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、结构及探索历程，从细胞基本结构导入，通过“染色排除法”“苋菜变色”等问题与实例引导学生从功能切入，构建“功能→成分→结构”的学习支架，衔接前后知识。 其亮点在于融合科学史与实验探究，以欧文顿实验、人鼠细胞融合等案例培养科学思维与探究实践能力，通过结构与功能观（如磷脂双分子层屏障作用、蛋白质功能多样性）深化生命观念，辅以正误辨析和生活联系，帮助学生构建知识体系，也为教师提供丰富教学资源，提升教学效率。

元素 各种化合物 细胞 动 物 细 胞 植 物 细 胞 细胞膜|质膜 细胞质 细胞核 细胞质基质 细胞器 细胞壁 细胞的基本结构（从外到内）： （细胞这个系统的边界） （细胞新陈代谢的主要场所） （遗传信息库； 细胞代谢和遗传的控制中心） （39） 通过上一章的学习，我们了解了细胞的物质组成，知道由元素可形成各种化合物，而各种化合物按一定规律组合在一起便可形成一定的细胞结构，各细胞结构密切联系起来就形成一个统一的整体——细胞。那细胞具有怎样的结构？ 1 第3章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构和功能 学习目标 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。 2.分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础，概述流动镶嵌模型的主要内容。 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、科学思维和技术手段结合下不断修正与完善的过程。 一 细胞膜的功能 植物细胞 动物细胞 细胞的边界—— 细胞膜（质膜） 细胞膜作为细胞的边界，在细胞生命活动中起什么样的功能？ 课本P40-41 快速找出细胞膜的3大功能 无机物→简单有机物→复杂有机物→原始生命体 保障了细胞内部环境的________。 相对稳定 使细胞成为_________的系统 相对独立 膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段 1、将细胞和外界环境分开 将生命物质和外界环境分开 产生了原始的细胞 一 细胞膜的功能 5 一 细胞膜的功能 资料1：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 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？ 【思考】为什么用凉水洗苋菜水不变色，而炒或者煮汤汁都会变红？可能原因是什么，这一现象与细胞膜的功能有什么关系？ 资料2： 细胞膜能 控制物质进出细胞 以上说明细胞膜控制物质进出具有 性， 细胞膜的控制作用是相对的 细胞膜 外 内 对细胞有害物质；病毒、病菌 细胞内核酸等有用物质 细胞所需的营养物质 抗体、激素、代谢废物 例如：有些病毒、细菌也能侵入细胞，使生物体患病。 细胞膜可以保护我们完全免受外界干扰吗？ 2、控制物质进出细胞 一 细胞膜的功能 选择 细胞膜的功能特性(特点)：具有选择透过性 细胞膜与细胞壁的成分和功能的比较 1．成分 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。 2．功能 （1）保护作用。 （2）支持作用：细胞壁具有较坚韧的支撑性，它对植物体起着骨架作用，以维持细胞正常的形态。 3．特性：全透性。 细胞壁与细胞膜结构示意图 8 激素 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）.间接交流 一 细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 受体：靶细胞膜上与信号特异性结合的位点。 ①化学本质：糖蛋白 ②作用：接受激素等化学物质的信号 ③特点：专一性 (一种受体只能识别一种或者一类物质) 有些小分子（如性激素）的受体位于细胞内。 9 （2）直接交流 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。 发出信号的细胞 靶细胞 受体 一 细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 与膜结合的信号分子 思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？ 10 (3）.通道传递 胞间连丝 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。 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。 动物细胞的间隙连接，在相邻细胞间形成孔道结构。 一 细胞膜的功能 3、进行细胞间的信息交流 多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞社会，没有信息交流，生物体不可能作为一个整体完成生命活动。 11 细胞膜的功能 1 细胞膜的功能 将细胞与外界环境分隔开 进行细胞间的信息交流 控制物质进出细胞 病毒病菌 营养物质 废物 分泌物 控制作用是相对的 细胞膜具有选择透过性 体 现 类型 化学物质传递 通道传递 接触传递 如激素、神经递质、细胞因子 如胞间连丝 如精卵识别、细胞毒性T细胞与靶细胞接触 ☞细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定 除了以下的三种功能外，细胞膜还有细胞识别、保护细胞、参与细胞的运动、分泌等功能。 12 1.分泌的化学物质一定需要血液运输才能到达靶细胞吗？ 不一定 2.信息交流都需要受体参与吗？ 胞间连丝不需要。 