细胞膜的结构模型与细胞功能

生物学教案细胞膜的结构与功能生物学教案：细胞膜的结构与功能一、教学目标1、知识目标简述细胞膜的成分和功能。

理解细胞膜的结构特点和功能特性。

举例说明细胞膜在生命活动中的重要作用。

2、能力目标通过分析细胞膜的结构和功能，培养学生的逻辑思维能力和分析问题的能力。

通过实验探究细胞膜的功能，提高学生的实验设计和动手操作能力。

3、情感目标认同细胞膜对于细胞生命活动的重要性，树立结构与功能相适应的生物学观点。

培养学生探索生命奥秘的兴趣和创新精神。

二、教学重难点1、教学重点细胞膜的成分和功能。

细胞膜的结构特点和功能特性。

2、教学难点理解细胞膜的流动性和选择透过性。

细胞膜的结构与功能的统一性。

三、教学方法讲授法、直观演示法、实验探究法、小组讨论法四、教学过程（一）导入新课通过展示细胞的图片，引导学生观察细胞的外部边界，从而引出细胞膜的概念。

提问：细胞作为生命活动的基本单位，需要与外界环境进行物质交换和信息交流，那么细胞是如何实现这一过程的呢？细胞膜在其中起到了怎样的作用？（二）讲授新课1、细胞膜的成分（1）实验探究：介绍科学家通过化学分析和实验研究细胞膜成分的过程。

（2）成分组成：细胞膜主要由脂质（约50%）、蛋白质（约40%）和少量糖类（约 2% 10%）组成。

（3）脂质：以磷脂最为丰富，磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架。

（4）蛋白质：蛋白质在细胞膜中的分布是不均匀的，有的镶嵌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，有的贯穿整个磷脂双分子层。

这些蛋白质具有运输、识别等功能。

（5）糖类：与蛋白质或脂质结合形成糖蛋白或糖脂，分布在细胞膜的外表面，与细胞的识别、免疫等功能有关。

2、细胞膜的结构（1）流动镶嵌模型：介绍细胞膜的流动镶嵌模型，强调细胞膜具有流动性的特点。

（2）磷脂双分子层：讲解磷脂分子的结构和特点，以及它们如何形成磷脂双分子层。

（3）蛋白质的分布和作用：详细说明蛋白质在细胞膜中的不同分布方式和其相应的功能。

知识点(一)细胞膜的组成、结构和功能(一)细胞膜的三大功能1．细胞膜成分的探索(三)细胞膜的结构1．对细胞膜结构的探索(连线)2．流动镶嵌模型(1)结构模型。

(2)特点。

【连接教材资料】1．(必修1 P42“思考·讨论”讨论1)最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取与检测？提示：最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析得出的。

2．(必修1 P42“思考·讨论”材料延伸思考)用丙酮从人的胰岛B细胞中提取脂质，在空气和水的界面铺展成单层，测得单分子层的面积远大于胰岛B细胞表面积的2倍。

请分析原因。

提示：胰岛B细胞中除了含有细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的组成成分中都含有磷脂分子。

【重难点讲练疏通】1准确理解细胞膜的结构与功能1．细胞膜成分、结构及功能三者关系的模型构建2．从三个角度理解细胞膜结构与功能的统一性[典例]下表中依据膜蛋白功能，对其类型判断错误的是()选项膜蛋白的位置、功能膜蛋白的类型A位于突触后膜，识别并结合神经递质受体B位于靶细胞膜，识别并结合激素载体C位于类囊体膜，催化A TP合成酶D位于癌细胞膜，引起特异性免疫抗原[解析]在神经调节中，位于突触后膜的受体能识别并结合神经递质，A正确；在激素调节中，位于靶细胞膜上且能识别并结合激素的膜蛋白为受体蛋白，B错误；在光合作用过程中，位于叶绿体类囊体膜上能催化ATP合成的膜蛋白为酶，C正确；癌细胞膜上的某些特殊蛋白质为抗原，能够被免疫系统识别，从而引起特异性免疫，D正确。

[答案]B[易错点拨]细胞膜组成成分的三个关键点(1)不同细胞膜的成分种类一般相同，但各组分的含量不同。

功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。

(2)细胞膜的成分是可变的，如细胞癌变过程中，细胞膜的成分发生变化，糖蛋白含量下降，有的产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。

