给靶细胞。 内分泌细胞 靶细胞 激素 血管 受体：蛋白质 细胞间信息交流的方式（一） 靶细胞 02 细胞膜的功能 进行细胞间的信息交流——直接交流 与膜结合的 信号分子 例如：精子和卵细胞的识别和结合 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 受体 发出信号的细胞 靶细胞 （2）直接传递（直接交流：细胞膜的接触） 02 细胞膜的功能 进行细胞间的信息交流——通道交流 （3）通道传递（相邻两细胞通过通道进行交流） 高等植物细胞间具有胞间连丝 胞间连丝 强调：通道交流不需要细胞膜上的受体 对细胞间信息交流的两个认知误区 (1)三种信息交流方式是发生于细胞与细胞之间的，而不是细胞内的信息交流。 (2)细胞间信息交流并非都依赖于细胞膜上的受体蛋白，如通过细胞通道的信息交流方式；而某些通过化学物质传递信息和通过细胞膜接触传递信息大都依赖于细胞膜上的受体蛋白。 02 细胞膜的功能 ⑴将细胞与外界环境分隔开 ⑵控制物质进出细胞 ⑶进行细胞间的信息交流 细胞膜的功能 保障了细胞内部环境的相对稳定 细胞膜的控制作用是 相对 的 间接传递 直接传递 通道传递 【思考】细胞膜的功能是由什么决定的？ 02 细胞膜的功能 【资料1】1895年，欧文顿在多种物质对膜的通透性实验中，发现溶于脂质的物质（甘油、苯）容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。 小资料 相似相溶原理： 分子结构越 相似的物质，越 容易相互溶解。 细胞膜 非脂溶性物质 脂溶性物质 相似相溶原理 据此推测：细胞膜是由脂质组成 思考·讨论 对细胞膜成分的探索 ①无细胞壁，细胞容易吸水涨破； 【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。 【思考】为什么选择哺乳动物成熟红细胞(无细胞核、细胞器)来制备细胞膜？ 吸水 涨破 ②无细胞核和众多的细胞器，无其他膜的干扰。 思考·讨论 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 含量最多。 甘油 磷酸 胆碱 尾部 头部 亲水“头”部 （极性） 疏水“尾”部 （非极性） 磷脂分子结构特点 磷脂 脂肪酸 思考·讨论 对细胞膜成分的探索 思考·讨论 对细胞膜成分的探索 1.思考：单层磷脂分子层在水-空气界面上应如何分布？并画出来 水 空气 2.若细胞内外均为水环境，细胞膜中的磷脂分子如何分布？请画图表示。 水 水 水 水 思考·讨论 对细胞膜成分的探索 【资料3】1925年，戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取出脂质，在空气--水界面铺成单分子层，测得：单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 在水中形成的磷脂双分子层模式图 由此推断出：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层！ 【思考】若用人口腔上皮细胞做实验还是两倍吗？ 思考·讨论 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。 20世纪初，科学家发现细胞膜不但会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。从而证明细胞膜中存在蛋白质。 思考·讨论 对细胞膜成分的探索 人物 时间 实验过程 结果 欧文顿 1895年 发现脂溶性物质更易通过细胞膜 推测细胞膜由脂质组成 科学家利用哺乳动物的红细胞制备细胞膜，进行化学成分分析 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多 戈特 格伦德尔 1925年 从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面中铺展成单分子层，其面积是红细胞表面的2倍 细胞膜中的磷脂必然排列为连续的两层 丹尼利 戴维森 1935年 研究了细胞膜的张力 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质 03 对细胞膜结构的探索 功能越复杂的细胞膜，蛋白质的 和 越多。 主要是 ，动物细胞有胆固醇。 磷脂 种类 数量 蛋白质 脂 质 糖 类 （约占40%） （约占50%） （约占2%-10%） 脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜？ ？ 0.5 0.4 0.1 03 对细胞膜结构的探索 【资料1】1959年罗伯特森在电镜下观察到了细胞膜的清晰的暗—亮—暗的三层结构，是一种静态的统一结构。 细胞膜 细胞内 细胞外 “三明治模型” 蛋白质-脂质-蛋白质 细胞外 细胞内 蛋白质 蛋白质 脂双层 如果细胞膜是静态的，如何解释细胞的生长、白细胞吞噬细菌、受精时细胞融合呢？ 03 对细胞膜结构的探索 如果细胞膜是静态的，如何解释细胞的生长、分裂、变形虫的运动以及受精时细胞融合等现象呢？ “静态三明治模型” 细胞分裂 变形虫变形运动 受到质疑 03 对细胞膜结构的探索 问题：通过人鼠细胞融合实验结果，你可以得出什么结论？ 两种颜色荧光均匀分布 1970年人鼠细胞融合实验 细胞 融合 37℃ 40min 小鼠细胞 人细胞 正在融合的细胞 融合细胞 绿色荧光标记的膜蛋白 红色荧光标记的膜蛋白 细胞膜表面的蛋白质分子是可以运动的 结论 【资料2】1970年，人——鼠细胞融合实验（荧光标记实验） 03 对细胞膜结构的探索 构成细胞膜的磷脂具有流动性 磷脂分子的运动方式 侧向扩散 旋转运动 摆动运动 伸缩震荡 翻转运动 旋转异构 资料3 【资料4】细胞膜的厚度为7—8nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍，若“三明治”模型成立，两层磷脂加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20nm。 