习题巩固 13 [正误辨析] (1)动植物细胞中，系统的边界都是细胞膜。(　　) (2)膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。(　　) (3)细胞之间的信息交流必须依赖于细胞膜表面的受体。(　　) (4)没有信息交流，多细胞生物体也能完成生命活动。(　　) √ √ × × 1．超滤净水器既能滤除水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，又能保留水中原有的微量元素和矿物质，补充我们日常所需。此净水器的功能与细胞膜的哪一功能相似？(　　) 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．保护功能 D．进行细胞间信息交流的功能 B 2．研究发现，内皮素在皮肤中分布不均是造成色斑的主要原因。内皮素拮抗剂可以进入皮肤和细胞膜上的黑色素受体结合，使内皮素失去作用。下列有关叙述错误的是(　　) A．该研究说明细胞膜具有信息交流的功能 B．内皮素拮抗剂与内皮素结构相似 C．当内皮素拮抗剂与黑色素受体结合以后，内皮素就不能再与其膜受体结合了 D．该研究说明细胞膜具有控制物质进出细胞的功能 D 是谁，隔开了原始海洋的动荡 是谁，奏鸣了生命的交响 是谁，为我日夜守边防 是谁，为我传信报安康。 啊，伟大的细胞膜呀！ 没有你，我会是何等模样！ 将细胞与外界环境分隔开 ——控制物质进出细胞 ——进行细胞间信息交流 一 细胞膜的功能 为什么细胞膜能发挥如此功能？ 细胞膜的功能是由它的 和 决定的 成分 结构 二 对细胞膜成分的探索 阅读课本P42页，解决以下问题：（3min） 1895年，欧文顿实验是如何得出“细胞膜是由脂质组成的”这一推论？ 磷脂分子有什么特性？ 1925年，戈特和格伦德尔的实验是如何得出“细胞膜中的磷脂分子排列为两层”的？ 1935年，丹尼利和戴维森的实验结果是什么？推论是什么？ 科学家 实验方法或现象 实验结论 欧文顿 的物质，容易穿过细胞膜； 的物质， 不容易穿过细胞膜 推测细胞膜是由 组成的 － 利用 ，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜， 进行 。 组成细胞膜的脂质有 ，其中 含量最多 溶于脂质 不溶于脂质 脂质 哺乳动物的红细胞 化学分析 磷脂和胆固醇 磷脂 ①没有细胞壁，能够吸水涨破； ②没有细胞核和众多的细胞器，可获得较为纯净的细胞膜。 相似相溶原理 二 对细胞膜成分的探索 18 磷脂 亲水头部 疏水尾部 磷脂 二 对细胞膜成分的探索 磷酸及其衍生物 19 如果将磷脂分子置于空气—水界面上或水中磷脂分子将会如何分布？ 水 空气 二 对细胞膜成分的探索 多多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层? 20 水 水 水 水 假设一：在水中的磷脂分子呈单层排布 假设二：水中的磷脂分子呈双层排布 水 水 D A 水 C 水 B 水 水 E C √ 水环境 内侧 外侧 细胞膜 水环境 细胞膜中的磷脂 呈双层排布 二 对细胞膜成分的探索 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-水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 推断：细胞膜的脂质分子必然 排列为连续的两层。 水层 空气 S1 S2 P42：讨论4 如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶液中， 磷脂分子将会如何分布？ 磷脂的“头部”与水接触，“尾部”与苯接触，磷脂分子分布成单层。 二 对细胞膜成分的探索 22 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。 推测：细胞膜中除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质 小结：细胞膜的成分 P43 细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成。此外，还含有少量的糖类。 在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，此外还含有少量的胆固醇 （动物细胞膜） 40% 50% 2%-10% 二 对细胞膜成分的探索 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】由上述材料分析，细胞膜功能的复杂程度主要与哪种成分相关联？ 蛋白质 蛋白质 种类 数量 细胞膜成分与功能的关系： 二 对细胞膜成分的探索 [正误辨析] (1)构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪、胆固醇。(　　) (2)动植物的细胞膜均含有胆固醇。(　　) (3)磷脂分子只有甘油、脂肪酸、磷酸组成。(　　) (4)磷脂分子的“头部”亲水，“尾部”疏水。(　　) × × × √ 1．科学家在实验中发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。这些事实说明了组成细胞膜的物质中含有(　　) A．糖类和脂质　　　　　　 B．糖类和蛋白质 C．蛋白质和脂质 D．蛋白质和核酸 C 蛋白质、脂质等成分是如何组成细胞膜的呢？细胞膜有怎样的结构呢？ 三 对细胞膜结构的探索 阅读课本P43-P45页，解决以下问题：（3min） 1. 罗伯特森在电镜下看到了什么？假说内容是什么？ 2. 1970年，科学家人鼠细胞融合实验，得出的结论是什么？ 3. 辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型的基本内容？ 