《細胞膜的結構和功能》教學設計

一、教材分析

本節是2019版普通高中教科書《生物學?必修一?分子與細胞》第三章第一節內容。本

節包含內容較多，分別是細胞膜的功能、細胞膜成分探索歷程、細胞膜結構探索歷程、流動

鑲嵌模型等內容。這節內容既是對前面兩章知識的承接，也為后面第三章物質的輸入和輸出

甚至是選修一打下基礎。這四方面內容前后連貫，體現出從功能到結構的結構功能相適應觀,

也呈現出探索過程中的“提出假設”這一科學研究方法。

二、學情分析

本節課的授課對象是高中一年級學生，關于細胞的結構與功能,學生已有初中學習的基

礎。如光學顯微鏡下觀察細胞，細胞膜、細胞核的功能,線粒體與葉綠體的功能，哺乳動物紅

細胞的知識等。他們具有一定的觀察和認知能力，分析思維的連續性和邏輯性已初步建立但

不完善，學習積極性較高，課堂上應該充分調動學生的積極性，引導學生不斷思考，體現學

生的主體性和教師的主導性。學生前兩章已經學習了生物的物質基礎和細胞種類等知識，這

為進一步學習細胞基本結構奠定了基礎。教師在講解內容時可借助多媒體技術，幫助學生識

記和理解。

三、教學目標

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

的內容。

3.分析對細胞膜成分與結構的探索歷程,認同科學理論的形成是一個科學精神、科學思

堆和技術手段結合下不斷修正與完善的過程。能基于事實和證據進行推理、論證，提出或者

否定假說，感悟科學在質疑與創新中不斷發展。

四、教學重難點

1.教學重點

(1)細胞膜的功能。

(2)流動鑲嵌模型的主要內容。

2.教學難點

(1)對細胞膜成分探索歷程的認識。

(2)細胞模的結構與其組成成分的內在聯系。

1

五、教學準備

多媒體課件；學生和老師制作的細胞模結構模型；磷脂模型；生雞蛋。

六、教學過程

（-）章首頁導入

對于我們體內的一些胰島細胞來說,合成和分泌胰島素是很平常的事,而我國科學家完

成人類歷史上第一次人工合成胰島素的創舉,卻用了6年多的時間！引用翟中和院士的話“我

確信哪怕一個最簡單的細胞，也比迄今為止設計出的任何智能電腦更精巧”，說明細胞中物

質必須形成特定的結構才能發揮功能；細胞的不同結構空間需要協調配合才能有序、高效地

完成生命活動。調度學生學習積極性的同時，對學生進行愛國主義教育。

（二）情境導入

情境1教師敲破一個生雞蛋，倒掉蛋清，把雞蛋黃留下，雞蛋黃是一個卵細胞或受精

卵。讓學生觸摸細胞模。

情境2用臺盼藍鑒別細胞死活的實驗視頻。

（三）細胞膜的功能

L將細胞與外界環境分隔開。（看圖片：原始海洋；原生動物草履蟲）

總結：膜的出現是生命起源過程中至關重要的階段；細胞模保障了細胞內部環境的相對

穩定。

2.控制物質進出細胞。（ppt展示細胞膜控制物質的實例）

（1）物質進出細胞具有選擇透過性。（2）細胞模的控制作用是相對的。

（在講解過程中引導學生完成“問題探討”。完成問題：

【提問】（1）.為什么活細胞不能被染色，而死細胞能被染色？（2）.據此推測，細胞膜作

為細胞邊界，應該具有什么功能？）

3.進行細胞間的信息交流。（借助ppt展示三種細胞間信息交流方式）

第一種是兩個細胞之間距離較遠，通過信號分子間接交流。比如，內分泌細胞分泌激素，

經過血管的運輸，激素到達靶細胞需要與靶細胞表面的受體蛋白結合。除了激素，一些抗體

和神經信號等也可以作為信號分子被傳遞。受體是細胞膜表面的識別信號分子的物質，本質

是蛋白質。第二種近距離，兩個細胞細胞模直接接觸，例如，精子和卵細胞結合。第三種也

是近距離，兩個細胞形成通道。例如，高等植物細胞之間的胞間連絲。

（四）細胞膜成分的探索歷程

2

【過渡】“我們剛剛介紹了細胞膜可以進行細胞間的信息交流。多細胞生物是一個繁忙

而有序的細胞‘社會'，社會如果沒有信息交流肯定不能維持穩定。同樣的細胞沒有信息交

流也無法完成整個生命活動。細胞膜的功能是與它的成分和結構密切相關的，現在我們跟著

科學家的腳步來了解一下細胞膜化學成分的探索歷程”

引導學生閱讀42頁“思考?討論”，以連續的問題帶領學生科學家是如何一步一步探索

出細胞膜的物質成分。

【提問】1.1895年，歐文頓實驗是如何得出“細胞膜是由脂質組成的”這一推論？其

他科學家如何進一步研究構成細胞膜的脂質類型的？

（帶領學生閱讀第一部分內容，板書呈現，引導學生思考問題。Ppt展示血紅細胞，解

釋為什么哺乳動物成熟血細胞可以作為實驗材料）

根據“相似相溶”原理，從現象推理。細胞膜成分提取獲得脂質，進一步判斷是膽固醇

和磷脂。

（詳細介紹磷酸分子的結構，以及它的親水端和疏水端。PPT展示，強調多個磷脂分子

在水中是自發形成雙分子層。）

2.1925年，戈特和格倫德爾的實驗是如何得出“細胞膜中的磷脂分子排列為兩層”的？

與上一個問題相聯系，實驗結果是脂質單層分子的面積是膜表面積的2倍。

3.1935年，丹尼利和戴維森的細胞的表面張力實驗，實驗結果是什么？推論是什么？

推論是細胞膜除含脂質分子外，可能還含有蛋白質。是什么？磷脂；膽固醇；蛋總結:

