資源簡介

(共25張PPT)
第三章
細胞具有分工合作的復雜結構
滬科版
必修1
第1節
細胞都由質膜包裹
（課時1）
導入
據最新研究發現，內皮素在皮膚中分布不均，是造成色斑的主要原因。內皮拮抗劑進入皮膚，可以和黑色素細胞的受體結合，使內皮素失去作用，這為美容研究機構帶來了福音，這個方法是應用細胞膜具有信息交流這個功能。
導入
電子顯微鏡下的質膜
1674年，列文虎克第一次看到了活細胞。在此后的200多年里，人們觀察了更多類型的細胞，但卻一直未能直接觀察到質膜的存在，直到20世紀50年代末期，倫敦大學的羅伯特森（J.Robertson）才在電子顯微鏡下觀察到質膜的結構（圖3-2）。人類對質膜的認識經歷了哪些階段？作為細胞的界膜，質膜在結構和功能上必須具備哪些特點才能“恪盡職守”呢？
講授新課
質膜主要由脂質和蛋白質構成
無論是真核細胞還是原核細胞，它們的外層都有一層膜結構包圍著，為了與細胞內的其他膜結構區分開，我們將其稱為質膜（plasma
membrane），也稱細胞膜。
活動：觀看材料
科學家為了研究質膜的結構，設計了許多巧妙的實驗。這些實驗對于探索質膜的成分和構建質膜的結構模型具有重要意義。
資料1]1895年，英國生物學家奧弗頓（E.Overton）利用多種化學物質對植物根毛細胞的透性進行實驗，發現脂溶性物質比水溶性物質更容易透過質膜進入細胞中。
資料2]1917年，美國化學家朗繆爾（.Langmuir）將磷脂溶于苯中，并與水混合，當苯揮發完以后，磷脂分子在水面上分布散亂，經過推擠，磷脂分子排列成了單層，而且其磷酸基團的極性頭部浸入水中，疏水端浮于水面。
對質膜結構的早期認識
講授新課
資料3]1925年，荷蘭生物學家霍爾特（E.Gorter）和格倫德爾（F.Grendel）
用丙酮從人的紅細胞中提取脂質，利用朗繆爾的方法，在空氣-水界面上將其鋪展成單分子層，測得單分子層的面積約為紅細胞表面積的2倍。
紅細胞
提取脂質
脂質單分子層面積
從紅細胞中提取脂質并測量分子層面積
1.奧弗頓的實驗可以得出什么結論？
2.推測一下，紅細胞質膜是由幾層脂質分子組成的？
3.質膜內外都是以水為介質的液體環境，請猜測質膜中脂質的排列方式。
討論活動:
細胞膜的組成成分中有脂質和蛋白質。
兩層
1935年，英國生物學家丹尼利（J.Danielli）和達夫森（H.Davson）研究了質膜的張力。他們發現，細胞的表面張力明顯低于油-水界面的張力，由此推斷質膜除含有脂質分子外，可能還含有其他物質。隨著研究的深入，人們認識到質膜主要由脂質和蛋白質組成。
1970年，美國生物學家弗賴伊（L.Frye）和埃迪登（H.Edidin）用綠色熒光染料標記小鼠細胞表面的蛋白質分子，用紅色熒光染料標記人細胞表面的蛋白質分子，將小鼠細胞與人細胞融合。兩種細胞剛融合時，融合細胞的一半發綠色熒光，另一半發紅色熒光。將融合細胞在37℃環境中培養40min，兩種顏色的熒光均勻分布。可見，構成質膜的分子是可以運動的。
紅色熒光染料標記的膜蛋白
綠色熒光染料標記的膜蛋白
小鼠細胞
人細胞
雜交細胞
細胞融合40min后
細胞融合
37℃培養
人-鼠細胞融合實驗示意圖
在探索質膜結構的過程中，科學家陸續提出一些質膜的結構模型。目前被普遍接受的是1972年英國生物化學家辛格（S.Singer）和美國細胞生物學家尼科爾森（G
Nicolson）提出的流動鑲嵌模型。
細胞外
細胞質
糖蛋白
蛋白質
糖脂
磷脂雙分子層
質膜的流動鑲嵌模型
流動鑲嵌模型認為，質膜主要由脂質和蛋白質組成。
構成質膜的脂質主要為磷脂分子，它包括親水性的頭部和疏水性的尾部。磷脂分子以疏水性的尾部相對，親水性的頭部朝向兩側，構成了磷脂雙分子層，以此作為質膜的基本骨架。
質膜中蛋白質的分布是不對稱的，它們以不同深度覆蓋、鑲嵌或貫穿于磷脂雙分子層中。構成質膜的磷脂分子和蛋白質分子大多是可以流動的。
