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（流动镶嵌模型）与功能（分隔、控制物质进出、信息交流），通过类比国家边界、人体边界导入，以问题链（如细胞壁全透性）衔接，结合红苋菜煮汤等生活实例及染色排除法实验，搭建从功能探究到结构分析的学习支架。 其亮点是以科学史为主线（欧文顿、戈特等实验），融合生命观念（结构与功能观）和科学思维（假说演绎），通过人鼠细胞融合实验培养探究实践能力。结构化小结（结构、功能、成分、特性）与流程图辅助，助学生构建知识体系，教师可高效开展探究式教学。

细胞膜的结构和功能 第三章第1节 任何系统都有边界 细胞作为一个基本的生命系统，它的边界是什么？ 人体的边界： 皮肤和黏膜 国家的边界： 边防线 细胞的边界： 细胞膜（质膜） 思考：有细胞壁的细胞中，为什么细胞的边界不是细胞壁？ 注：细胞壁具有全透性，无法给细胞提供一个稳定的内部环境，因此无法作为细胞边界。 思考：没有受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可看作是一个卵细胞，蛋黄和蛋清之间的那层膜可以看做是什么？ 细胞膜 蛋黄和蛋清之间是分开的，说明细胞膜有什么功能？ 功能一：将细胞与外界环境分隔开 细胞膜具有该功能的意义是什么？ 一、细胞膜的功能 意义：细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定 一、细胞膜的功能 思考：把正常的蛋黄与戳破的蛋黄分别放入蓝墨水中，一段时间后结果如图，这体现细胞膜的什么功能？ 功能二：控制物质进出细胞 一、细胞膜的功能 “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，用台盼蓝染液染色，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。 【思考】为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 活细胞的细胞膜具有选择透过性，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。死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。 分泌物 代谢废物 CO2、尿素、多余的无机盐等。 抗体、激素等物质 水、无机盐、氨基酸、葡萄糖等。 营养物质 病毒、病菌 细胞膜的控制作用是相对的 说明活细胞细胞膜具有选择透过性 一、细胞膜的功能 功能特点 一、细胞膜的功能 功能三：进行细胞间的信息交流 当你没交作业，老师怎么催你交？ 直接交流 通道交流 间接交流 激素 血 液 靶细胞 内分泌细胞 受体：（特异性识别激素） （1）通过细胞分泌化学物质间接传递信息——间接交流 受体化学本质：糖蛋白 作用：激素等化学物质的信号接受 特点：特异性（一种受体只能识别一种或者一类物质） 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。 （2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息——直接交流 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 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。 强调：只有同种生物的精子和卵细胞能够识别和结合。 （3）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——通道交流 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 胞间连丝 思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？ 通道交流不需要细胞膜上的受体 [联系生活] 用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜汤，汤却是红色的，这个现象体现了细胞膜的什么功能？ 控制物质进出细胞 细胞膜 的功能 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 细胞膜 的结构 ● ● 细胞膜 ● ● ● ● ● 溶于脂质的物质 ● ● 不溶于脂质的物质 二、对细胞膜成分的探索 时间 人物 实验过程 结论 用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样 欧文顿 1895年 相似相溶原理 推测细胞膜是由脂质构成的 最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析,还是对膜成分的提取和检测？ 二、对细胞膜成分的探索 20世纪初，科学家利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，并进行化学分析。 化学分析表明：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：科学家为何选用哺乳动物的红细胞作为实验材料？ 哺乳动物成熟红细胞无细胞壁，更易吸水涨破； 无细胞核及多余的细胞器,易制得纯净的细胞膜。 哺乳动物成熟红细胞 磷脂 亲水头部 疏水尾部 磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸及其衍生物所组成的分子。磷酸和碱基“头”是亲水的，脂肪酸“尾”是疏水的。 磷脂分子 15 思考：根据磷脂分子的特性，它在水面应该是怎样排布的呢？ 水 空气 完全浸没在水中 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？ 