生物膜蛋白質％脂類％糖類%

人的紅細胞膜49438

大鼠的肝細胞核59352.9

膜

內質網膜6733少

線粒體外膜5248少

細胞膜主要組成成分白質

【過渡】其實除了上述三種成分，細胞膜還含糖類，我們來看一下補充資料。

這是科學家陸陸續續測得的各種生物膜的成分，我們可以發現細胞膜中還含有少量的糖

類。研究發現細胞膜中脂質約占細胞膜總質量的50%,蛋白質約40%,糖類占2%-10%。

3

蛋白質在細胞膜行使功能方面起著重要作用，因此功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數

量越多。

（五）細胞膜結構的探索

【過渡】我們已經對細胞膜的成分做了了解，那么脂質和蛋白質等成分是如何組成細胞

膜的呢？現在我們再次跟隨科學家的腳步來探索細胞膜結構是什么樣子的？

引導學生閱讀課本43頁，在講解科學家探索過程的同時提出問題引發學生思考。

1.1959年，羅伯特森提出蛋白質一脂質一蛋白質的靜態膜結構模型（三明治模型）能

解釋膜的哪些功能？不能解釋哪些功能？

（帶領學生一同閱讀課本，了解羅伯特森的探索過程并回顧蛋白質的功能）

能解釋蛋白質可以幫助物質運輸。不能解釋細胞的生長、變形蟲的變形運動等。

2.補充材料，科學測定細胞膜的厚度為7-8nm,恰好是單層磷脂膜厚度的兩倍，而按照

“三明治”模型，加上兩側蛋白質，膜的厚度應當超過20nm。依據此材料大膽猜測蛋白質

在磷脂雙分子層中是如何存在。

電鏡證據支持了磷脂雙分子層結構，否定了膜的“三明治”三層結構。猜測蛋白質鑲嵌

在膜的雙分子層中，才能不過多增加膜的厚度。

3.1970年，科學家人鼠細胞融合實驗，得出的結論是什么？

（利用課本中圖3-4,將人鼠細胞融合的過程詳細展現出來。）

構成細胞的蛋白質具有流動性，進一步否定“三明治”模型中對蛋白質是靜態的描述。

4.1972年，在新的觀察和實驗證據的基礎上，辛格和尼科爾森提出流動鑲嵌模型。

（穿插“提出假說”這一科學方法。）

（六）流動鑲嵌模型的基本內容

1.帶領學生閱讀課本44-45頁，詳細分析圖3-5.分析流動鑲嵌模型的基本內容。

（1）磷脂雙分子層構成膜的基本骨架，這個骨架不是靜止的，而是流動的。

（2）蛋白質分子覆蓋在磷脂雙分子層的表面或鑲嵌、貫穿于磷脂雙分子層中。

（3）糖類與某些蛋白質結合形成糖蛋白，也可以和脂質結合形成糖脂。

2.依據該模型進一步分析細胞膜的結構特點。

4

⑴含義：構成細胞膜的磷脂分子和蛋白質分子大都不是靜止的，而是可以運動的。

（2）表現：變形蟲的變形運動、細胞的融合等。

3.用概念圖小結細胞流動鑲嵌模型及其功能關系。（板書呈現）

,基本支架糖蛋白信息交流

組成

鑲嵌

組成決定

磷脂分子+蛋白質分子+將細胞與外界環境分隔開

?導致決定

可運動-------?結構特點：流動性,功能特點:選擇透過性控制物質進出

（七）隨堂練習

1.細胞之間通過信息交流，保證細胞間功能的協調。下列關于細胞間信息交流的說法,

錯誤的是（）

A.圖1是遠距離的細胞間信息交流,圖2是細胞直接接觸進行信息交流

B.圖2可以表示精子與卵細胞的識別

C.圖1表示內分泌細胞產生激素,通過血液循環最終作用于靶細胞

D.細胞膜上的受體是細胞間信息交流所必需的結構

2.下列能正確表示細胞膜結構的是（）

細胞內細胞外細胞外'細胞內

冊WH刪刪ynyUn刪刪MW而麻儒即唧唧

細胞外細胞內細胞內細胞外

ABCD

3.卜圖為細胞膜的亞顯微結構模式圖,請據圖回答問題。

5

（1）圖中[B]的基本組成單位是。構成細胞膜基本支架的結構

是[]。

（2）與細胞膜的識別功能有關的結構是[]。

⑶人鼠細胞融合的過程體現了細胞膜具有性，這是因

為。

（八）、板書設計

一、細胞膜的功能

1.將細胞與外界環境分隔開

2.控制物質的進出細胞

3.進行細胞間的信息交流

二、細胞膜成分探索歷程

1.1985年一一歐文頓一一細胞膜是由脂質組成的

（科學家進一步利用哺乳動物紅細胞分離提純細胞膜，進行化學分析，得出脂質包含磷

脂和膽固醇）

2.1925年一一戈特和格倫德爾一一細胞中的磷脂分子必然排列為連續的兩層

3.1935年一一丹尼利和戴維森——細胞膜除了脂質分子外，還有蛋白質。

三、細胞膜結構探索歷程