(3)糖类分别与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂，都与细胞识别作用有关。

第3章细胞的基本结构第1节细胞膜的结构和功能一、细胞膜的功能1.细胞的边界是细胞膜，也叫质膜。

（植物细胞的边界也是细胞膜）2.细胞膜的功能：（1）将细胞与外界环境分隔开。

（2）控制物质进出细胞——选择透过性（功能特点）。

（3）进行细胞间的信息交流。

3.细胞膜的控制作用是相对的，环境中对细胞有害的物质也有可能进入。

4.信息交流的3种方式：（重点）（1）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。

（2）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。

（3）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。

5.细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构有关。

细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。

6.对细胞膜成分的探索（非重点）7.用哺乳动物成熟的红细胞制备纯净的细胞膜的原因：哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器，故没有核膜和细胞器膜。

二、细胞膜的结构1.细胞膜的成分脂质（含量最多，且主要是磷脂）；蛋白质；糖类（少量）。

2.功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。

3.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。

提出假说：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态的统一结构（假说错误）。

缺陷：不能解释细胞膜的流动性，如细胞的生长，变形虫的变形运动。

4.荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合的实验及相关的其他实验证明：细胞膜具有流动性。

5.细胞膜的结构模型：辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型。

三、流动镶嵌模型的基本内容1.膜的基本支架：磷脂双分子层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，具有屏障作用。

2.蛋白质分子的分布：（1）有的镶在磷脂双分子层表面。

（2）有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中。

（3）有的贯穿于整个磷脂双分子层。

3.细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。

细胞膜具有流动性的结构基础：构成膜的磷脂分子可侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。

细胞膜的结构和功能一、细胞膜的结构细胞膜又称质膜，是位于原生质体外围,作用是保护内部。

组成质膜的主要物质是蛋白质和脂类，以及少量的多糖、微量的核酸、金属离子和水。

在电子显微镜下，用四氧化锇固定的细胞膜具有明显的“暗-明-暗”三条平行的带，其内、外两层暗带由蛋白质分子组成，中间一层明带由双层脂类分子组成，三者的厚度分别约为2.5 nm、3.5 nm和2.5nm，这样的膜称为单位膜或生物膜。

根据细胞的生理生化特征，曾先后推测质膜是一种脂肪栅、脂类双分子层和由蛋白质-磷脂-蛋白质构成的三夹板结构。

同时电镜观察也证实质膜确实呈暗-明-暗三层结构。

随后冷冻蚀刻技术显示双层膜中存在蛋白质颗粒；免疫荧光技术证明质膜中蛋白质是流动的。

据此S.J.Singer等人在1972年提出生物膜的流动镶嵌模型，结构特征是：生物膜的骨架是磷脂类双分子层，蛋白质分子以不同的方式镶嵌其中，细胞膜的表面还有糖类分子，形成糖脂、糖蛋白；生物膜的内外表面上，脂类和蛋白质的分布不平衡，反映了膜两侧的功能不同；脂双层具有流动性，其脂类分子可以自由移动，蛋白质分子也可以在脂双层中横向移动。

1. 单位膜模型J. Danielli & H. Davson 1935 发现质膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，推测膜中含有蛋白质，从而提出了”蛋白质-脂类-蛋白质”的三明治模型。

认为质膜由双层脂类分子及其内外表面附着的蛋白质构成的。

1959年在上述基础上提出了修正模型，认为膜上还具有贯穿脂双层的蛋白质通道，供亲水物质通过。

J. D. Robertson 1959 用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构，厚约7.5nm。

这就是所谓的“单位膜”模型。

它由厚约3.5nm的双层脂分子和内外表面各厚约2nm的蛋白质构成。

不足之处：1）把膜结构描写成静止不变的；2）无法解释膜的功能活动；3）各种膜有各自的特定厚度，并不都是7.5nm；4）蛋白质提取的难易程度不同；5）各种膜的蛋白质和脂类的比率不同。

