資源簡介

高中生物高一年級導學設計教師版
3.1細胞膜的結構和功能
【學習目標】1、從系統與環境關系的角度，闡釋細胞膜作為系統的邊界所具有的功能。2、分析細胞膜組成成分與結構的關系，說明細胞膜結構的物質基礎，概述流動鑲嵌模型的主要內容。
【教學重點和難點】
教學重點：（1）細胞膜的功能（2）流動鑲嵌模型的主要內容
教學難點：（1）細胞膜的結構與其組成成分的內在聯系（2）對細胞膜結構的探索過程
【預習新知】
細胞作為一個基本的生命系統，它的邊界是細胞膜，也叫質膜。
思考1：植物細胞最外層是細胞壁，為什么“系統的邊界”是細胞膜？
雖然植物細胞在細胞膜外面還有一層細胞壁，但細胞壁是全透性的，不能將植物細胞與外界環境分隔開，所以，不管是植物細胞還是動物細胞，它們的邊界都是細胞膜。
細胞膜的功能
將細胞與外界環境分隔開：使細胞成為相對獨立的系統，保障了細胞內部環境的相對穩定。
控制物質進出細胞
普遍性：（1）一般來說，細胞需要的營養物質可以從外界進入細胞；細胞不需要的物質不容易進入細胞。（2）抗體、激素等物質在細胞內合成后，分泌到細胞外，細胞產生的廢物也要排到細胞外；但是，細胞內有用的成分卻不會輕易流失到細胞外。
相對性：（3）細胞膜的控制作用是相對的，環境中一些對細胞有害的物質有可能進入；有些病毒、病菌也能侵入細胞，使生物體患病。
思考2：鑒別動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液。用它染色時，死細胞會被染成藍色，而活細胞不會著色，說明細胞膜具有什么功能？為什么活細胞不能被染色，而死細胞能被染色？
活細胞的細胞膜具有選擇透過性，臺盼藍是細胞不需要的物質，不易通過細胞膜，因此活細胞不被染色。死細胞的細胞膜失去控制物質進出細胞的功能，臺盼藍能通過細胞膜進入細胞，死細胞能被染成藍色。
進行細胞間的信息交流
通過信息分子間接交流：內分泌細胞分泌的激素，隨血液到達全身各處，與靶細胞的細胞膜表面的受體結合，將信息傳遞給靶細胞。
細胞間直接交流：相鄰兩個細胞的細胞膜接觸，信息從一個細胞傳遞給另一個細胞。例如，精子和卵細胞之間的識別和結合。
經特殊通道交流：相鄰兩個細胞之間形成通道，攜帶信息的物質通過通道進入另一個細胞。例如，高等植物細胞間通過胞間連絲相互連接。
【特別提醒】①細胞間的信息交流發生在細胞與細胞之間。②細胞膜上的受體并不是細胞間的信息交流所必需的結構，如高等植物細胞之間通過胞間連絲進行信息交流時就不需要細胞膜上的受體；性激素等部分信號分子的受體在細胞內部。
思考3：植物傳粉后，同種和不同種的花粉都會落到雌蕊的柱頭上，同種的花粉能萌發，異種的花粉不能萌發。雌蕊和花粉是通過什么相互識別的？這一現象體現了細胞膜的什么功能？
通過細胞膜相互識別。體現了細胞膜的進行細胞間信息交流的功能。
細胞膜的成分
對細胞膜成分的探索
①資料一：1895年，歐文頓用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行實驗，發現溶于脂質的物質，容易穿過細胞膜;不溶于脂質的物質,不容易穿過細胞膜。據此推測：細胞膜是由脂質組成的。
②資料二:20世紀初科學家第一次將膜從哺乳動物紅細胞中分離出來。化學分析表明:組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇。
選擇哺乳動物的成熟紅細胞制備細胞膜的原因：①動物細胞沒有細胞壁，能夠吸水漲破；②哺乳動物的成熟紅細胞中沒有細胞核和眾多的細胞器，可獲得較為純凈的細胞膜。
思考4：根據磷脂分子的特點，畫出磷脂分子在空氣-水界面上以及水中的排布方式。如果將磷脂分子置于水-笨混合溶劑中，會如何分布？
（1）因為磷脂分子的頭部親水，所以在水-空氣界面上磷脂分子是頭部向下與水面接觸的，尾部則朝向空氣一面。（2）在水中，磷脂分子層兩側都是水，親水性的頭部朝向水，疏水性的尾部排斥水，所以磷脂分子自發地形成兩層，疏水性的尾部朝向內側，親水性的頭部在外側。（3）將磷脂分子置于水-苯的混合溶劑中，磷脂的頭部將與水接觸，尾部與苯接觸。
③資料三:1925年，荷蘭科學家戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細胞中提取脂質(磷脂),在空氣-水界面上鋪展成單分子層，發現單層分子的面積是紅細胞表面積的2倍。結論:細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續的兩層。
2層磷脂分子相當于1個磷脂雙分子層，相當于1層細胞膜。