理论需要实验的支持！ 二、对细胞膜成分的探索 时间 人物 实验过程 结论 戈特 格伦德尔 1925年 用丙酮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，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。 细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 二、对细胞膜成分的探索 时间 人物 实验过程 结论 丹尼利 戴维森 1935年 研究了细胞膜的张力，发现细胞表面的张力明显低于油-水界面的表面张力 推测细胞膜可能附有蛋白质 资料：当时人们已经发现油滴表面如果附有蛋白质成分，表面张力就会降低 思考：以上资料说明细胞膜中还可能含有什么物质呢？ 细胞表面张力＜油水界面张力 有蛋白质的油水界面张力＜油水界面张力 二、对细胞膜成分的探索 细胞膜的成分 糖类 （2%～10%） 胆固醇（少量——动物细胞膜） 脂质 （约50% ） 磷脂最丰富 蛋白质 （约40% ） 主要成分 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。 思考·讨论 由上述材料可知，细胞膜的功能主要由哪一类物质决定？ 细胞膜的功能主要由 决定，功能越复杂的细胞膜， 的 和 越多。 蛋白质 蛋白质 种类 数量 三、对细胞膜结构的探索 1959年，罗伯特森在电镜下观察到细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构 提出假说：细胞膜由“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成 三、对细胞膜结构的探索 变形虫摄取草履虫 酵母菌出芽生殖 受精卵分裂 如果细胞膜是静态的，那细胞的生长、变形虫的运动怎么解释？ 质疑细胞膜是静态的观点，细胞膜应该能够流动 三、对细胞膜结构的探索 1970年，科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将两种细胞融合 小鼠细胞 人细胞 细胞融合 37℃ 40min 结论：细胞膜上的蛋白质是可以运动的 绿色荧光标记的膜蛋白 红色荧光标记的膜蛋白 细胞膜具有一定的流动性 三、对细胞膜结构的探索 20世纪60年代，科学家利用冰冻蚀刻技术将细胞进行快速低温冷冻，用冷刀将细胞标本冲断开。这时，磷脂双分子层的疏水端裂开，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。 结论：生物膜中的蛋白质 、 、 于磷脂双分子层 镶在 嵌入 贯穿 三、对细胞膜结构的探索 1972年，辛格和尼科尔森在新的观察和实验的基础上，提出了细胞膜的流动镶嵌模型，为大多数人所接受。 四、流动镶嵌模型的基本内容 A：磷脂双分子层 作用：膜的____________ 特点：_________________ 可侧向自由移动 基本支架 B：蛋白质分子 位置 镶在磷脂双分子层表面 部分或全部______磷脂双分子层中 ______于整个磷脂双分子层 特点：大多数蛋白质分子是可以 ______的 嵌入 贯穿 运动 细胞膜的结构特点：具有一定的流动性 三、流动镶嵌模型的基本内容 名称：糖类分子能和蛋白质结合(糖蛋白)或与脂质结合(糖脂) 位置：细胞膜的_____表面 作用：与细胞表面的_______、细胞间的___________等功能有密切关系 外 识别 信息传递 C：糖类分子（糖被） 注意：细胞膜的组分并不是不可变的，如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降，产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。 磷脂分子 磷脂双分子层 （基本支架） 蛋白质分子 （以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中） 糖蛋白 糖脂 （识别、信息传递）糖被 细胞膜外 这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用 一层生物膜 ＝一层磷脂双分子层 ＝两层磷脂分子 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。 四、流动镶嵌模型的基本内容 29 思考：既然膜内部是疏水的，水分子为什么能跨膜运输？ 一是因为水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙； 二是因为膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白运输。 细胞膜的结构和功能特点 区别 结构特点：具有流动性 功能特点：选择透过性 联系 膜只有具有流动性，才能表现其选择透过性，如果细胞膜中部分蛋白质充当了载体，运输物质进出细胞，只有它是运动的，才能运输物质。 生物膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础 31 科学方法——提出假说 依据已有的 知识和信息 提出解释某问题的假说 用观察和实验进行修正和补充 细胞膜（质膜） 流动镶嵌模型 将细胞和外界环境分开 控制物质进出 （选择透过性） 进行细胞间的信息交流 磷脂双分子层构成膜的基本支架 蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中 具有一定流动性 结构特性 脂质 蛋白质 糖类 功能 成分 糖被 主要内容 普遍认可 的结构模型 构成 主要和贯穿型蛋白质有关 课堂小结： Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $