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功能、成分结构探索及流动镶嵌模型，通过莲藕吸收物质、精卵识别等情境资料导入，衔接细胞系统边界概念，构建“功能—成分—结构”的学习支架，引导学生逐步深入理解核心知识。 其亮点是以科学史为脉络，结合台盼蓝染色、荧光标记细胞融合等实验，渗透结构与功能观（生命观念）和模型与建模（科学思维）。通过“结论要语辨一辨”辨析易错点，“对点应用”用真题巩固，小结清晰梳理结构与功能联系，助力学生培养探究能力，为教师提供系统教学资源和多样化活动设计。

第1节　细胞膜的结构和功能 课标要求 学习目标 核心内容 概述细胞都由质膜包裹,质膜将细胞与其生活环境分开,能控制物质进出,并参与细胞间的信息交流 1.从系统与环境关系的角度阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能,形成结构与功能观 2.分析细胞膜成分与结构的关系,概述流动镶嵌模型的主要内容,培养模型与建模的方式 3.分析对细胞膜成分与结构的探索历程,认同科学理论的形成是一个科学精神、思维和技术手段结合下不断修正与完善的过程 1.细胞膜的功能 2.流动镶嵌模型的主要内容 3.对细胞膜结构的探索过程 主题一 细胞膜的功能 主题二　对细胞膜成分及结构的探索 目录索引 主题三 流动镶嵌模型的基本内容 主题一 细胞膜的功能 基础知识•落实 1.将细胞与外界环境分隔开 (1)细胞膜将生命物质与环境分隔开,保障细胞____________的相对稳定,并使细胞成为相对独立的系统。 (2)____________的出现是生命起源过程中至关重要的阶段,产生了原始的细胞。 内部环境 膜 阅读教材第40~41页,结合“图3-2细胞间信息交流的方式举例”完成下列问题。 2.控制物质进出细胞 细胞膜控制物质进出细胞且该控制作用是相对的 营养物质 病毒、病菌 抗体、激素 3.进行细胞间的信息交流 (1)图甲可表示精子与卵细胞之间的识别和结合,该方式中相邻两个细胞的__________接触,信息从一个细胞传递给另一个细胞。  (2)图乙表示细胞之间通过① ___________传递信息,该方式中①与靶细胞膜表面的___________(图中的②)结合,将信息传递给靶细胞。  (3)图丙表示高等植物细胞之间通过___________相互连接,具有信息交流的作用,该方式中相邻两个细胞之间形成通道,携带信息的物质通过通道由一个细胞进入另一个细胞。  细胞膜 信号分子 受体 胞间连丝 结论要语辨一辨 (1)动物细胞的系统边界是细胞膜,植物细胞的系统边界是细胞壁。(　　) (2)只有细胞需要的物质才能进入细胞,对细胞有害的物质则不能进入细胞。 (　　) (3)高等植物细胞之间的胞间连丝也能使细胞间进行物质交换。(　　) (4)进行细胞间的信息交流都依赖于靶细胞的受体与信号分子结合。(　　) × × √ × 情境探究•提升 资料1　生长在水底淤泥中的莲藕“出淤泥而不染”,它能从水和淤泥中吸收所需的营养物质,并排出代谢废物,而莲藕不需要的物质却不容易进入莲藕细胞。 资料2　青蛙进行体外受精,精子和卵细胞在水中完成受精;鱼类也是体外受精。只有同种生物的精子和卵细胞才能结合完成受精。 (1)资料1说明细胞膜具有________________________的功能,细胞膜的这种作用是________ (填“绝对的”或“相对的”)。  (2)资料2说明细胞膜具有________________________的功能。  能控制物质进出细胞 相对的 进行细胞间的信息交流 对点应用•突破 基础转化点1 细胞膜的功能 AI解读①细胞膜作为系统边界具有三大功能,即将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流。②细胞膜控制物质进出细胞时,其控制作用是相对的。 1.下图表示细胞膜的部分功能模式图。下列说法错误的是(　　) A.功能①在生命起源过程中具有重要作用 B.胰岛素调控生命活动可用图中③表示 C.功能②表示进入细胞的物质对细胞都有利 D.相邻的高等植物细胞可通过④进行信息交流 C 解析　功能①即作为系统的边界,在生命起源过程中具有重要作用,它将生命物质与外界环境分隔开,产生了原始的细胞,并成为相对独立的系统,A项正确。激素调控生命活动需要靶细胞进行信号检测,故胰岛素调控生命活动可用图中③表示,B项正确。功能②表示控制物质进出细胞,细胞一般是吸收有利物质,但某些有害物质也能进入细胞,C项错误。相邻的两个高等植物细胞可通过细胞通道进行信息交流,D项正确。 基础转化点2 细胞间的信息交流的方式 AI解读细胞间信息交流有多种方式,即:①细胞释放的信号分子通过体液的传送,与靶细胞膜上的受体结合而传递信息。②通过细胞表面的信息分子与靶细胞膜上的受体结合而传递信息。