细胞膜的结构与功能细胞膜是细胞的重要组成部分，具有多种重要的结构和功能。

本文将详细介绍细胞膜的结构与功能，以便更好地理解这一关键的细胞组成部分。

细胞膜是位于细胞外部的一个薄膜，主要由磷脂双分子层构成。

磷脂分子是由一个疏水性的疏水磷脂头部和两个亲水性的脂肪酸尾部组成，疏水性头部朝向膜内部，亲水性尾部朝向膜表面。

这种结构使得细胞膜具有半透性，可以选择性地允许物质的通过，起到了保护细胞内部结构的作用。

除了磷脂双分子层外，细胞膜还包含许多不同的蛋白质。

这些蛋白质在细胞膜上扮演着各种重要的角色，如传递信号、运输物质、细胞识别等。

另外，一些糖脂和胆固醇也分布在细胞膜上，参与调节膜的流动性和稳定性。

细胞膜的功能非常多样化。

首先，细胞膜起到了隔离细胞内外环境的作用，维持了细胞内稳定的内部环境。

其次，细胞膜参与了物质的运输，通过细胞膜上的蛋白质通道，物质可以在细胞内外之间进行传递。

此外，细胞膜还参与了细胞的识别和信号传导，通过细胞膜上的受体蛋白，细胞可以感知外部环境的信号并做出相应的反应。

除了以上功能，细胞膜还参与了细胞的吞噬作用和细胞间的黏附。

在细胞吞噬过程中，细胞膜会形成囊泡，将外界物质吞入细胞内部。

而在细胞间的黏附中，细胞膜上的一些蛋白质可以与其他细胞表面的蛋白质结合，使细胞之间紧密连接。

总的来说，细胞膜在细胞内外环境的交互作用中发挥着至关重要的作用。

其结构的复杂性和多样性决定了其功能的多样性，使得细胞能够适应不同的生存环境并保持生命活动的正常进行。

通过深入了解细胞膜的结构与功能，我们可以更好地理解细胞内部的生物学过程，为细胞生物学和生物医学研究提供重要参考。

希望本文能够帮助读者更好地理解细胞膜这一重要的细胞组成部分。

3.1 细胞膜的结构和功能02教材详解1．制备细胞膜最好材料是：哺乳动物成熟的红细胞，因为其没有细胞壁、细胞核和各种细胞器。

制备细胞膜的方法：细胞吸水(蒸馏水)涨破。

2．细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，此外，还有少量的糖类。

3．功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。

4．细胞膜结构特点具有流动性。

5．细胞膜的功能有：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。

(P40) 6．细胞膜的功能特点是具有选择透过性。

7．细胞间信息交流方式主要有：(1)通过信息分子传递交流，常见的信息分子有激素、递质；(2)通过细胞接触交流，如精子和卵细胞之间的识别和结合；(3)通过细胞通道交流，如高等植物细胞间的胞间连丝。

8．20世纪40年代，曾经有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。

1959年，罗伯特森()在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构，他结合其他科学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说：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。

（二）课前聚焦抓重点1、细胞膜有哪些主要功能？答案：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。

（1）将细胞与外界环境分隔开。

保障细胞内部环境的相对稳定。

（2）控制物质进出细胞。

（体现了细胞膜的选择透过性。

控制物质进出具有普遍性：①细胞需要的营养物质可进入细胞。

②抗体、激素等物质在细胞内合成后，分泌到细胞外。

③细胞产生的代谢废物排到细胞外。

具有相对性：对细胞有害的物质有可能进入细胞，如病毒、细菌。

）（3）进行细胞间的信息交流。

①化学物质传递，如激素、递质。

②接触传递，如精卵结合、靶细胞与细胞毒性T细胞接触。

③通道传递，如胞间连丝。

2、细胞膜成分和结构的探索过程？答案：（1）细胞膜成分探索过程：①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；推测细胞膜由脂质组成。

细胞是构成人体最基本的结构和功能单位。

人体各器官和系统的功能活动都与组成该器官和系统的细胞群体密不可分。

人体内大约有1014个细胞，按其功能可分为两百余种。

人的细胞一般都很小，必须通过显微镜放大才能看到。

人卵细胞最大，直径约120 μm。

而小淋巴细胞直径只有6 μm左右。

细胞虽然大小和形态不同，但在结构上它们都是由细胞膜(cell membrane)、细胞质(cytoplasm)和细胞核(nuclear)三部分构成的。

一、细胞膜的分子结构模型细胞膜将细胞内容物与细胞周围的微环境分隔，构成细胞的屏障。

细胞膜的形成是生命物质由非细胞形态向细胞形态进化的重要转折，为生命活动提供了相对恒定的环境。

细胞膜与物质转运、信息传递、能量转移、兴奋传导和免疫功能等有密切关系，在细胞的代谢、生长和繁殖中有重要作用。

细胞膜结构和功能的异常可导致多种疾病发生。

细胞膜是包在细胞质表面的一层薄膜，也称质膜(plasma membrane)。

在电镜下观察可见细胞膜由三层结构组成：内、外两层较深，电子密度高；中间层电子密度低，为透明层。

这三层膜结构不仅普遍存在于细胞表面，而且细胞内的膜管系统一般也是由类似的三层膜结构构成的，故它是一般生物膜所具有的共同特征，又称单位膜(unit membrane)。