1959年，罗伯特森利用电镜获得了清晰的细胞膜照片，照片显示暗—亮—暗的三层结构。 细胞膜结构的电镜照片 注：蛋白质的电子密度高，在电镜下会呈暗色 磷脂分子相对来说电子密度低，显亮色 提出假说：所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。 他把细胞膜描述为静态的统一结构 三 对细胞膜结构的探索 ？ 20世纪40年代，有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质 27 如果细胞膜是静态的，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、运动等现象都难以解释。 20世纪60年代，质疑静态模型 （1）理由 （2）推测 细胞膜应该能够流动 变形虫摄取草履虫 酵母菌出芽生殖 受精卵卵裂 三 对细胞膜结构的探索 1970年人鼠细胞融合实验 （1）方法 （2）现象 （3）结论 荧光标记法 开始一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。 在37 ℃下经过40 min后两种颜色的荧光均匀分布。 细胞膜具有(一定的)流动性 细胞融合初期 人鼠杂交细胞 细胞融合 细胞融合 37° 培养40min 人细胞 鼠细胞 红色荧光素标记的抗体 绿色荧光素标记的抗体 荧光标记法是利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物对研究对象进行分析的方法，常用的荧光蛋白有绿色和红色两种颜色。 三 对细胞膜结构的探索 ——细胞膜的结构特性(特点) 1.细胞膜的组成 2.细胞膜的基本支架 3.蛋白质分子存在形态 主要由蛋白质和脂质组成 磷脂双分子层 部分嵌入磷脂双分子层的蛋白质 贯穿磷脂双分子层的蛋白质 镶在磷脂双分子层表面的蛋白质 全部嵌入磷脂双分子层的蛋白质 体现膜结构的不对称性 四 流动镶嵌模型的基本内容 1972年，辛格和尼科尔森提出细胞膜的流动镶嵌模型。 30 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 这些糖类分子叫作糖被 细胞膜外 细胞膜内 运输作用—转运蛋白；识别、信息传递—受体蛋白 催化作用—酶 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 糖被的化学本质：糖类 （细胞表面的识别、细胞间信息传递） 31 四 流动镶嵌模型的基本内容 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。 细胞膜的流动性对细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。 流动性 侧向自由 蛋白质 影响细胞膜流动性的因素 温度：一定范围内，温度升高，膜流动性 。 加快 细胞膜主要由 和 组成，还有少量的 。 1. 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。 2.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 3.细胞膜的 还有糖类分子，这些糖类分子叫作 ； 它与蛋白子结合形成 ，与脂质结合形成 。 糖被与 、 等功能密切相关 外表面 糖被 糖蛋白 糖脂 细胞表面识别 细胞间信息传递 科学方法—— 提出假说 P44 细胞膜结构模型的探索过程，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和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的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被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合。 课堂小结 [正误辨析] (1)细胞膜的基本支架是磷脂分子。(　　) (2)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个孔洞。(　　) (3)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。(　　) (4)糖被就是糖蛋白。 (　　) × × × × 1．如图为细胞膜的结构模型示意图，A、B表示细胞膜的两侧。下列有关说法错误的是(　　) A．细胞膜因具有图中1表示的基本支架而具有对称性 B．动物细胞吸水时，图中1的厚度会变小 C．图中A侧具有糖蛋白，是细胞膜的外侧 D．细胞膜具有流动性与图中1、3都有关 A 2．一系列实验证明细胞膜具有流动性，荧光抗体免疫标记实验就是其中的一个典型例子。如图表示人、鼠细胞融合的过程，研究中分别将带有绿色荧光、能与人体细胞膜上HLA抗原特异性结合的抗体和带有红色荧光、能与小鼠细胞膜上H2抗原特异性结合的抗体放入细胞培养液中，对人、鼠细胞进行标记。下列有关叙述不正确的是(　　) A．若降低该实验的温度，则融合完成的时间将延长 B．该实验运用了荧光标记这一方法 C．实验结果可以直接证明细胞膜上的部分蛋白质分子可以运动 D．实验表明不同种生物细胞可以杂交，而同种生物细胞不能进行融合 D 1．脂质体是由磷脂分子构成的人工膜(如图所示)，下列叙述错误的是(　　) A．脂质体的形成是由于磷脂分子具有亲水端和疏水端 B．脂质体含有C、H、O、N、P五种元素 C．药物甲为脂溶性药物，药物乙为水溶性药物 D．脂质体能与细胞膜融合，这依赖于细胞膜的流动性 C 与生活中的联系： 癌症——21世纪的“第一杀手” 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。 39 $