③高等植物细胞之间通过胞间连丝传递信息。 2.(2026四川成都高一期中)多细胞生物之所以是一个繁忙而有序的细胞“社会”,离不开细胞间的信息交流。下图表示细胞间信息交流的几种方式,下列相关叙述正确的是(　　) D A.C为细胞膜上的受体,它是细胞间信息交流的必需结构 B.动物体内,细胞间进行信息交流的方式包括甲、乙、丙三种 C.A为靶细胞释放的信号分子,通过血液运输调节其他细胞的生理活动 D.细胞间的信息交流,大多与细胞膜的结构有关 解析　C为细胞膜上的受体,但细胞间的信息交流并非都依赖受体,如高等植物细胞之间通过胞间连丝进行信息交流,所以受体不是细胞间信息交流的必需结构,A项错误。动物体内,细胞间进行信息交流的方式主要是甲、乙,分别是通过化学物质传递信息、通过细胞膜直接接触传递信息,高等植物细胞通过丙,即通过胞间连丝传递信息,B项错误。由图甲可知,A是由内分泌细胞释放的信号分子,即激素,激素通过血液运输到全身各处,进而调节靶细胞的生理活动,而不是靶细胞释放的信号分子,C项错误。细胞间的信息交流,大多与细胞膜上的受体等结构有关,细胞膜在细胞间信息交流中起到关键作用,D项正确。 3.(2026贵州铜仁高一期末改编)细胞通过信息交流实现细胞间功能的协调。下列关于细胞间信息交流的说法,错误的是(　　) A.图1表示内分泌细胞分泌的物质随血液运输将信息传递给靶细胞 B.图2可以表示精子与卵细胞通过特异性识别实现信息交流 C.B细胞与乙细胞上都有接收信息的受体 D.细胞间协调性的实现依赖于信息交流,不需要物质和能量的交换 图1 图2 D 解析　图1表示内分泌细胞分泌的物质随血液运输将信息传递给靶细胞,此为细胞间信息交流的方式之一,A项正确。图2表示的是细胞膜直接接触,精子与卵细胞的识别就属于此种信息交流方式,B项正确。由图1和图2可知,B细胞与乙细胞膜上都有接收信息的受体,C项正确。细胞间协调性的实现依赖于信息交流,同时也需要物质和能量的交换,D项错误。 主题二 对细胞膜成分及结构的探索 基础知识•落实 阅读教材第42~43页,结合“图3-3细胞膜结构的电镜照片”和“图3-4荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图”完成下列问题。 1.对细胞膜成分的探索 (1)探索过程 2 脂质 磷脂 胆固 醇 磷脂 两 蛋白质 (2)细胞膜的成分 成分 所占比例 成分说明 脂质 约50% ①组成细胞膜的成分中脂质含量最高; ②组成细胞膜的脂质有________和________ (构成动物细胞膜的重要成分);  ③组成细胞膜的脂质中________含量最丰富  蛋白质 约40% ①蛋白质在细胞膜行使功能方面起重要作用; ②功能越复杂的细胞膜,蛋白质的____________越多  糖类 2%~10% ①与蛋白质或脂质结合成____________;  ②分布在细胞膜的____________ 磷脂 胆固醇 磷脂 种类和数量 糖蛋白或糖脂 外表面 2.对细胞膜结构的探索 暗— 亮—暗 蛋白质— 脂质—蛋白质 流动镶嵌 3.小鼠细胞和人细胞融合实验 (1)方法:荧光标记技术,分别用发绿色荧光和红色荧光的染料标记小鼠细胞和人细胞表面的__________分子。  蛋白质 (2)现象 ①刚融合时,融合细胞的一半发绿色荧光,另一半发红色荧光。 ②在37 ℃下经过40 min,两种颜色的荧光均匀分布。 (3)实验结论:人、鼠细胞融合成一个细胞,说明膜上的磷脂分子是运动的。最终红色荧光和绿色荧光在整个细胞膜中均匀分布,说明细胞膜上的__________分子是运动的,表明细胞膜具有__________ 。  蛋白质 流动性 结论要语辨一辨 (1)细胞膜的主要成分为脂质和蛋白质。(　　) (2)构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪、胆固醇。(　　) (3)罗伯特森用光学显微镜观察到细胞膜有亮—暗—亮的三层结构。(　　) (4)细胞膜功能的复杂程度主要取决于膜蛋白的种类和数量。(　　) (5)细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中。(　　) √ × × √ × 情境探究•提升 根据下列关于探索细胞膜成分和结构的资料,分析讨论相关问题。 资料1　磷脂是细胞膜的主要成分,分子的一端为“亲”水的头部,另一端为“疏”水的尾部,结构示意图如下: (1)将磷脂滴加到容器中的水面上,其在水—空气界面上的合理分布是_________。  A (2)细胞内外均为水环境,分析细胞膜中的磷脂分子的分布特点(请画图表示)。 资料2　电镜成像的原理:电子束照射大分子物质散射度高,呈暗带;照射小分子物质散射度低,呈亮带。1959年,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。 (3)罗伯特森据此得出的结论是___________________________。  (4)该假说的不足之处是_____________________________________。  所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成,细胞膜为静态的统一结构 如果细胞膜为静态的统一结构,细胞膜的复杂功能将难以实现,就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都难以解释 资料3　研究人员用荧光染料对细胞膜上某些分子进行处理,并使膜发出荧光。再用高强度激光照射细胞膜的某区域,使其瞬间被“漂白”,即荧光消失。随后,该漂白区域荧光逐渐恢复,如图。 (5)在人、鼠细胞融合实验中,被荧光染料标记的是细胞膜上的_________分子。  (6)细胞膜上被漂白区域的荧光强度得以恢复,推测其可能的原因:①被漂白物质的荧光会自行恢复;②_____________________________________ (从分子角度分析)。  (7)研究发现如果用特定方法去除细胞膜中的胆固醇,造成细胞膜上蛋白质分子停泊的“平台”拆解,若__________________________________(从时长变化角度分析),说明胆固醇对膜中的分子运动具有抑制作用,该结果支持推测②。若此项研究符合推测②,则说明细胞膜具有__________性。  蛋白质 被漂白区域与周围的分子相互运动 漂白区域荧光恢复的时间缩短 一定的流动 对点应用•突破 基础转化点3 对细胞膜成分及结构的探究 AI解读①欧文顿推测细胞膜的主要组成成分中有脂质。②戈特等人推测细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层。③罗伯特森提出细胞膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层构成,且是静态的统一结构。④科学家所做的人、鼠细胞融合实验表明细胞膜具有流动性。⑤辛格与尼科尔森提出了流动镶嵌模型。 4.(2026四川凉山高一期末)科学探索永无止境,人们对细胞膜的化学成分和结构的认识经历了漫长的过程。下列有关叙述正确的有几项?(　　) ①从某细胞中提取脂质,在空气—水界面上铺展成单分子层,测得面积恰为细胞表面积的两倍,则该细胞可能是鸡的成熟红细胞　 ②科学家通过发现细胞的表面张力低于油—水界面的表面张力,推测细胞膜可能附有蛋白质　 ③罗伯特森利用电子显微镜提出了暗—亮—暗的三层结构是一种静态模型　 ④用细胞融合的方法探究细胞膜流动性时,可用荧光染料标记膜蛋白 A.1项　　 B.2项 C.3项 D.4项 C 解析　鸡为鸟类,其成熟红细胞有细胞核和多种细胞器,故从其中提取的脂质铺展成单分子层后,面积应大于细胞表面积的2倍,该实验仅适用于哺乳动物成熟红细胞(无核、无细胞器),①错误;油—水界面表面张力较高,细胞膜表面张力较低,丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外还附有蛋白质(蛋白质可降低表面张力),该推测为后续膜蛋白的研究奠定了基础,②正确;罗伯特森在电镜下观察到细胞膜呈暗—亮—暗的三层结构,提出所有细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成,且为静态模型,③正确;细胞融合实验中,用不同荧光染料标记人、鼠细胞膜蛋白,证明了细胞膜具有流动性,④正确。 5.(2026四川成都高一期末)科学家对于细胞膜成分和结构的探索经历了漫长的历程,在这个过程中科学家们经历了无数次提出假说和科学验证的过程。下列说法错误的是(　　) A.科学家利用哺乳动物成熟红细胞制备纯净细胞膜,是因为其没有细胞核和各类复杂的细胞器 B.戈特和格伦德尔将磷脂分子在空气—水界面上铺成单分子层,面积恰好和红细胞表面积相等 C.罗伯特森所描述的细胞膜的静态结构模型不能很好地解释细胞的生长等问题 D.科学家利用荧光标记技术证明了细胞膜具有流动性 B 解析　哺乳动物成熟红细胞无细胞核和细胞器,是制备纯净细胞膜的理想材料,A项正确。戈特和格伦德尔测得磷脂单分子层面积恰好为红细胞表面积的2倍,说明细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层,B项错误。罗伯特森的静态模型认为膜结构固定,但该模型无法解释细胞生长、变形虫运动等现象,C项正确。荧光标记的人、鼠细胞融合实验证实了细胞膜具有流动性,该实验运用了荧光标记技术,D项正确。 主题三 流动镶嵌模型的基本内容 基础知识•落实 阅读教材第44~45页,结合“图3-5细胞膜的结构模型示意图”完成下列问题。 1.细胞膜的结构模型示意图(在图中填写物质或结构名称) 磷脂双分子层 糖类(或糖被) 糖蛋白 (1) 磷脂双 分子层 侧向 屏障作用 蛋白质 (2) (3) 蛋白质 部分或全部 贯穿 物质运输 糖被 细胞表面的识别、细胞间的信息传递 2.结构特点:具有__________。  (1)表现:构成膜的磷脂分子可以____________移动,膜中的__________分子大多也是可以运动的。  (2)意义:对于细胞完成__________、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。  (3)实例:变形虫变形;__________等。  (4)影响因素:主要受温度影响,在适当的温度范围内,随外界温度升高,膜的流动性增强,但温度超出一定范围,会导致膜的结构被破坏。 流动性 侧向自由 蛋白质 物质运输 细胞融合 结论要语辨一辨 (1)细胞膜的基本支架是磷脂分子。(　　) (2)细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质容易穿过细胞膜。(　　) (3)向细胞内注射物质后,细胞膜上会留下一个孔洞。(　　) (4)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性,而其上的蛋白质分子是固定不动的。 (　　) (5)膜两侧的分子性质和结构不相同,如糖蛋白只分布在细胞膜外侧。 (　　) × √ × × √ 情境探究•提升 根据下列关于探索细胞膜结构的资料,分析讨论相关问题。 资料1　按照“蛋白质—脂质—蛋白质”模型,细胞膜的厚度应该是单层磷脂分子厚度的两倍,加上两侧的蛋白质,膜的总厚度应当超过20 nm。但是罗伯特森电镜下的细胞膜的厚度约为7~8 nm。 资料2　20世纪60年代,冷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。 (1)请根据资料1指出“蛋白质—脂质—蛋白质”模型的不足之处,并对细胞膜的结构进行合理推测。 (2)分析资料2中的实验结果,可以得出的合理结论是_______________。  资料1表明“蛋白质—脂质—蛋白质”模型中,蛋白质平铺在磷脂双分子层表面形成的膜的厚度与在电镜下真实观察的膜的厚度不符。因此,蛋白质不会只覆盖在磷脂双分子层两侧,可能会有蛋白质分子嵌入磷脂双分子层中 磷脂双分子层是细胞膜的基本支架;有的蛋白质分子镶在磷脂双分子层表面,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 对点应用•突破 基础转化点4 细胞膜的结构 AI解读①磷脂双分子层构成了膜的基本支架。②蛋白质分子以不同的深度镶嵌在磷脂双分子层中。③糖类分子与膜蛋白、脂质结合为糖蛋白、糖脂,分布于细胞膜的外表面。④组成膜的磷脂分子、大部分蛋白质分子都可以运动。 6.如图为某细胞膜的结构模型示意图,下列相关叙述正确的是(　　) B A.细胞间进行信息交流都依赖于细胞膜上的糖蛋白 B.⑤表示磷脂双分子层,是膜的基本支架 C.图中②和⑥组成磷脂分子,其中⑥表示亲水端 D.图中③表示蛋白质,细胞膜的流动性使膜蛋白均匀分散在脂质中 解析　细胞间进行信息交流不一定都依赖于细胞膜上的糖蛋白,如相邻高等植物细胞之间可通过胞间连丝进行信息交流,A项错误。⑤表示磷脂双分子层,是膜的基本支架,B项正确。图中②和⑥组成磷脂分子,其中②表示亲水端,⑥表示疏水端,C项错误。图中③表示蛋白质,其在细胞膜上不均匀分布,D项错误。 7.冷冻蚀刻技术是将在超低温下冻结的组织或细胞骤然断开,依照组织或细胞的断裂面制成复模,用于电镜观察的技术。科学家常用冰冻蚀刻技术观察细胞膜中蛋白质的分布和膜面结构。下列有关分析错误的是(　　) A.BF和PF侧均为磷脂双分子层的疏水侧 B.BS侧表示细胞膜外侧,依据是其上有糖被 C.图中蛋白质的分布是不对称的,而磷脂的分布是对称的 D.由图可知,蛋白质分子以不同的方式分布在磷脂双分子层中 C 解析　分析题图可知,BF和PF侧均为磷脂双分子层的疏水侧,A项正确。细胞膜的外表面还有糖类分子,它和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,图示中BS侧表示细胞膜外侧,其上有糖被,PS侧表示细胞膜内侧,B项正确。图中蛋白质的分布是不对称的,而磷脂的分布也是不对称的,C项错误。由图可知,蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中:有的镶在磷脂双分子层表面,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,D项正确。 课堂小结 本 课 结 束 $