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，以“问题探讨”中鸡蛋黄与蛋清的分隔现象导入，引导学生推测细胞膜作为边界的功能，通过任务驱动、实验探究（如台盼蓝染色、苋菜浸泡）等学习支架，逐步展开功能分析、成分探索及结构模型构建的脉络。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过欧文顿实验、磷脂排布模型构建、荧光标记细胞融合等实验，引导学生基于证据推理细胞膜成分与流动性，体现结构与功能观的生命观念。采用任务驱动和对点训练，学生能主动构建知识，教师可高效实施教学，提升学生生物学科核心素养。

3.1 细胞膜的结构和功能 没受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可看作是一个卵细胞。认真观察下面的图片，鸡蛋黄与蛋清之间被什么结构分隔开了？ 讨论 据此推测，细胞膜具有什么功能？ 【提示】细胞膜作为细胞的边界， 将细胞与外界环境分隔开。 【问题探讨】 国家的边界：边防线等 人体的边界：皮肤和黏膜 一个系统总有它的边界 细胞的边界：细胞膜 （质膜） 一、细胞膜的功能 任务一 1.细胞膜的功能有哪些？ 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。意义：细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 细胞的边界就是细胞膜，也叫质膜。 推测的原始海洋景观图 （1）将细胞与外界环境分隔开 一、细胞膜的功能 ②分别用清水和沸水浸泡苋菜，观察水色变化 【对照说明】活细胞膜不让色素出 ①台盼蓝染色细胞 【对照说明】活细胞膜不让染料进 任务一·探究活动 思考：基于以下实验，推断细胞膜还有什么功能？ 一、细胞膜的功能 分隔开 任务一 1.细胞膜的功能有哪些？ 这种控制既具有普遍性，又具有相对性。 （2）控制物质进出细胞 代谢废物 不需要的物质 营养物质物质 水 核酸 2.细胞膜在控制物质进出时体现出了什么功能特点？ 病毒细菌 (相对的) 【功能特点】 细胞膜具有选择透过性。 一、细胞膜的功能 激素 ①通过分泌信号分子的信息传递。 内分泌细胞的激素（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。 ①通过分泌信号分子的信息传递。 （3）进行细胞间的信息交流 一、细胞膜的功能 ②通过质膜接触的信息传递。 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）。 任务一 ②通过质膜接触的信息传递。 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 受体 3.细胞间进行信息交流的方式主要有哪些？ 一、细胞膜的功能 ③通过相邻细胞间通道的信息传递。 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。 任务一 ③通过相邻细胞间通道的信息传递。 胞间连丝 3.细胞间进行信息交流的方式主要有哪些？ 一、细胞膜的功能 （2）控制物质进出细胞 （3）进行细胞间的信息交流 （1）将细胞与外界环境分隔开 【总结】细胞膜的功能 细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。 【思考】细胞膜具有什么样的结构呢？ 一、细胞膜的功能 资料一 欧文顿的实验 ● ● 细胞膜 ● ● ● ● ● ● 不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质 ● ● 根据实验，做出怎样的推出？ 膜是由脂质组成的。 与化学的联系 相似相溶原理：“相似”是指溶质与溶剂在结构上相似，“相溶”是指溶质与溶剂彼此互溶。 二.对细胞膜成分的探索 时间：20世纪初 实验：科学家对哺乳动物成熟红细胞膜进行了化学成分分析 红细胞的细胞膜 资料二 化学分析表明： 脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多 二.对细胞膜成分的探索 头部亲水 尾部疏水 磷脂单层平铺面积是 细胞表面积的2倍 二.对细胞膜成分的探索 活动主题二: 根据以上实验结论构建细胞膜中磷脂分子的排布模型 二.对细胞膜成分的探索 资料四 丹尼利和戴维森 时间：1935年 人物：荷兰科学家戈特E.Gorter和格伦德F.Grendel 实验：丹尼利和戴维森研究细胞膜张力，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表面如果附有蛋白质成分，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。 二.对细胞膜成分的探索 成分 红细胞 肌细胞 草履虫 蛋白质 38 40 45 脂类 62 60 55 糖蛋白 微量 微量 微量 ▌各种生物细胞膜成分比较 ▌说明了什么： 不同的细胞膜中，各种物质的含量是不同的。 功能越复杂的细胞膜，蛋白质含量和种类越多。 ▌总结：细胞膜的成分？ 主要由磷脂和蛋白质组成，还有少量糖类！动物细胞还有胆固醇。 二.对细胞膜成分的探索 细胞膜可能只是简单控制物质进出细胞，但是草履虫他是单细胞生物。他要执行很多的生命活动，比如摄食，排泄，运动啊等等，所以他的细胞膜要特化出很多结构比如口沟，胞肝，鞭毛。 除了一些有利的功能蛋白，同样的如果细胞发生癌变或者病变那么他的细胞膜有一些有害的功能蛋白。甲胎蛋白的作用。细胞膜要负责 ▌生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成的三层静态的统一结构（三明治模型，暗-亮-暗）。 质疑：静态模型无法解释细胞生长和变形 20世纪50年代电镜诞生，罗伯特森观察细胞膜，蛋白质电子密度高，电镜下显暗带，磷脂分子电子密度低呈亮带。 一层明层：磷脂 两层暗层：蛋白质 三.对细胞膜结构的探索 ，蛋白质均匀分布于两侧刚刚主要是在研究磷脂。还有哪一种成分还没有研究？ 电镜诞生了有什么用。 磷脂虽然也是两层不过他们连在一起所以在电镜下也只能看到一层。 17 荧光染料标记人和鼠细胞表面的蛋白质后细胞融合 ▌结合其他实验得出结论：膜上蛋白质和磷脂分子可以运动，细胞膜具有流动性 人细胞 鼠细胞 荧光标记膜蛋白 诱导 融合 370C 40分钟 三.对细胞膜结构的探索 如果这个细胞膜是静止的，那这个细胞可失水皱缩或者吸水膨胀，变形虫变形或者去吞噬其他微生物？\ 绿色荧光和红色荧光已经？均匀分布？这就证明？ 为了严谨一些一定要写一定的流动性 18 四、流动镶嵌模型的基本内容 1.细胞膜主要由 和 组成，还有少量的 。 2. 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，具有屏障作用。 P45 3.蛋白质有的 磷脂双分子层的表面，有的部分或者全部 磷脂双分子层,有的 整个磷脂双分子层。 4.细胞膜不是静止不动的，而是具有 ，主要表现为构成膜的磷脂分子可以 移动，膜中的 大多也能运动。 磷脂分子 蛋白质 糖类 磷脂双分子层 镶在 嵌入 贯穿 流动性 侧向自由 蛋白质 四、流动镶嵌模型的基本内容 1972年，辛格和尼科尔森根据新的观察和实验证据，提出细胞膜的流动镶嵌模型。 本课小节 细胞膜的结构和功能 【小结】 ▌下列生物膜结构探索历程的说法，正确的是( 　)。 A. 欧文顿通过对细胞膜的提取和成分分析，得出膜是由脂质组成的 B. 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，提出所有的生物膜都是由磷脂—蛋白质—磷脂，三层结构构成的三层结构模型认为生物膜为静态的结构 C. 科学家用不同荧光染料标记人细胞和鼠细胞的磷脂分子并进行融合，证明了细胞膜的流动性 D. 流动镶嵌模型认为蛋白质分子在膜上的分布是不对称的 D 对点训练 最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的 ▌有什么例子可以说明生物膜不是固定静止，而是具有一定的流动性的？ 变形虫的变形运动 细胞融合 细胞的吸水膨胀或者失水皱缩（如质壁分离） 细胞的胞吞胞吐（如白细胞吞噬病菌，细胞分泌蛋白质等） ▌一位科学家发现，当温度一定升高时，细胞膜的厚度变小而面积增大，这是由于细胞膜的什么特性所决定的 ( ) A. 具有一定的流动性 B. 可以进行细胞间的信息交流 C. 具有专一性 D. 具有控制物质进出的功能 A 对点训练 ▌哺乳动物受精过程，精子能够与卵细胞相互识别，卵子部分开放给予精子的头部进入，这一现象体现细胞膜能（ ） A. 保证细胞与外界环境分隔开 B. 保障细胞内部环境的相对稳定 C. 控制物质进出细胞 D. 进行细胞间的信息交流 ▌在处理污水时，人们设计出一种膜结构，有选择地将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。这是试图模拟细胞膜的（ ）。 A. 将细胞与外界环境分隔开的功能 　　 B. 控制物质进出细胞的功能 C. 进行细胞间信息交流的功能 　　   D. 具有免疫作用的功能 D B 对点训练 信息交流侧重识别信号分子 控制物质基础是筛选一些离子等 ▌下列关于细胞膜的功能的叙述，正确的是( ) A. 细胞间的信息交流,大多与细胞膜的结构和功能有关 B. 细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构 C. 细胞膜的主要成分是磷脂，蛋白质和糖类 D. 细胞膜作为系统的边界，严格控制物质进出细胞，细胞不需要的东西不能到达细胞内。 ▌如图为细胞间信息交流的一种方式，下列叙述不正确的是（ ）。 A. 图中反映了细胞膜具有细胞间信息交流的功能 B. 图中乙细胞表示靶细胞 C. 图中a表示信号分子（如激素） D. 图中b表示细胞膜上的载体 A D 对点训练 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。 (1)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。( ) (2)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。( ) (3)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下个空洞。( ) × × × 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 【练习与应用】 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。 【练习与应用】 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? 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。 【练习与应用】 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。 (2)请推测：脂美质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用? 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。 【练习与应用】 $