④資料四：1935年，英國學者丹尼利和戴維森研究了細胞膜的張力，發現細胞的表面張力明顯低于油-水界面的表面張力，據此推測細胞膜除含脂質分子外，可能還附有蛋白質。
2、細胞膜的成分
①細胞膜主要是由脂質(約50%)和蛋白質(約40%)組成的。此外，還有少量的糖類(2%～10%)。在組成細胞膜的脂質中，磷脂最豐富，此外還有少量的膽固醇。
②功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類與數量就越多。
③細胞膜的外表面還有糖類分子,它和蛋白質分子結合形成糖蛋白,或與脂質結合形成糖脂,這些糖類分子叫作糖被。糖被在細胞生命活動中具有重要的功能。例如,糖被與細胞表面的識別、細胞間的信息傳遞等功能有密切關系。
思考5：如何根據細胞膜的結構判斷其外側和內側？
糖蛋白和糖脂分布在細胞膜的外表面。因此，根據糖蛋白和糖脂的分布，可以判斷細胞膜的內外側。
細胞膜的結構
對細胞膜結構的探索
(1)1959年,羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗-亮-暗的三層結構，推測細胞膜由蛋白質-脂質-蛋白質三層結構構成。細胞膜被他描述為靜態的統一結構。
(2)1970年,小鼠細胞和人細胞融合實驗及相關的其他實驗證據表明,細胞膜具有流動性。
(3)1972年,辛格和尼科爾森提出的流動鑲嵌模型為大多數人所接受。
細胞膜結構模型的探索過程,反映了提出假說這一科學方法的作用。
細胞膜的結構特點----具有一定的流動性
實驗技術：熒光標記技術
實驗驗證：小鼠細胞-人細胞融合實驗
影響因素：細胞膜的流動性主要受溫度影響，在適宜的溫度范圍內，隨外界溫度升高，細胞膜的流動性增強，但溫度超出一定范圍，會導致細胞膜被破壞。
流動鑲嵌模型的基本內容
（1）磷脂雙分子層是膜的基本支架,其內部是磷脂分子的疏水端,水溶性分子或離子不能自由通過,因此具有屏障作用。
（2）蛋白質分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中:有的鑲在磷脂雙分子層表面,有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中,有的貫穿于整個磷脂雙分子層。這些蛋白質分子在物質運輸等方面具有重要作用。
（3）細胞膜具有流動性，主要表現為構成膜的磷脂分子可以側向自由移動,膜中的蛋白質大多也能運動。細胞膜的流動性對于細胞完成物質運輸、生長、分裂、運動等功能都是非常重要的。
4、細胞膜的功能特點----選擇透過性
(1)表現:水分子可以自由通過,細胞需要的離子和小分子也可以通過,而其他的離子、小分子和大分子則不能通過。
(2)舉例:植物根對礦質元素的選擇性吸收、神經細胞對K+的吸收和對Na+的排出、腎小管的重吸收作用、小腸對營養物質的吸收等。
(3)生理意義:細胞膜控制物質進出細胞。
思考6：脂質體可以作為藥物的運載體,將其運送到特定的細胞發揮作用。在脂質體中,能在水中結晶的藥物被包在雙分子層中,脂溶性的藥物被包在兩層磷脂分子之間。為什么兩類藥物的包裹位置各不相同
由雙層磷脂分子構成的脂質體,兩層磷脂分子之間的部分是疏水的,脂溶性藥物能被穩定地包裹在其中;脂質體的內部是水溶液的環境,能在水中結晶的藥物可被穩定地包裹其中。高中生物高一年級導學設計學生版
3.1細胞膜的結構和功能
【學習目標】1、從系統與環境關系的角度，闡釋細胞膜作為系統的邊界所具有的功能。2、分析細胞膜組成成分與結構的關系，說明細胞膜結構的物質基礎，概述流動鑲嵌模型的主要內容。
【教學重點和難點】
教學重點：（1）細胞膜的功能（2）流動鑲嵌模型的主要內容
教學難點：（1）細胞膜的結構與其組成成分的內在聯系（2）對細胞膜結構的探索過程
【預習新知】
細胞作為一個基本的生命系統，它的邊界是 ，也叫質膜。
思考1：植物細胞最外層是細胞壁，為什么“系統的邊界”是細胞膜？
細胞膜的功能
將細胞與 分隔開：使細胞成為 的系統，保障了細胞內部環境的 穩定。
控制物質 細胞
普遍性：（1）一般來說，細胞需要的 可以從外界 細胞；細胞 的物質不容易進入細胞。（2）抗體、激素等物質在細胞內合成后，分泌到細胞外，細胞產生的 也要排到細胞外；但是，細胞內 卻不會輕易流失到細胞外。
相對性：（3）細胞膜的控制作用是 的，環境中一些對細胞有害的物質有可能進入；有些病毒、病菌也能侵入細胞，使生物體患病。
思考2：鑒別動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液。用它染色時，死細胞會被染成藍色，而活細胞不會著色，說明細胞膜具有什么功能？為什么活細胞不能被染色，而死細胞能被染色？