在質膜外側，有些膜蛋白和磷脂還與糖鏈結合，形成糖蛋白和糖脂，能幫助細胞識別化學信號和負責細胞間的相互識別。膜蛋白是質膜功能的主要執行者，占膜質量的40%~50%。質膜中的脂質除磷脂外，還有一些固醇類物質，其中膽固醇可以調節膜的流動性，增加膜的穩定性。
脂質（約50%）
蛋白質（約40%）
糖類（約2%-10%）
磷脂最豐富
動物細胞膜含有少量膽固醇
細胞膜中含有的元素主要有：C、H、O、N、P
糖蛋白具有識別作用
細胞外
細胞內
細胞膜
蛋白質
細胞膜的成分
知識補充：細胞膜上的糖類和蛋白質可相互結合形成——糖蛋白。糖蛋白是存在于細胞膜表面具有信息識別作用的物質。
癌細胞的惡性增殖和轉移與細胞膜有關
易轉移與細胞膜成分（特別是糖蛋白的減少）的改變有關
1997年德國生物學家西蒙斯等研究發現，質膜的磷脂雙分子層并不是完全均勾的結構，內部存在富含膽固醇、鞘磷脂和特定種類膜蛋白的微小區堿。由于鞘磷脂具有較長的飽和脂肪酸鏈，分子間的作用力較強，所以這些區域結構致密，如同漂浮在磷脂雙分子層上的“筏”，稱為脂筏。脂筏載著具有生物功能的膜蛋白，就像一個蛋白質停泊的平臺，與膜的信號傳遞、物質的跨膜運輸及病原體侵染細胞和蛋白質分選等均有密切的關系。脂筏最初可能在內質網上形成，轉運到質膜上后，有些脂筏可在不同程度上與膜下細胞骨架蛋白交聯。據推測，個直徑100mm大小的脂筏可能載有600個蛋白質分子。
閱讀活動:脂筏模型
腫瘤的血液檢驗報告單
癌細胞的惡性增殖和轉移與癌細胞膜成分的改變有關,如產生甲胎蛋白、癌胚抗原等。
拓展
為什么細胞壁不是植物細胞的邊界？
細胞壁對要進出細胞的物質沒有選擇性（即全透性），它不能保證細胞內部的穩定。
拓展
導圖：
主要成分
脂質：磷脂最豐富
蛋白質
糖類（少）
概念：真核細胞還是原核細胞，它們的外層都有一層膜結構包圍著，為了與細胞內的其他膜結構區分開，我們將其稱為質膜。
細胞膜
1.下列有關細胞膜的敘述，正確的是（　　）
A．細胞膜兩側的離子濃度差是通過自由擴散實現的
B．細胞膜與線粒體膜、核膜中所含的蛋白質功能相同
C．膜中的磷脂分子是由膽固醇、脂肪酸和磷酸組成的
D．分泌蛋白分泌到細胞外的過程存在膜脂的流動現象
D
課堂練習
2.組成細胞膜的主要成分是（　　）
A．糖類??蛋白質
B．磷脂??蛋白質
C．糖脂??糖蛋白
D．磷脂??膽固醇
B
課堂練習
3.下列關于細胞膜的敘述，錯誤的是（　　）
A．細胞膜的組成成分主要是糖蛋白和糖脂
B．不同的細胞膜上可能存在相同的蛋白質
C．變形蟲的運動主要依賴細胞膜的流動性
D．病毒識別宿主細胞依賴細胞膜表面受體
A
課堂練習
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3.1細胞都由質膜包裹（課時1）教學設計
課題
3.1細胞都由質膜包裹（課時1）
單元
必修1
學科
生物
年級
高中
教材分析
本節是高中教材第一冊第3章生命的結構基礎"中第1節的內容學要求為B級。本節內容分為2課時，第1課時內容包含質膜主要由脂質和蛋白質構成，第2課時包括質膜具有多種功能。在學習本節內容之前，學生已學習過生命的物質基礎，了解了組成細胞的無機物和有機物種類，為學習細胞膜的結構提供了很好的理論基礎。同時，本節內容與后續的細胞核和細胞器以及光合作用和呼吸作用都有較密切的關系能夠為以后進一步的認識生命活動規律奠定基礎。
學習目標與核心素養
1知識與技能（1）理解細胞膜的組成成分和結構特點（2）理解物質通過細胞膜的幾種方式和特點（3）理解細胞吸水和失水的原理（4）知道細胞通過細胞膜上的受體來接受外界的信息（5）認識細胞膜的結構與其功能相統一2過程與方法（1）述細胞膜的磷脂雙分子層結構以及磷脂分子與蛋白質分子的關系（2）能運用細胞吸水和失水的原理來解釋生活和生產實踐中的有關現象（3）能通過觀察和對比來歸納問題、總結規律。3情感態度與價值觀（1）感悟生物體中膜結構的重要性（2）通過學習細胞膜的組成、結構和功能，感悟其在結構和功能上相互適應的辯證觀點（3）體驗并樹立生物體結構和功能相適應、局部與整體相協調的科學世界觀生命觀念：明確細胞膜的結構與其功能相統一科學思維：運用細胞吸水和失水的原理來解釋生活和生產實踐中的有關現象科學探究：社會責任：感悟細胞膜的組成、結構和功能上相互適應的辯證觀點。