【资料5】20世纪60年代，科学家利用冰冻蚀刻法在低温下将细胞膜断开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面，发现蛋白质镶嵌、嵌入或贯穿于磷脂双分子层中。 否定了罗伯特森的“三明治模型” 模型膜的总 厚度＞20nm 厚度约 7-8nm 冰冻蚀刻技术：标本置于-100˚C的干冰或-196˚C的液氮中，进行冰冻。然后用冷刀骤然将标本断开，升温后，冰在真空条件下迅即升华，暴露出断面结构，称为蚀刻。 03 对细胞膜结构的探索 03 对细胞膜结构的探索 蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于脂双层 对三明治模型的修正 对称 静态 × × 细胞膜上的绝大多数蛋白质具有流动性、磷脂分子也可运动 糖类如何分布？ 03 对细胞膜结构的探索 【资料6】1972年辛格和尼科尔森通过新的实验依据提出了流动镶嵌模型，被多数人所接受。 细胞膜具有流动性，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。 04 流动镶嵌模型的基本内容 细胞膜的结构模型示意图 1 1 1 1 蛋白质 2 2 3 4 糖蛋白 3 糖脂 4 磷脂双分子层 2 4 04 流动镶嵌模型的基本内容 生物膜的基本支架： 磷脂双分子层 蛋白质分子存在形态： 有镶在表面、嵌入、贯穿三种 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_________，这些糖类分子叫作_______。 糖蛋白 糖脂 糖被 内容 细胞内侧 细胞外侧 镶在表面 部分嵌入 全部嵌入 贯穿整个 糖蛋白 糖脂 细胞膜两侧具有不对称性 糖类分子与蛋白质结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫作糖被。 糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。消化道和呼吸道上表皮的糖蛋白有保护和润滑作用。 膜外 膜内 04 流动镶嵌模型的基本内容 04 流动镶嵌模型的基本内容 细胞膜具有一定的流动性 细胞膜具有选择透过性 结构特点 功能特性 05 课堂小结 2.控制物质相对进出 3.信息交流 1.将细胞与外界分隔 脂 质 蛋白质 糖 类 磷脂双分子层——基本支架 镶、嵌、贯穿 糖蛋白 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 06 课堂小测 1.系统的边界对系统的稳定至关重要。细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，以下有关细胞膜功能的说法错误的是（ ） A.细胞膜对于物质的运输具有选择性，细胞需要的物质可以进入细胞 B.动物细胞之间的信息传递需通过激素与靶细胞受体结合来实现 C.植物细胞间的胞间连丝，能进行信息交流和物质转运 D.多细胞生物体内，细胞通过细胞膜进行细胞间的多种相互作用 B 解析：细胞膜具有控制物质进出的功能，细胞需要的物质可以进入细胞，不需要的物质不容易进入细胞，A正确；动物细胞之间的信息传递可以通过激素与靶细胞受体结合实现，也可通过细胞之间直接接触来实现，如精子与卵细胞结合，B错误；植物细胞能通过胞间连丝进行信息交流和物质转运，C正确；细胞通过细胞膜进行细胞间的信息交流等多种相互作用，D正确。 06 课堂小测 2.科学家利用小鼠和人的细胞进行了如图所示的实验。下列相关分析错误的是( ) A.两种细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层，其不是静止不动的 B.细胞膜具有一定的流动性是荧光染料最终呈均匀分布状态的原因 C.该实验结果说明，构成细胞膜的蛋白质和磷脂分子是可以运动的 D.在不同温度下进行该实验，荧光染料分布均匀所需的时间不一样 B 解析：磷脂双分子层是细胞膜的基本骨架,构成膜的磷脂分子可以运动,A正确；细胞膜具有一定的流动性,这使得荧光染料最终均匀分布,B正确；荧光染料标记的是细胞表面的蛋白质,而荧光染料最终均匀分布说明细胞膜的蛋白质是可以运动的,C错误;不同温度条件下,构成膜的磷脂分子及蛋白质分子的运动情况不同,荧光染料分布均匀所需的时间也不一样,D正确。 06 课堂小测 3.如图所示为细胞质膜的局部结构模式图，下列叙述错误的是( ) A.②构成了细胞质膜的基本支架，水溶性分子或离子能自由通过② B.①存在于细胞质膜的外表面，其与细胞间的信息交流密切相关 C.膜上的②和③都具有一定的流动性，是细胞质膜结构特点的基础 D.不同细胞的细胞质膜生理功能不同，这主要取决于膜上③的不同 A 解析：根据题图可知,①表示糖蛋白,②表示磷脂双分子层,③表示蛋白质。②构成了细胞质膜的基本支架,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,A错误。 07 教考衔接 [2025年天津高考真题]关于细胞膜组成与功能的探究，推论正确的是(      ) A.细胞膜与双缩脲试剂反应呈紫色，表明细胞膜含有糖类 B.同位素标记的固醇类物质可以穿过细胞膜，表明细胞膜含有胆固醇 C.细胞膜上聚集的荧光标记蛋白能均匀分散开，表明细胞膜具有信息传递功能 D.植物细胞能发生质壁分离和复原，表明细胞膜具有选择透过性 解析：双缩脲试剂与蛋白质反应呈紫色，若细胞膜与双缩脲试剂反应呈紫色，表明细胞膜含有蛋白质，而非糖类，A错误；固醇类物质能穿过细胞膜，是因为细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，根据“相似相容”原理，固醇类（脂质）易通过，不能据此表明细胞膜含有胆固醇，B错误；荧光标记蛋白均匀分散体现细胞膜的流动性（结构特点），与信息传递功能无关，C错误；植物细胞能发生质壁分离和复原，是因为细胞膜允许水分子自由通过，而对蔗糖等物质的通过具有选择性，这表明细胞膜具有选择透过性（功能特性），D正确。 D 感谢指正 Thanks To Correct Me Lavf58.30.100 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $