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(共25张PPT)
第3章　细胞的基本结构
人教版（2019）必修1 分子与细胞
第1节 细胞膜的结构和功能
第2课时 对细胞膜结构的探索和流动镶嵌模型的基本内容
（一）生命观念
1.能从结构与功能相适应的视角，阐释细胞膜的磷脂双分子层基本支架、蛋白质的多样性分布与细胞膜“控制物质进出、信息交流”等功能的内在联系；
2.能理解细胞膜作为“细胞系统的边界”，在维持细胞内环境稳定、分隔细胞与外界环境中的核心作用。
（二）科学思维
1.通过分析科学家对细胞膜结构的探索历程（如戈特和格伦德尔的脂质单层实验、人鼠细胞融合实验等），掌握“提出假说→实验验证→修正完善”的科学思维方法；
2.能结合实验证据，对比“静态三明治模型”与“流动镶嵌模型”的差异，构建并描述流动镶嵌模型的核心内容。
教学目标
（三）科学探究
1.能通过解读经典实验，提取关键信息，推理细胞膜“具有一定的流动性”的结构特点。
2.能运用模型建构法，直观理解细胞膜的结构组成，提升动手实践与团队协作能力。
（四）社会责任
1.认同科学理论的形成是“科学精神、科学思维、技术手段”共同推动的长期过程，理解科学假说的“可修正性”与“发展性”。
2.能结合医学案例，体会细胞膜研究对生命健康、生物技术的现实意义，增强科学探索的社会责任感。
教学目标
教学重点
1.流动镶嵌模型的主要内容：包括磷脂双分子层构成膜的基本支架、蛋白质分子在膜上的分布方式（镶、嵌、贯穿）、糖类与蛋白质/脂质结合形成糖被的功能，以及细胞膜“具有一定的流动性”的结构特点。
2.简述细胞膜的结构和功能，认同结构与功能相适应的观点。熟悉细胞膜结构探索历程的核心实验：通过戈特和格伦德尔的脂质单层实验、罗伯特森的静态模型、人鼠细胞融合实验等，理解科学假说的提出与修正过程。
教学重难点
教学难点
1.理解细胞膜结构与组成成分的内在联系，通过简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容，能够举例说明生物膜的结构特点是具有一定的流动性。
2.能够从实验现象中自主推理结论，并理解“技术革新（如电镜、荧光标记、冰冻蚀刻）如何推动科学认知的迭代”，这对高一学生的逻辑推理与科学史分析能力提出了较高要求。
教学重难点
对细胞膜成分的研究发现，细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的。此外，还有少量的糖类。其中脂质约占细胞膜总质量的 50%，蛋白质约占40%，糖类占2%~10%。在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇。蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要的作用，因此功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。
提问：脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的？
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目标一
对细胞膜结构的探索
一边阅读，一边完成学案上的表格
活动1
对细胞膜结构的探索
1.1959年，科学家罗伯特森在电镜下观察细胞膜有“暗—亮—暗”的三层结构，并把细胞膜描述为静态的统一结构。
膜上的蛋白质对称地平铺在磷脂的两侧
细胞膜是一种静态的统一结构
一边阅读，一边完成学案上的表格
活动1
对细胞膜结构的探索
2.1959年，罗伯特森利用电子显微镜拍摄到了细胞膜的图像为暗—亮—暗的三层结构，测定细胞膜的厚度约为7~8 nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍，若“三明治”模型成立，两层磷脂加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20 nm。
思考：根据以上资料，尝试对细胞膜结构中磷脂和蛋白质的分布情况提出你的推测。
该实验结果否定了“三明治”模型中的三层结构，支持细胞膜是由两层磷脂构成的。推测蛋白质分子不是位于磷脂双分子层两侧，而是镶嵌在其中的。
该模型可以解释细胞的哪些功能？不能解释哪些现象？
蛋白质在细胞膜两侧可以帮助细胞进行物质运输等，但是错误的将细胞膜描述为静态统一的结构，无法解释细胞的生长、变形虫的运动等。
变形虫摄食纤毛虫
受精卵卵裂
3.通过人鼠细胞融合实验结果，你可以得出什么结论？
人鼠细胞融合实验
细胞膜的结构不是静止的，细胞膜具有流动性。
活动1
对细胞膜结构的探索
观察、认识细胞膜中的磷脂的运动。
一.细胞膜的功能
4.阅读以下资料，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。
资料1：电子显微镜下，细胞膜的厚度约为7～8 nm，约是单层磷脂厚度的两倍，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过 20 nm。
资料2：科学家研究发现，有些膜蛋白的特定区域主要由疏水氨基酸组成，这些区域很可能与磷脂双分子层的疏水区域结合，造成这些部分会深深插入膜的内部。
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厚度与真实所测不符。因此，蛋白质一定不能只覆盖在磷脂双分子层外侧，应该会有嵌入才对。资料2是从膜蛋白的结构的角度推测，膜蛋白是嵌入磷脂双分子层中的。
活动1
对细胞膜结构的探索
冰冻蚀刻技术研究细胞膜结构
资料3：通过冰冻蚀刻实验结果，你可以得出什么结论？
磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架；蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于磷脂双分子层。
一.细胞膜的功能
一.细胞膜的功能
活动1
对细胞膜结构的探索
磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架；
蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于脂双层。
对“三明治”模型的修正
在新的观察和实验证据的基础上，又有学者提出了一些关于细胞膜的分子结构模型。
1972年，辛格和尼科尔森提出流动镶嵌模型，为大多数人所接受。
辛格（S.J.Singer）
尼科尔森(G.Nicolson)
流动镶嵌模型
科学方法—— 提出假说
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。
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目标一
流动镶嵌模型的基本内容
1.组成成分
磷脂、蛋白质、糖类
2.结构模型
3.基本内容
（1）磷脂分子是膜的基本支架，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，因此具有屏障作用。
（3）细胞膜具有流动性：磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。
（2）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。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。
脂双层为基本骨架
细胞的物质运输、生长、分裂、运动等生命活动
磷脂
蛋白质
镶嵌、嵌入、贯穿
细胞膜
糖类（少）
组分
内部疏水，屏障
物质运输等
细胞表面
信息传递等
运动
运动
结构特点：流动性
1.将细胞与外界环境分隔开
结构
功能
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
流动镶嵌模型的基本内容
1．下列关于生物膜结构发现历史的叙述，错误的是（ ）
A．罗伯特森根据暗-亮-暗的电镜照片，提出所有的生物膜都是由磷脂-蛋白质-磷脂三层结构构成的
B．科学家将不同荧光染料标记的人细胞和小鼠细胞进行融合，证明了细胞膜的流动性
C．辛格和尼科尔森提出的细胞膜的流动镶嵌模型为大多数人所接受
D．欧文顿对植物细胞的通透性进行上万次实验，最终推测膜上含有脂质
A
2.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
细胞膜
功能
组成成分
流动镶嵌模型
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
脂 质：以磷脂为主
蛋白质：决定了细胞膜的功能
糖 类：形成糖蛋白和糖脂
主要内容
基本支架：磷脂双分子层
蛋白质：镶嵌或贯穿在磷脂双分子层中
糖类：形成糖蛋白或糖脂
结构特点
具有一定的流动性
谢谢观看

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