1.1959年，羅伯特森一一“蛋白質一脂質一蛋白質”（三明治結構）結構模型。

2.1970年，人鼠細胞融合實驗一一細胞膜具有流動性。

3.1972年，辛格和尼科爾森一一流動鑲嵌模型。

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四、流動鑲嵌模型基本內容

理本支架糖蛋白信息交流

磷脂分子+蛋白質分子+或類—結構功能一＜將細胞與外界環境分隔開

V導致決定

可運動--------?結構特點：流動性?功能特點:選擇透過性控制物質進出

《細胞模的結構和功能》學情分析

本節課的授課對象是高中一年級學生，關于細胞的結構與功能，學生已有初中學習的基

礎。如光學顯微鏡下觀察細胞,細胞核的功能，線粒體與葉綠體的功能，哺乳動物紅細胞的知識

等。他們具有一定的觀察和認知能力，分析思維的連續性和邏輯性已初步建立但不完善，學

習積極性較高，課堂上應該充分調動學生的積極性，引導學生不斷思考，體現學生的主體性

和教師的主導性。學生前兩章已經學習了生物的物質基礎和細胞種類等知識，這為進一步學

習細胞基本結構奠定了基礎。教師在講解內容時可借助多媒體技術，幫助學生識記和理解。

《細胞模的結構和功能》效果分析

本節課教學緊密圍繞細胞膜成分和結構的科學探究歷程進行設計,具有以下主要特點。

1.準確把握學科核心素養目標，自然地滲透在教學過程之中

教師將細胞膜成分及結構的科學探索歷程,轉化為探究教學的情境,通過問題導學、實驗

分析的方式，使學生領悟“提出假說”“模型與建模”等科學研究方法,引導學生基于證據進

行推論證,促進學生質疑與創新,綜合發展學生的科學思維和科學探究素養。引導學生利用

“流動鑲嵌模型”解釋細胞膜的功能,促進對“結構與功能相適應”的理解。最后通過“脂

質體藥物的拓展延伸，體會如何利用理論知識解決現實問題,培養社會責任意識。

2.用高質量的問題引導思維活動,促進素養發展

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圍繞科學發現史展開教學是教師常用的思路,因為其中有著豐富的探究素材,有著學科

概念的建立和發展過程,有著人們認識和解決問題時的思維碰撞和爭論,有著解決生物學難

題的學科思想方法。這種教學思路的難點在于如何巧妙地將科學發現的歷程轉化為學生活動

情境,在充滿懸念的情境中通過精準的問題引導來實現高質量的學生思維活動，而不是把科

學發現事實進行羅列和堆砌。本課教學中，教師注重通過連續的、富有邏輯的問題串，一步步

引導學生思維，如“蛋白質一脂質一蛋白質的靜態膜結構模型（三明治模型）能解釋膜的哪些

功能?不能解釋哪些功能？”“根據電鏡照片和膜厚度的證據,請對細胞膜結構提出你的猜測”

“人鼠細胞融合實驗,得出的結論是什么？”等問題,不僅富有啟發性,而且直指學科核心素養

的發展,有力地促進了學習目標的達成。

本課在教學方法選擇上，圍繞“細胞膜的功能”重要概念，以學生自主學習和問題交流為

在設計中若能更多考虐通過評價對學生自主學習和交流進行引導,可能會有更好的教學

效果。

《細胞膜的結構和功能》教材分析

本節是2019版普通高中教科書《生物學?必修一?分子與細胞》第三章第一節內容。本

節包含內容較多，分別是細胞膜的功能、細胞膜成分探索歷程、細胞膜結構探索歷程、流動

鑲嵌模型等內容從第二章化學物質進一步升華到如何有序的排列構建成細胞膜，從而樹立起

生命的物質性和運動性觀點。這節內容既是對前面兩章知識的承接，也為后面第三章物質的

輸入和輸出、光合作用和呼吸作用甚至是選修一打下基礎。這四方面內容前后連貫，體現出

從功能到結構的結構功能相適應觀，也呈現出探索過程中的“提出假設”這一科學研究方法。

《細胞膜的結構和功能》測評練習

1.（2020?遼寧省六校協作體聯考）細胞是開放的生命系統，細胞膜是系統的邊界。有

人說：“把細胞膜比喻為圍墻，不如比喻為細胞的大門。”對這句話的評價錯誤的是（）

A.細胞膜的脂質成分可以阻擋大部分極性分子，比喻為圍墻有道理

B.細胞膜上有專門供某種物質通過的通道蛋白，就像圍墻上開了小門

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C.細胞膜作為細胞的大門，可以控制物質進出，將對細胞有害的物質全部拒之門外

D.細胞代謝所需原料和代謝產生的廢物都要經過細胞膜，所以細胞膜是細胞的大門

2.（2020?首都師范大學附屬中學高一月考）如圖為細胞間信息交流的一種方式，下列

有關敘述不正確的是（）

血管

A.圖中反映了細胞膜具有細胞間信息交流的功能

B.圖中乙細胞表示靶細胞

C.圖中a表示信號分子（如激素）

D.圖中b表示細胞膜上的載體

3.（2020?重慶八中高二期末）細胞間信息交流的方式有多種。在哺乳動物卵巢細胞分

泌的雌激素作用于乳腺細胞的過程中，以及精子進入卵細胞的過程中，細胞間信息交流的實

現分別依賴于（）

A.突觸傳遞，血液運輸B.間隙連接，細胞間直接接觸

C.突觸傳遞，胞間連絲傳遞D.血液運輸，細胞間直接接觸

4.（2020?黑龍江省海林林業局第一中學月考）細胞膜與其完成各種生理功能相適應，

極為重要的結構特點（）

A.磷脂排列成雙分子層

B.球蛋白分子覆蓋或鑲嵌于磷脂雙分子層中

C.兩側膜物質分子排列不對?稱

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D.膜物質分子的運動使其具有流動性

5.（2020?聊城市高二期末）對細胞膜結構的探索經歷了漫長的歷程，下列結論（假說）

錯誤的是

A.脂溶性物質更易通過細胞膜說明細胞膜的組成成分中含有脂質

B.提取哺乳動物成熟紅細胞的脂質鋪展成的單分子層是紅細胞表面積的2倍，說明膜

中的脂質分子排列為連續的兩層

C.電鏡下細胞膜呈清晰的暗一亮一暗三層結構，羅伯特森認為生物膜由脂質一蛋白質

一脂質三層結構構成

D.人鼠細胞雜交實驗證明細胞膜具有流動性

6.（2020?云南昆明高一期末）“熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗”證明了（）

A.細胞膜將細胞與外界環境分隔開

B.細胞膜上的蛋白質分子是可以運動的

C.細胞膜是選擇透過性膜

D.細胞膜上的磷脂分子可以自由移動

7.（2020?青海西寧高一期末）使磷脂類特別適于形成細胞膜的特性是（）。

A.它們是疏水的B.它們是親水的

C.它們迅速吸水D.它們既是親水的又是疏水的

8.（2020?湖南師大附中高一月考）將一個細胞中的磷脂成分全部提取出來，并將其在

空氣一水界面上鋪成單分子層，結果測得單分子層的表面積相當于原來細胞膜表面積的兩倍。

用下列細胞實驗與此結果最相符的是（）

A.人的肝細胞B.蛙的紅細胞

C.洋蔥鱗片葉表皮細胞D.大腸桿菌細胞

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9.（2020?哈師大附中高一期中）對某動物細胞進行熒光標記實驗，如下示意圖所示，

其基本過程：①用某種熒光材料標記該動物細胞，細胞表面出現熒光斑點。②用激光束照射

該細胞表面的某一區域，該區域熒光淬滅（消失）。③停止激光束照射一段時間后，該區域

的熒光逐漸恢復，即有出現了斑點。

上述實驗不能說明的是

A.細胞膜具有流動性

B.熒光染料能與細胞膜組成成分結合

C.根據熒光恢復的速率可推算出物質跨膜運輸的速率

C.不同細胞的②有所不同D.③構成細胞膜的基本支架

11.（2020?西藏乃東山南二中高二期末）科學家研究發現，當溫度升高到一定程度時，

細胞膜的厚度變薄且面積增大。說明細胞膜具有

A.一定的流動性B.選擇透性C.較大的穩定性D.運輸物質的功能

12.（2020?廣東省江門市二中高一期中）人體白細胞能進行變形運動，穿出毛細

血管壁，吞噬侵入人體的病菌，這個過程的完成依靠細胞膜的（）

A.選擇透過性B.保護作用

C.流動性D.擴散

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13.（2020?湖北荊州高一期末）一種聚聯乙塊細胞膜識別器已問世，它是通過物理力

