高中生物高一年级导学设计教师版
3.1细胞膜的结构和功能
【学习目标】1、从系统与环境关系的角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。2、分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础，概述流动镶嵌模型的主要内容。
【教学重点和难点】
教学重点：（1）细胞膜的功能（2）流动镶嵌模型的主要内容
教学难点：（1）细胞膜的结构与其组成成分的内在联系（2）对细胞膜结构的探索过程
【预习新知】
细胞作为一个基本的生命系统，它的边界是细胞膜，也叫质膜。
思考1：植物细胞最外层是细胞壁，为什么“系统的边界”是细胞膜？
虽然植物细胞在细胞膜外面还有一层细胞壁，但细胞壁是全透性的，不能将植物细胞与外界环境分隔开，所以，不管是植物细胞还是动物细胞，它们的边界都是细胞膜。
细胞膜的功能
将细胞与外界环境分隔开：使细胞成为相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。
控制物质进出细胞
普遍性：（1）一般来说，细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞；细胞不需要的物质不容易进入细胞。（2）抗体、激素等物质在细胞内合成后，分泌到细胞外，细胞产生的废物也要排到细胞外；但是，细胞内有用的成分却不会轻易流失到细胞外。
相对性：（3）细胞膜的控制作用是相对的，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病。
思考2：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，说明细胞膜具有什么功能？为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
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，死细胞能被染成蓝色。
进行细胞间的信息交流
通过信息分子间接交流：内分泌细胞分泌的激素，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。
细胞间直接交流：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。例如，精子和卵细胞之间的识别和结合。
经特殊通道交流：相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。例如，高等植物细胞间通过胞间连丝相互连接。
【特别提醒】①细胞间的信息交流发生在细胞与细胞之间。②细胞膜上的受体并不是细胞间的信息交流所必需的结构，如高等植物细胞之间通过胞间连丝进行信息交流时就不需要细胞膜上的受体；性激素等部分信号分子的受体在细胞内部。
思考3：植物传粉后，同种和不同种的花粉都会落到雌蕊的柱头上，同种的花粉能萌发，异种的花粉不能萌发。雌蕊和花粉是通过什么相互识别的？这一现象体现了细胞膜的什么功能？
通过细胞膜相互识别。体现了细胞膜的进行细胞间信息交流的功能。
细胞膜的成分
对细胞膜成分的探索
①资料一：1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行实验，发现溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜;不溶于脂质的物质,不容易穿过细胞膜。据此推测：细胞膜是由脂质组成的。
②资料二:20世纪初科学家第一次将膜从哺乳动物红细胞中分离出来。化学分析表明:组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇。
选择哺乳动物的成熟红细胞制备细胞膜的原因：①动物细胞没有细胞壁，能够吸水涨破；②哺乳动物的成熟红细胞中没有细胞核和众多的细胞器，可获得较为纯净的细胞膜。
思考4：根据磷脂分子的特点，画出磷脂分子在空气-水界面上以及水中的排布方式。如果将磷脂分子置于水-笨混合溶剂中，会如何分布？
（1）因为磷脂分子的头部亲水，所以在水-空气界面上磷脂分子是头部向下与水面接触的，尾部则朝向空气一面。（2）在水中，磷脂分子层两侧都是水，亲水性的头部朝向水，疏水性的尾部排斥水，所以磷脂分子自发地形成两层，疏水性的尾部朝向内侧，亲水性的头部在外侧。（3）将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中，磷脂的头部将与水接触，尾部与苯接触。
③资料三:1925年，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(磷脂),在空气-水界面上铺展成单分子层，发现单层分子的面积是红细胞表面积的2倍。结论:细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
2层磷脂分子相当于1个磷脂双分子层，相当于1层细胞膜。
④资料四：1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力，发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力，据此推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
2、细胞膜的成分
①细胞膜主要是由脂质(约50%)和蛋白质(约40%)组成的。此外，还有少量的糖类(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。
②功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。
③细胞膜的外表面还有糖类分子,它和蛋白质分子结合形成糖蛋白,或与脂质结合形成糖脂,这些糖类分子叫作糖被。糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。例如,糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。
思考5：如何根据细胞膜的结构判断其外侧和内侧？
糖蛋白和糖脂分布在细胞膜的外表面。因此，根据糖蛋白和糖脂的分布，可以判断细胞膜的内外侧。
细胞膜的结构
对细胞膜结构的探索
(1)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，推测细胞膜由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成。细胞膜被他描述为静态的统一结构。
(2)1970年,小鼠细胞和人细胞融合实验及相关的其他实验证据表明,细胞膜具有流动性。
(3)1972年,辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。
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。
细胞膜的结构特点----具有一定的流动性
实验技术：荧光标记技术
实验验证：小鼠细胞-人细胞融合实验
影响因素：细胞膜的流动性主要受温度影响，在适宜的温度范围内，随外界温度升高，细胞膜的流动性增强，但温度超出一定范围，会导致细胞膜被破坏。
流动镶嵌模型的基本内容
（1）磷脂双分子层是膜的基本支架,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。
（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。
（3）细胞膜具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动,膜中的蛋白质大多也能运动。细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。
4、细胞膜的功能特点----选择透过性
(1)表现:水分子可以自由通过,细胞需要的离子和小分子也可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。
(2)举例:植物根对矿质元素的选择性吸收、神经细胞对K+的吸收和对Na+的排出、肾小管的重吸收作用、小肠对营养物质的吸收等。
(3)生理意义:细胞膜控制物质进出细胞。
思考6：脂质体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。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被稳定地包裹其中。高中生物高一年级导学设计学生版
3.1细胞膜的结构和功能
【学习目标】1、从系统与环境关系的角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。2、分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础，概述流动镶嵌模型的主要内容。
【教学重点和难点】
教学重点：（1）细胞膜的功能（2）流动镶嵌模型的主要内容
教学难点：（1）细胞膜的结构与其组成成分的内在联系（2）对细胞膜结构的探索过程
【预习新知】
细胞作为一个基本的生命系统，它的边界是 ，也叫质膜。
思考1：植物细胞最外层是细胞壁，为什么“系统的边界”是细胞膜？
细胞膜的功能
将细胞与 分隔开：使细胞成为 的系统，保障了细胞内部环境的 稳定。
控制物质 细胞
普遍性：（1）一般来说，细胞需要的 可以从外界 细胞；细胞 的物质不容易进入细胞。（2）抗体、激素等物质在细胞内合成后，分泌到细胞外，细胞产生的 也要排到细胞外；但是，细胞内 却不会轻易流失到细胞外。
相对性：（3）细胞膜的控制作用是 的，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病。
思考2：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，说明细胞膜具有什么功能？为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
进行细胞间的
（1）通过信息分子间接交流：内分泌细胞分泌的激素，随 到达全身各处，与 的细胞膜表面的 结合，将信息传递给靶细胞。
（2）细胞间直接交流：相邻两个细胞的 接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如， 和 之间的识别和结合。
（3）经特殊通道交流：相邻两个细胞之间形成 ，携带信息的物质通过 进入另一个细胞。例如，高等植物细胞间通过 相互连接。
【特别提醒】①细胞间的信息交流发生在细胞与细胞之间。②细胞膜上的受体并不是细胞间的信息交流所必需的结构，如高等植物细胞之间通过胞间连丝进行信息交流时就不需要细胞膜上的受体；性激素等部分信号分子的受体在细胞内部。
思考3：植物传粉后，同种和不同种的花粉都会落到雌蕊的柱头上，同种的花粉能萌发，异种的花粉不能萌发。雌蕊和花粉是通过什么相互识别的？这一现象体现了细胞膜的什么功能？
细胞膜的成分
对细胞膜成分的探索
①资料一：1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行实验，发现溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜;不溶于脂质的物质,不容易穿过细胞膜。据此推测： 。
②资料二:20世纪初科学家第一次将膜从 中分离出来。化学分析表明:组成细胞膜的脂质有 和 。
选择哺乳动物的成熟红细胞制备细胞膜的原因：①动物细胞没有细胞壁，能够吸水涨破；②哺乳动物的成熟红细胞中没有细胞核和众多的细胞器，可获得较为纯净的细胞膜。
思考4：根据磷脂分子的特点，画出磷脂分子在空气-水界面上以及水中的排布方式。如果将磷脂分子置于水-笨混合溶剂中，会如何分布？
③资料三:1925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔用 从人的红细胞中提取脂质(磷脂),在空气-水界面上铺展成单分子层，发现单层分子的面积是红细胞表面积的2倍。结论： 。
2层磷脂分子相当于1个磷脂双分子层，相当于1层细胞膜。
④资料四：1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力，发现细胞的表面张力明显低于 的表面张力，据此推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有 。
2、细胞膜的成分
①细胞膜主要是由 (约50%)和 (约40%)组成的。此外，还有少量的 (2%～10%)。在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，此外还有少量的 。
②功能越复杂的细胞膜， 的种类与数量就越多。
③细胞膜的外表面还有糖类分子,它和蛋白质分子结合形成 ,或与脂质结合形成 ,这些糖类分子叫作 。糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。例如,糖被与细胞表面的 、 等功能有密切关系。
思考5：如何根据细胞膜的结构判断其外侧和内侧？
细胞膜的结构
对细胞膜结构的探索
(1)1959年,罗伯特森在 下看到了细胞膜清晰的 的三层结构，推测细胞膜由 三层结构构成。细胞膜被他描述为 的统一结构。
(2)1970年,小鼠细胞和人细胞融合实验及相关的其他实验证据表明,细胞膜具有 性。
(3)1972年,辛格和尼科尔森提出的 模型为大多数人所接受。
细胞膜结构模型的探索过程,反映了 这一科学方法的作用。
细胞膜的结构特点----具有一定的流动性
实验技术：荧光标记技术
实验验证：小鼠细胞-人细胞融合实验
影响因素：细胞膜的流动性主要受 影响，在适宜的温度范围内，随外界温度升高，细胞膜的流动性增强，但温度超出一定范围，会导致细胞膜被破坏。
流动镶嵌模型的基本内容
（1） 是膜的基本支架,其内部是磷脂分子的 端, 分子或离子不能自由通过,因此具有屏障作用。
（2）蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中:有的 磷脂双分子层表面,有的部分或全部
磷脂双分子层中,有的 整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在 等方面具有重要作用。
（3）细胞膜具有流动性，主要表现为 。细胞膜的流动性对于细胞完成 、 、 、 等功能都是非常重要的。
4、细胞膜的功能特点----选择透过性
(1)表现:水分子可以自由通过,细胞需要的离子和小分子也可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。
(2)举例:植物根对矿质元素的选择性吸收、神经细胞对K+的吸收和对Na+的排出、肾小管的重吸收作用、小肠对营养物质的吸收等。
(3)生理意义:细胞膜控制物质进出细胞。
思考6：脂质体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。为什么两类药物的包裹位置各不相同