关于细胞膜的分子结构，目前被多数人认可的是“液态镶嵌模型”学说。

这一学说认为，细胞膜主要由液态脂质双分子层为基架，蛋白质镶嵌在其中构成。

一般来说，从重量上看蛋白质为脂质的4倍，从分子数看，脂质分子为蛋白质分子的10～100倍。

（一）液态脂质双分子层为基本骨架细胞膜脂质分子中，主要是磷脂（占脂质分子70％以上），其次为胆固醇（一般低于30％）。

根据脂质分子的理化特性，其头端是亲水极性基团，尾端是疏水的非极性基团。

将其放在水溶液中时，由于水分子是极性分子，亲水的极性头与水分子相互吸引，而疏水的非极性尾端则受到排斥。

因而在构成细胞膜时，亲水的头端在膜的内外两侧，而疏水的尾端在膜中间，即一些磷脂分子的头朝向细胞外液，另一些的头朝向细胞质，它们的尾部在膜中间，形成脂质双分子层(lipid bilayer)。

细胞膜的结构及功能
细胞是构成人体的最基本的功能单位。

它的基本功能包括：细胞膜的物质转运功能、细胞的信号转导功能、细胞膜的生物电现象和细胞的收缩功能。

细胞膜的结构和物质转运功能
（1）膜结构的液态镶嵌模型：细胞新陈代谢过程中需要不断选择性地通过细胞膜摄入和排出某些物质。

细胞膜和细胞器膜是由脂质和蛋白质组成。

根据膜结构的液态镶嵌模型，认为膜是以液态的脂质双分子层为基架，其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质。

（2）细胞膜的物质转运功能：物质的跨膜转运途径有：
①单纯扩散：扩散的方向和速度取决于物质在膜两侧的浓度差和膜对该物质的通透性。

容易通过的物质有O2、CO2、N2、乙醇、尿素和水分子等。

②经载体和通道膜蛋白介导的跨膜转运：属于被动转运，转运过程本身不需要消耗能量，是物质顺浓度梯度或电位梯度进行的跨膜转运。

经载体易化扩散指葡萄糖、氨基酸、核苷酸等。

经通道易化扩散指溶液中的Na+、C1-、Ca2+、K+等，离子通道又分为电压门控通道（细胞膜Na+、K+、Ca2+通道）、化学门控通道（终板膜ACh受体离子通道）和机械门控通道。

③主动转运：是由离子泵和转运体膜蛋白介导的消耗能量、逆浓度梯度和电位梯度的跨膜转运，分原发性主动转运和继发性主动转运。

细胞膜的结构和功能细胞膜的结构与功能教案细胞膜的结构与功能教案(一)一、教学内容及分析1.教材内容在“细胞膜的分子结构”部分,先说明研究细胞膜的材料,然后说明通过研究得出细胞膜的分子组成,这些分子在细胞膜中的排列方式,以及这些分子在细胞膜上的结构特点:即蛋白质和磷脂分子都具有一定的流动性。

在最后部分,举例介绍了膜外部的糖蛋白的作用。

2.学情分析我校由于地处农村,这里的学生有许多学习高中生物知识的有利条件,同时由于是中等水平的学生,应该说基础不是很好,学习兴趣、学习态度和学习方法上与城市里的学生的确有一定距离。

因此需要老师在教学中改进教学方法，激发学生的学习兴趣，教授学习方法，提高学习效果。

三、教学目标知识目标：概述构成细胞膜的主要的化学成分、细胞膜的结构及特点,说出糖被的主要作用。

能力目标：①尝试通过阅读科学史资料，分析现象,得出结论,培养学生科学的思维方法和解决问题的能力②运用磷脂分子的化学性质探究细胞膜中的磷脂分子的排列方式，培养学生勇于进行科学探究的能力。

情感目标：通过参与对细胞膜结构的学习,学生能够认识到生命的物质基础和结构基础,树立辨证唯物主义观点。

学生通过体验科学探究的一般过程,了解科学研究的一般方法,养成勇于实践的科学精神和实事求是的科学态度。

四、教学重点和难点教学重点：细胞膜的分子结构和结构特点。

教学难点多种化合物如何有序排列构成细胞膜是学生理解的难点，运用科学史料来引导学生探究学习细胞膜的分子结构，是突破这一难点的有效方法。

五、教学设计思想1.教学思想运用“探究式教学”引导学生充分利用知识背景材料，以及已经学过的知识作为基础，独立地、主动地探究发现自然科学的概念、原理、法则、定律，培养学生善于发现问题、分析问题、解决问题的能力，养成积极探索的态度习惯，逐步形成探索的科学方法与技巧。