把類似于細胞膜上具有分子識別功能的物質鑲嵌到聚聯乙快囊泡中，組裝成納米尺寸的生物

傳感器。它在接觸到細菌、病毒時可以發生顏色變化，用以檢測細菌、病毒。這類被鑲嵌進

去的物質很可能含有

A.磷脂和蛋白質B.多糖和蛋白質

C.膽固醇和多糖D.膽固醇和蛋白質

14.（2020?安徽省六安中學高一期中）下列關于流動鑲嵌模型的敘述錯誤的是（）

A.蛋白質分子以鑲、嵌入、貫穿的方式存在于磷脂雙分子層

B.細胞膜的流動性強弱是不變的，即使溫度發生變化

C.胞吞胞吐、質壁分離及復原的過程都能體現細胞膜具有流動性

D.流動鑲嵌模型中，細胞膜兩側的蛋白質并非均勻分布

15.（2020?浙江諸暨中學高一期中）如圖甲為細胞膜的亞顯微結構模式圖，圖乙為圖

甲細胞膜的磷脂分子結構模式圖，下列相關敘述錯誤的是（）

()--->a

/1------

乙

A.圖甲中的①②③共同為細胞的生命活動提供相對穩定的內部環境

B.圖乙分子可識別“自己”和“非己”的成分

C.圖甲中②可識別氣味分子并完成信息的傳遞

D.將圖乙平展在水面上，a部分與水面接觸

16.（2020?四川省瀘縣第一中學高三二模）下列關于細胞膜的敘述，錯誤的是（）

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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

17.（2020?廣東廣州高一期末）細胞膜是系統的邊界，下列關于其結構和功能的說法，

正確的是（）

A.在光學顯微鏡下能夠清晰地觀察到細胞膜的結構

B.細胞膜中磷脂種類和數量越豐富，功能越復雜

C.蛋白質可以通過細胞膜運輸到細胞外，核酸則不能

D.心肌細胞是高度分化的細胞，其細胞膜不具有流動性

18.（2020?莆田第七中學高一期末）蟲媒花多具有特殊的氣味以吸引昆蟲。蝴蝶將一

株植物的花粉帶到另一株同種植物花的柱頭上后，可發生花粉萌發、花粉管伸長、釋放精子、

精卵融合等一系列生理反應;若將該花粉帶到其他植物的花的柱頭上則不會發生這一系列反

應。該現象能很好地說明細胞膜（）

A.主要由脂質和蛋白質組成B.可將細胞與外界環境分隔開

C.控制物質出入細胞的作用是相對的D.可以完成細胞間的識別

19.（2020?河南羅山高三一模）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。內皮素拮抗劑進入皮膚，可以和黑色素細胞膜的受體結合，使內皮素失去

作用，這為美容研究機構帶來了福音。分析上述材料體現了細胞膜的哪項功能（）

A.細胞膜中磷脂含量越高，功能越復雜B.細胞膜能控制物質進出細胞

C.細胞膜具有信息交流的功能D.細胞膜的組成成分主要為磷脂和蛋白質

20.（2020?黃梅國際育才高級中學高一期中）下列與細胞間信息交流無關的是（）

A.病毒侵入細胞，使生物體患病

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B.不同種動物的精子和卵細胞不能結合形成受精卵

C.西瓜植株細胞之間通過胞間連絲相互交流信息

D.胰島細胞分泌的胰島素可作用于肝細胞以調節血糖的平衡

21.(2020?浙江寧波咸祥中學高一期中)下圖表示細胞膜的亞顯微結構模式圖，請據

圖回答:

(1)圖中構成細胞膜基本支架的結構是

(2)與細胞膜的識別功能有關的結構是飛曝

____________o

(3)吞噬細胞吞噬細菌的過程體現了細胞膜具有性。

(4)不同細胞細胞膜的生理功能不同，主要取決于細胞膜上的。

(5)細胞膜的這種結構模型被稱為。

(6)由于的分布使質膜的結構表現出不對稱性。細胞質位于圖中的一

(“M側”或“N側”).

《細胞模的結構和功能》教后反思

教材是