進行細胞間的
（1）通過信息分子間接交流：內分泌細胞分泌的激素，隨 到達全身各處，與 的細胞膜表面的 結合，將信息傳遞給靶細胞。
（2）細胞間直接交流：相鄰兩個細胞的 接觸，信息從一個細胞傳遞給另一個細胞。例如， 和 之間的識別和結合。
（3）經特殊通道交流：相鄰兩個細胞之間形成 ，攜帶信息的物質通過 進入另一個細胞。例如，高等植物細胞間通過 相互連接。
【特別提醒】①細胞間的信息交流發生在細胞與細胞之間。②細胞膜上的受體并不是細胞間的信息交流所必需的結構，如高等植物細胞之間通過胞間連絲進行信息交流時就不需要細胞膜上的受體；性激素等部分信號分子的受體在細胞內部。
思考3：植物傳粉后，同種和不同種的花粉都會落到雌蕊的柱頭上，同種的花粉能萌發，異種的花粉不能萌發。雌蕊和花粉是通過什么相互識別的？這一現象體現了細胞膜的什么功能？
細胞膜的成分
對細胞膜成分的探索
①資料一：1895年，歐文頓用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行實驗，發現溶于脂質的物質，容易穿過細胞膜;不溶于脂質的物質,不容易穿過細胞膜。據此推測： 。
②資料二:20世紀初科學家第一次將膜從 中分離出來。化學分析表明:組成細胞膜的脂質有 和 。
選擇哺乳動物的成熟紅細胞制備細胞膜的原因：①動物細胞沒有細胞壁，能夠吸水漲破；②哺乳動物的成熟紅細胞中沒有細胞核和眾多的細胞器，可獲得較為純凈的細胞膜。
思考4：根據磷脂分子的特點，畫出磷脂分子在空氣-水界面上以及水中的排布方式。如果將磷脂分子置于水-笨混合溶劑中，會如何分布？
③資料三:1925年，荷蘭科學家戈特和格倫德爾用 從人的紅細胞中提取脂質(磷脂),在空氣-水界面上鋪展成單分子層，發現單層分子的面積是紅細胞表面積的2倍。結論： 。
2層磷脂分子相當于1個磷脂雙分子層，相當于1層細胞膜。
④資料四：1935年，英國學者丹尼利和戴維森研究了細胞膜的張力，發現細胞的表面張力明顯低于 的表面張力，據此推測細胞膜除含脂質分子外，可能還附有 。
2、細胞膜的成分
①細胞膜主要是由 (約50%)和 (約40%)組成的。此外，還有少量的 (2%～10%)。在組成細胞膜的脂質中，磷脂最豐富，此外還有少量的 。
②功能越復雜的細胞膜， 的種類與數量就越多。
③細胞膜的外表面還有糖類分子,它和蛋白質分子結合形成 ,或與脂質結合形成 ,這些糖類分子叫作 。糖被在細胞生命活動中具有重要的功能。例如,糖被與細胞表面的 、 等功能有密切關系。
思考5：如何根據細胞膜的結構判斷其外側和內側？
細胞膜的結構
對細胞膜結構的探索
(1)1959年,羅伯特森在 下看到了細胞膜清晰的 的三層結構，推測細胞膜由 三層結構構成。細胞膜被他描述為 的統一結構。
(2)1970年,小鼠細胞和人細胞融合實驗及相關的其他實驗證據表明,細胞膜具有 性。
(3)1972年,辛格和尼科爾森提出的 模型為大多數人所接受。
細胞膜結構模型的探索過程,反映了 這一科學方法的作用。
細胞膜的結構特點----具有一定的流動性
實驗技術：熒光標記技術
實驗驗證：小鼠細胞-人細胞融合實驗
影響因素：細胞膜的流動性主要受 影響，在適宜的溫度范圍內，隨外界溫度升高，細胞膜的流動性增強，但溫度超出一定范圍，會導致細胞膜被破壞。
流動鑲嵌模型的基本內容
（1） 是膜的基本支架,其內部是磷脂分子的 端, 分子或離子不能自由通過,因此具有屏障作用。
（2）蛋白質分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中:有的 磷脂雙分子層表面,有的部分或全部
磷脂雙分子層中,有的 整個磷脂雙分子層。這些蛋白質分子在 等方面具有重要作用。
（3）細胞膜具有流動性，主要表現為 。細胞膜的流動性對于細胞完成 、 、 、 等功能都是非常重要的。
4、細胞膜的功能特點----選擇透過性
(1)表現:水分子可以自由通過,細胞需要的離子和小分子也可以通過,而其他的離子、小分子和大分子則不能通過。
(2)舉例:植物根對礦質元素的選擇性吸收、神經細胞對K+的吸收和對Na+的排出、腎小管的重吸收作用、小腸對營養物質的吸收等。
(3)生理意義:細胞膜控制物質進出細胞。
思考6：脂質體可以作為藥物的運載體,將其運送到特定的細胞發揮作用。在脂質體中,能在水中結晶的藥物被包在雙分子層中,脂溶性的藥物被包在兩層磷脂分子之間。為什么兩類藥物的包裹位置各不相同

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