重點
教學重點：（1）細胞膜的化學組成和結構特（2）被動運輸、主動運輸和胞吞胞吐。（3）細胞滲透吸水的原理。（4）理解細胞膜能夠進行信懇交流的結構基礎。
難點
教學難點：（1）細胞膜的結構特點和功能特點。（2）比較物質進出細胞的幾種方式。（3）細胞吸水和失水的原理
教學過程
教學環節
教師活動
學生活動
設計意圖
導入新課
第1課時
1674年，列文虎克第一次看到了活細胞。在此后的200多年里，人們觀察了更多類型的細胞，但卻一直未能直接觀察到質膜的存在，直到20世紀50年代末期，倫敦大學的羅伯特森（J.Robertson）才在電子顯微鏡下觀察到質膜的結構（圖3-2）。人類對質膜的認識經歷了哪些階段？作為細胞的界膜，質膜在結構和功能上必須具備哪些特點才能“恪盡職守”呢？
學生思考并猜想，討論回答。
通過發現細胞膜的歷史過程，引導學生進一步思考質膜在結構和功能上的特點。
新課講授質膜主要由脂質和蛋白質構成對質膜結構的早期認識孟德爾遺傳規律的再發現孟德爾遺傳規律的應用
無論是真核細胞還是原核細胞，它們的外層都有一層膜結構包圍著，為了與細胞內的其他膜結構區分開，我們將其稱為質膜（plasma
membrane），也稱細胞膜。
科學家為了研究質膜的結構，設計了許多巧妙的實驗。這些實驗對于探索質膜的成分和構建質膜的結構模型具有重要意義。資料1]1895年，英國生物學家奧弗頓（E.Overton）利用多種化學物質對植物根毛細胞的透性進行實驗，發現脂溶性物質比水溶性物質更容易透過質膜進入細胞中。資料2]1917年，美國化學家朗繆爾（.Langmuir）將磷脂溶于苯中，并與水混合，當苯揮發完以后，磷脂分子在水面上分布散亂，經過推擠，磷脂分子排列成了單層，而且其磷酸基團的極性頭部浸入水中，疏水端浮于水面。資料3]1925年，荷蘭生物學家霍爾特（E.Gorter）和格倫德爾（F.Grendel）用丙酮從人的紅細胞中提取脂質，利用朗繆爾的方法，在空氣-水界面上將其鋪展成單分子層，測得單分子層的面積約為紅細胞表面積的2倍。活動討論：1.奧弗頓的實驗可以得出什么結論？2.推測一下，紅細胞質膜是由幾層脂質分子組成的？3.質膜內外都是以水為介質的液體環境，請猜測質膜中脂質的排列方式。1935年，英國生物學家丹尼利（J.Danielli）和達夫森（H.Davson）研究了質膜的張力。他們發現，細胞的表面張力明顯低于油-水界面的張力，由此推斷質膜除含有脂質分子外，可能還含有其他物質。隨著研究的深入，人們認識到質膜主要由脂質和蛋白質組成。1970年，美國生物學家弗賴伊（L.Frye）和埃迪登（H.Edidin）用綠色熒光染料標記小鼠細胞表面的蛋白質分子，用紅色熒光染料標記人細胞表面的蛋白質分子，將小鼠細胞與人細胞融合。兩種細胞剛融合時，融合細胞的一半發綠色熒光，另一半發紅色熒光。將融合細胞在37℃環境中培養40min，兩種顏色的熒光均勻分布。可見，構成質膜的分子是可以運動的。在探索質膜結構的過程中，科學家陸續提出一些質膜的結構模型。目前被普遍接受的是1972年英國生物化學家辛格（S.Singer）和美國細胞生物學家尼科爾森（G
