3.11细胞膜的结构和功能第二课时导学案2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

《细胞膜的结构与功能》

学习目标：

1.   生命观念——理解细胞膜作为细胞边界的功能，认同结构与功能相适应的生命观念。
2.   科学思维——在模型建构过程中，学会提出假说，运用“结构与功能相适应”的观点，评价、修正模型，形成科学的思维习惯。

3.科学探究——以科学史为依托，通过对细胞膜成分和结构的学习，激发探究、创新、合作的意识。

4.社会责任——分析脂质体的应用，实现学科知识向实践应用能力的转化，认识细胞膜研究在医学（药物递送）中的应用价值，形成科学服务社会的意识。

                                 

学习过程：

一、对细胞膜成分的探索

资料1：1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞通透性进行了上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不溶于穿过细胞膜。

资料2：1897年，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，其中磷脂含量最多。

【活动一】阅读资料1-2，思考以下问题：

（1）根据资料一的实验现象，你能大胆对细胞膜的成分进行猜测吗？

（2）科学家为何选用哺乳动物的红细胞作为实验材料？

 

资料3：1917年，朗缪尔通过实验发现磷脂分子是一个两性分子，具有亲水的头部和疏水的尾部。

资料4：1925年，科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。

【活动二】阅读资料3-4，思考以下问题：

（1）
依据磷脂分子的化学性质，画出磷脂分子在空气--水界面的分布。

（2）根据磷脂单层分子的面积为红细胞表面积的2倍，我们能得出什么推论呢？

 

【模型构建一】结合资料3-4，构建模型显示磷脂在细胞膜中的分布状态。

 

资料5：1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。

资料6： 在细胞膜研究的深入过程中，科学家发现细胞膜外表面存在糖类成分。这些糖类成分与蛋白质结合，形成糖蛋白；与脂质结合，则形成糖脂。

【活动三】阅读资料5-6，总结细胞膜的组成成分

 

二、对细胞膜结构的探索

资料7：1959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，提出了“三明治”模型假说，即所有细胞膜都是由蛋白质--脂质--蛋白质三层结构组成。（补充资料：蛋白质由于对电子的阻挡作用很大，透过样品的电子较少，所以是暗带;而脂双层由于对电子阻挡作用很小，透过样品的电子较多，所以是明带。）

资料8：若为“蛋白质—脂质—蛋白质”模型，细胞膜总厚度应该为双层磷脂分子的厚度叠加两侧蛋白质厚度，总厚度应当超过20 nm。但是罗伯特森电镜下测得实际细胞膜的厚度约为7～8 nm。

资料9： 科学家通过特殊技术切开细胞膜，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。

【模型构建二】结合资料7-9，构建模型显示蛋白质与磷脂双分子层的位置关系。

 

资料10：20世纪中叶，随着对细胞膜的深入研究发现，糖类分子覆盖在细胞膜外表面形成糖被，其在细胞识别、细胞间信息交流和免疫应答等过程中起关键作用。

【模型构建三】结合资料10，构建模型显示糖类分子在细胞膜中的位置。

 

三、流动镶嵌模型

资料11：罗伯特森将认为蛋白质在磷脂内外是均匀对称分布的，并且构成细胞膜的蛋白质、脂质分子是静止的、不运动的。