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第1节 细胞膜的结构功能
第三章 细胞的基本结构
1
2
3
细胞膜的功能
对细胞膜结构的探索
流动镶嵌模型的基本内容
4
课堂总结
课标定位
1.细胞膜的功能
概述细胞膜的功能。
2.对细胞膜成分和结构的探索
分析经典实验,体验细胞膜成分和结构的发现历程。
3.流动镶嵌模型的基本内容
概述流动镶嵌模型的基本内容。
素养阐释
1.以结构与功能观分析细胞膜的成分与结构。
2.通过构建细胞膜的结构,养成模型与建模的科学思维。
3.通过对细胞膜成分和结构的探索历程的学习,认识到科学探索是永无止境的,科学理论是在不断修正的过程中建立和完善的,这需要探索精神、科学思维和技术手段相结合。
一个国家有陆地、 海域、领空的边界;使人体内部与外界分隔的皮肤和黏膜，是人体的边界。系统的边界对系统的稳定至关重要。组成细胞的分子必须有序地组织成细胞的结构，才能成为一个基本的生命系统。细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜,也叫质膜
细胞膜作为系统的边界，它在细胞的生命活动中起什么作用呢
注意：植物细胞的边界也是细胞膜，不是细胞壁，因为细胞壁是全透性的。
1
细胞膜的功能
【任务1】
阅读教材P40-41,总结细胞膜的功能有哪些？
产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。
1.将细胞与外界环境分隔开
无机小分子
有机小分子
有机大分子
“团聚体”
光照、闪电、火山爆发
出现细胞膜
原始地球环境
(1)对细胞本身的意义：保障细胞 的相对稳定,成为 的系统。
(2)在进化方面的意义： 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
相对独立
膜的出现
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，死细胞被染成蓝色。
【资料1】（教材40页问题探讨）鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。
（1）为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
2.控制物质进出细胞
【任务1】
阅读教材P40-41,总结细胞膜的功能有哪些？
【资料2】：
【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？
营 养
物 质
细胞膜
不需的，有害的物质
有些病毒病菌
代谢
废物
核
CO2
细胞
产物
2.控制物质进出细胞(控制作用是相对的)
【任务1】
阅读教材P40-41,总结细胞膜的功能有哪些？
以上说明细胞膜有________性，控制作用是_____的
选择透过
相对
【资料4】
【资料4】
施莱登和施旺在细胞学说中强调“细胞既是一个相对独立的单位，又和其他细胞构成的整体起作用”。
由此说明多细胞生物体的生命活动必须依赖于细胞之间的协调配合才能完成。这体现了细胞膜的什么功能呢？
【任务1】
阅读教材P40-41,总结细胞膜的功能有哪些？
进行细胞间的信息交流
（1）通过化学物质进行信息传递——间接交流（长距离）
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。
受体
信息分子
化学本质：糖蛋白
作用：接收另一个细胞发出的激素等化学物质信号
特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）
受体：
3.进行细胞间的信息交流
阅读教材P40-41,总结细胞膜的功能有哪些？
【任务1】
接受信号的细胞
发出信号的细胞
靶细胞
与膜结合的信号分子
精子和卵细胞之间的识别和结合
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。
（2）通过细胞膜的直接接触进行信息交流（近距离）
受体
3.进行细胞间的信息交流
阅读教材P40-41,总结细胞膜的功能有哪些？
【任务1】
只有同种生物的精子和卵细胞能够识别和结合。
注意：
胞间连丝
（3）高等植物细胞通过通道（胞间连丝）传递信息。
3.进行细胞间的信息交流
阅读教材P40-41,总结细胞膜的功能有哪些？
【任务1】
注意：
（胞间连丝）通道交流不需要细胞膜上的受体
思考：所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗？
【任务1】
阅读教材P40-41,总结细胞膜的功能有哪些？
3.进行细胞间的信息交流
方式 实例
化学物质 （间接交流） 激素随血液可达全身各处，将信息传递给 。
细胞膜直接接触 精子和卵细胞之间的 。
细胞间形成通道 高等植物细胞之间的 。
识别和结合
靶细胞
胞间连丝
注意：
三种信息交流的方式均发生于细胞与细胞之间，
而非细胞内部
典型例题
（24年宁夏期中考试）如图表示细胞膜的功能模式图。据图分析，下列说法不正确的是( )
A.功能①在生命起源过程中具有重要作用
B.功能②表示进入细胞的物质对细胞都是有利的
C.胰岛素调控生命活动可用图中③表示
D.相邻的植物细胞可通过功能④进行信息交流
A
2
对细胞膜结构的探索
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
【资料1】1895年欧文顿：多种物质对膜的通透性实验，溶于脂质的物质容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不容易通过细胞膜。
●
●
细胞膜
●
●
●
●
●
●
溶于脂质的物质
●
不溶于脂质的物质
●
原理：
相似相溶
膜是由脂质组成的
【思考】欧文顿对细胞膜的组成成分作出怎样的推测？
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
【资料2】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。
【思考】为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？
①无细胞壁，细胞容易吸水涨破；
②无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子。磷酸“头部”是亲水的，脂肪酸“尾部”是疏水的。
尾部(疏水)
头部(亲水)
磷酸
甘油
脂肪酸
衍生物
注意：
以下三种情况磷脂分子又如何分布 请分别画图表示。
推测磷脂分子在空气—水界面上会怎么样铺展？
推测磷脂分子在水—苯混合溶剂中，会如何分布
推测磷脂分子在水中可能是怎样排布的？
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
请画出一层磷脂分子在空气与水、水—苯混合溶剂的界面上排列的情况。
磷脂分子的亲水一端被吸附在水分子上，而疏水一端直立在水面上
磷脂分子
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
请分别画出一层、两层磷脂分子在水中的排列的情况。
磷脂分子会如何排列形成细胞膜呢？
水环境
水环境
水环境
水环境
水环境
水环境
水环境
A
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
B
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
【资料3】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。
【思考】脂质单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。说明什么？
细胞膜中的脂质分子为连续排列的两层
如果把人的红细胞换成口腔上皮细胞、大肠杆菌脂单分子层的面积细胞表面积的2倍吗？
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
细胞膜中的脂质分子为连续排列的两层，是下列中的哪一种排列呢？
细胞核
细胞膜
组织液
细胞内液
血液
内侧
外侧
细胞膜
水环境
水环境
水环境
水
已知细胞膜中有磷脂、胆固醇，且磷脂呈双层排列，还会不会存在其他物质？
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
【资料4】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。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。
蛋白质会降低表面张力
【思考】以上资料说明细胞膜中还可能含有什么物质？
推测：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
【任务2】
【资料5】分析比较数据，结合教材P43第一段：概括细胞膜成分
蛋白质
少量的糖类
（50%）
（40%）
（2%-10%）
（主要）
（动物细胞膜具有）
磷脂
胆固醇
细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外还有少量的糖类
细胞膜的成分
脂质
细胞膜的功能主要由 决定，功能越复杂的细胞膜， 的
和 越多。
【任务2】
【资料6】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】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
细胞膜成分与功能的关系：
早期假设与观察——细胞膜成分的探索
数量
【任务3】
模型的建立与修正——细胞膜结构的探索
【资料1】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—明—暗的三层结构。
细胞膜结构的电镜照片
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。
【思考】该模型可以解释细胞的哪些功能？不能解释哪些现象？
罗伯特森提出的“蛋白质-脂质-蛋白质”三明治模型能解释膜的哪些功能？不能解释哪些功能？
能解释蛋白质可以帮助物质运输，不能解释细胞的生长、膜的变形能力等。
变形虫摄食
细胞分裂
细胞膜具有流动性
“静态结构”
【任务3】
模型的建立与修正——细胞膜结构的探索
【任务3】
模型的建立与修正——细胞膜结构的探索
【资料2】
构成细胞膜的磷脂具有流动性
磷脂分子的运动方式
侧向扩散
旋转运动
摆动运动
伸缩震荡
翻转运动
旋转异构
人鼠细胞融合实验过程图
构成细胞膜的蛋白质具有流动性
小鼠细胞
人细胞
细胞融合
40min
37℃
杂交细胞
红色荧光
染料标记
的膜蛋白
绿色荧光
染料标记
的膜蛋白
37℃下40min后出现了什么现象？说明什么？
【任务3】
模型的建立与修正——细胞膜结构的探索
【资料3】
【任务3】
模型的建立与修正——细胞膜结构的探索
【资料4】20世纪60年代，科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结构中蛋白颗粒在磷脂双分子层中的位置.
生物膜中的蛋白质镶在、嵌入、贯穿于磷脂双分子层
A.构成细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质和糖类
B.细胞膜中的脂质和蛋白质含量的变
化与细胞膜的功能有关
C.细胞膜的功能越简单，所含蛋白质
的数量越多
D.蛋白质在进行细胞间的信息交流中
具有重要作用
(25年全国同步练习)如图表示各种细胞膜组成成分的含量，图示能说明的是( )
典型例题
B
3
流动镶嵌模型的基本内容
概述流动镶嵌模型的基本内容
【任务4】
1972年辛格（S. J. Singer）和尼克尔森（G. Nicolson）总结前人的研究成果，并且在新的观察和实验证据的基础上，提出了新的生物膜模型———流动镶嵌模型，为多数人所接受。
阅读教材P44—P45关于流动镶嵌模型的基本内容，回答下列问题：
细胞膜的基本支架是什么？
蛋白质在细胞膜上如何分布？
细胞膜具有流动性的原因是什么？
什么叫糖蛋白、糖脂、糖被？
糖被有什么功能？
概述流动镶嵌模型的基本内容
【任务4】
A
B
C
(1)图中A
名称：______________
作用：膜的__________
特点：______________
磷脂双分子层
可侧向自由移动
基本支架
(2)图中B
名称：___________
三种位置
______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
蛋白质分子
嵌入
贯穿
运动
镶
概述流动镶嵌模型的基本内容
【任务4】
A
B
C
名称： ；
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
(4)生物膜特点
糖类分子(糖被)
①生物膜的结构特点：_______________
具有一定的流动性
②生物膜的功能特点：_______________
具有选择透过性
(3)图中C
糖类分子和蛋白质结合形成糖蛋白或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫糖被。
概述流动镶嵌模型的基本内容
【任务4】
【旁栏思考】既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？（P45）
①水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；
②膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。
典型例题
如图为某细胞膜的结构模型示意图，下列相关叙述错误的是（ ）
A．图中②和⑥组成的磷脂
分子，是细胞膜组分中最
丰富的脂质
B．提取了图中脂质在空气-水界面上铺展成单分子层，是该细胞表面积的2倍
C．图中③表示蛋白质，其含量和种类越多，膜的功能越复杂
D．科学家的人鼠细胞融合实验证明了磷脂分子是可以运动的
D
4
课堂总结
细 胞 膜
成分与结 构
功 能
2.控制物质相对进出
3.信息交流
1.将细胞与外界分隔
脂 质
蛋白质
糖 类
磷脂双分子层-基本支架
镶、嵌、贯穿
糖蛋白
功能特点
结构特点
（选择透过性）
（流动性）
通过化学物质间接传递信息
通过细胞间通道传递信息
通过细胞膜直接接触传递信息
课堂小结
练习与应用·概念检测
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，细胞膜上会留下一个空洞。( )
×
×
×
练习与应用·概念检测
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·拓展应用
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。
【提示】
练习与应用·拓展应用
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。
【提示】
练习与应用·拓展应用
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：脂质体到达细胞后，药物将
如何进入细胞内发挥作用
【提示】
(2)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。
感谢大家聆听！

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