Nicolson）提出的流動鑲嵌模型。1流動鑲嵌模型認為，質膜主要由脂質和蛋白質組成。構成質膜的脂質主要為磷脂分子，它包括親水性的頭部和疏水性的尾部。磷脂分子以疏水性的尾部相對，親水性的頭部朝向兩側，構成了磷脂雙分子層，以此作為質膜的基本骨架。質膜中蛋白質的分布是不對稱的，它們以不同深度覆蓋、鑲嵌或貫穿于磷脂雙分子層中。構成質膜的磷脂分子和蛋白質分子大多是可以流動的。在質膜外側，有些膜蛋白和磷脂還與糖鏈結合，形成糖蛋白和糖脂，能幫助細胞識別化學信號和負責細胞間的相互識別。膜蛋白是質膜功能的主要執行者，占膜質量的40%~50%。質膜中的脂質除磷脂外，還有一些固醇類物質，其中膽固醇可以調節膜的流動性，增加膜的穩定性。活動：觀看動畫閱讀活動：1997年德國生物學家西蒙斯等研究發現，質膜的磷脂雙分子層并不是完全均勾的結構，內部存在富含膽固醇、鞘磷脂和特定種類膜蛋白的微小區堿。由于鞘磷脂具有較長的飽和脂肪酸鏈，分子間的作用力較強，所以這些區域結構致密，如同漂浮在磷脂雙分子層上的“筏”，稱為脂筏。脂筏載著具有生物功能的膜蛋白，就像一個蛋白質停泊的平臺，與膜的信號傳遞、物質的跨膜運輸及病原體侵染細胞和蛋白質分選等均有密切的關系。脂筏最初可能在內質網上形成，轉運到質膜上后，有些脂筏可在不同程度上與膜下細胞骨架蛋白交聯。據推測，個直徑100mm大小的脂筏可能載有600個蛋白質分子。拓展：癌細胞的惡性增殖和轉移與癌細胞膜成分的改變有關,如產生甲胎蛋白、癌胚抗原等。
閱讀課本關于細胞膜的描述，理解并掌握細胞膜的概念。仔細閱讀材料，并根據老師提出的問題思考討論，查找資料、回答問題。學生思考討論，并回答問題。閱讀課本材料，了解質膜的組成成分及其特征的發現過程。通過美國生物學家弗賴伊和埃迪登的“人-鼠細胞融合”實驗可以推論出構成質膜的分子是可以運動的。學生了解在探索質膜結構的過程中，科學家陸續提出的一些質膜結構模型，感受科學探索中模型的重要性。學生理解質膜內部詳細的結構組成及其成分占比。學生觀看動畫演示，直觀地感受質膜的結構及其運動。學生閱讀課本材料，整體感知本節知識內容，拓寬知識眼界。
引導學生先整體理解細胞膜的概念，形成初步認知。了解對質膜結構的認識過程，從而感受科學探究的意義及研究的科學性，從發現過程中思考問題，加強學生對于質膜結構的認識和理解。通過回答問題，形成知識的內化，且培養了學生了思考分析能力。通過展示質膜結構的發現過程，引導學生理解抽象結構的得出不是憑空臆想，而是有一定研究方法或依據的。通過圖文結合的實驗展示過程，使質膜結構的特征更加具體說服力。通過流動鑲嵌模型的提出，引導學生思考并理解流動鑲嵌模型的特點，從而逐步揭開質膜結構內部神秘的面紗。通過對質膜內部結構的詳細了解，加深學生對于質膜結構的整體理解與內化。通過直觀感受質膜的內部結構，不僅幫助學生吸收理解新知，還培養了學生的科學思維。通過閱讀活動及拓展知識的學習，培養了學生對細胞膜的組成、結構相互適應的辯證觀點，用知識拯救生命的社會責任。
小試牛刀：1.
下列有關細胞膜的敘述，正確的是（D　）A．細胞膜兩側的離子濃度差是通過自由擴散實現的B．細胞膜與線粒體膜、核膜中所含的蛋白質功能相同C．膜中的磷脂分子是由膽固醇、脂肪酸和磷酸組成的D．分泌蛋白分泌到細胞外的過程存在膜脂的流動現象2.
.組成細胞膜的主要成分是（　B　）
A．糖類??蛋白質
B．磷脂??蛋白質
C．糖脂??糖蛋白
D．磷脂??膽固醇
A．此題涉及到4種性狀
B．F1與黃色親本雜交，后代有兩種表現型
C．F1和F2中灰色大鼠均為雜合體
D．F2黑色大鼠與米色大鼠雜交，其后代中出現米色大鼠的概率為1/4
3.
下列關于細胞膜的敘述，錯誤的是（A　）
A．細胞膜的組成成分主要是糖蛋白和糖脂
B．不同的細胞膜上可能存在相同的蛋白質
C．變形蟲的運動主要依賴細胞膜的流動性
D．病毒識別宿主細胞依賴細胞膜表面受體
思考、回答問題
通過精選習題，檢測并鞏固學生課堂所學內容。
課堂小結
師（總結）：今天這節課我們了解了質膜結構組成。主要內容包括以下內容：質膜主要由脂質和蛋白質構成
總結、歸納本課所學
師生共同總結回顧知識，強化重點知識，加深對知識的掌握
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精品試卷·第
2
頁
（共
2
頁）
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