问题或问题情境是启动探究式教学的“开关”，没有问题或问题情境，探究式教学活动就无从进行，更不可能激发学生的学习兴趣和进行创造性思维的欲望。

细胞膜的结果和功能1、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。

探讨：（1）、为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色呢？因为台盼蓝染液不是细胞生命活动所需要的营养物质，所以不能随意的进出细胞，但是细胞死亡后，细胞膜的功能消失，从而台盼蓝染液进入到死细胞中。

（2）、据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能呢？细胞膜作为细胞的边界，可已将细胞和外界的环境分开，并且控制物质进出，可以维持系统的相对独立，保障细胞内环境的稳定。

2、我们知道一个国家有自己的边界，在陆地，海域，领空方面都有自己的边界，作为人，一个个体来讲，人也有自己的边界，我们的边界就是我们的皮肤和黏膜，这些都是系统的边界，系统的边界对于系统的稳定性来说是至关重要的。

如果没有皮肤和黏膜，随便一些有毒的细菌和病毒都可以进入到身体里边去，那么人体的稳定性就会非常差了。

3、细胞是一个非常基本的生命系统，是结构和功能最基本的一个单位，细胞也拥有自己的边界，细胞的边界就是细胞膜了（也叫质膜），动物细胞的最外层是细胞膜，植物细胞的最外层有细胞壁，为什么细胞壁不是植物细胞的边界呢？因为细胞壁是一个全透性的，是没有细胞膜的重要的功能的，所以细胞膜也是植物细胞的边界。

4、细胞膜的结构：科学家罗伯特森用电子显微镜观察到“暗-亮-暗”的机构，大胆的提出了蛋白质，磷脂，蛋白质的模型，也叫三明治模型。

①细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容：磷脂双分子层构成了膜的基本支架，具有流动性②磷脂分子的结构图：③流动镶嵌模型图：蛋白质的镶嵌方式：表面，全部贯穿，横跨主要作用是：物质运输糖蛋白的作用：保护和润滑作用识别作用，细胞间的信息交流，比如受体5、细胞膜的功能：A 将细胞与外界环境分隔开在生命还没有出现时的原始的地球，电闪雷鸣，温度非常高，就是原始的海洋，就像沸腾的热汤一样，生命的起源是慢慢开始产生了有机物，在有机物产生后，产生了细胞膜，把有机的物质包裹了起来，给了它一个小小的空间，把外界的环境分隔开，使得细胞成为了一个相对独立的系统。

细胞膜的结构特性和功能特性：
1、维持细胞的结构完整性，保护细胞内成分。

2、细胞内外选择性物质运输的通道和桥梁。

3、细胞抗原-抗体特异性识别的物质基础和位置。

4、细胞表面绒毛、纤毛、鞭毛的着生位点。

5、对于原核细胞而言，细胞质膜是很多催化生化反应的酶附着的位点。

细胞膜主要是由磷脂构成的富有弹性的半透性膜，膜厚7～8nm，对于动物细胞来说，其膜外侧与外界环境相接触。

其主要功能是选择性地交换物质，吸收营养物质，排出代谢废物，分泌与运输蛋白质。

在流动镶嵌模型学说中，膜中的磷脂质分子以双层排列，构成了膜的网架，是膜的基质。

磷脂质分子为双性分子，分为亲水头端和疏水尾端，双层磷脂质分子之头端皆朝向水相，疏水尾端则两两相接埋于膜内。

而使脂双层分子之亲水头端的内层（面对细胞质之面）与外层（面对外界之面）之结构不对称原因，主要在于脂双层分子两亲水头端的化学组成不同。

膜的另一种主要成分是蛋白质，蛋白质分子有的嵌插在脂双层网架中，有的则粘附在脂双层的表面上。

根据在膜上存在位置的不同，膜蛋白可分为两类，一是通过强疏水或亲水作用同膜脂牢固结合不易分开的，称为整合蛋白（Integral protein）或膜内在蛋白；二是附着在膜的表层，与膜结合比较疏松容易分离的，称为膜周边蛋白（Peripheral protein）或外在蛋白。