师：同学们，大家好。今天我们一起来学习高一人教版生物学必修一第三章中细胞膜的结构和功能第一课时。本节课的教学目标有三点：第一，描述细胞膜的成分与功能，认同结构与功能相统一的观点；第二，对细胞膜的成分和功能相关资料进行分析、推理、归纳；第三，对与细胞膜成分有关的科学史实验进行分析，探究细胞膜的成分。
我们先来看看课本第40页的问题探讨：鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染色，用它染色时，死细胞会被染色，而活细胞不会着色。为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色呢？据此推测细胞膜作为细胞的边界应该具有什么功能？要回答好这两个问题，我们先要来了解细胞膜的功能。
一个国家有陆地、海域、领空的边界，使人体内部与外界分隔开的皮肤和黏膜就是人体的边界。边界对系统的稳定至关重要，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。细胞膜作为系统的边界，在细胞的生命活动中起什么作用呢？通过前面的学习，我们知道最早的生命形式是细胞，细胞是最基本的生命系统，人们普遍认为生命起源于原始海洋，原始海洋中的有机物逐渐聚集并且相互作用，进化出生命。同学们思考一下，由无生命的化学物质向能够从环境中吸取物质和能量的原始单细胞生物进化，最关键的是什么呢？答案应该是细胞膜的出现。在原始海洋这盆“热汤”中，膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始细胞，并使其成为相对独立的系统，所以细胞膜的功能之一是将细胞与外界环境分隔开。这种分隔的意义何在呢？我们将细胞膜类比为国界，边疆战士寸土必争，维护国家主权，人民才能安居乐业，同学们才能安心学习。所以细胞膜将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。
这种分隔是单纯的隔离作用吗？其实细胞膜像海关或边防检查站，对进出细胞的物质进行严格检查，所以细胞膜的功能之二是控制物质进出细胞。一般来说，细胞需要的营养物质，例如水、无机盐、氨基酸、葡萄糖等可以从外界进入细胞，细胞不需要的物质不容易进入细胞。上面问题探讨中的实例就说明，活细胞的细胞膜对物质进入细胞具有控制作用。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，如二氧化碳、水、尿素、无机盐也要排到细胞外，但是细胞内的物质成分不能流失到细胞外，例如DNA。当然，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。
细胞膜的功能之三是进行细胞间的信息交流。在多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，它们之间必须保持功能的协调，才能使生物体健康生存。这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于信息的交流。细胞间信息交流的方式多种多样，如图所示，内分泌细胞分泌的激素，如胰岛素，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，实现细胞间信息的间接交流。有些相邻的细胞间可直接交流，例如精子和卵细胞之间的识别和结合，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。有些细胞间可经特殊的通道交流，例如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用，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。
多细胞生物体是一个繁忙而又有序的细胞社会。如果没有信息交流，生物体不可能作为一个整体完成生命活动。细胞间的信息交流这种功能与细胞膜的结构密切相关。细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的，但细胞膜非常薄，即使在高倍显微镜下依然难以看清它的真面目。
人们对细胞膜成分与结构的认识经历了很长的过程，科学家为了研究质膜的结构设计了许多巧妙的实验。1895年，欧文顿利用500种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样，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。欧文顿据此推测细胞膜是由脂质组成的。为了进一步确定细胞膜中脂质成分的类型，科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析，得知组成细胞膜的脂质有磷脂，还有胆固醇。科学家这些实验证明欧文顿的推测是正确的，细胞膜是由脂质组成的，而且磷脂含量最多。细胞内外均为水的环境，磷脂分子如何分布呢？磷脂分子的一端为亲水的头，两个脂肪酸的一端为疏水的尾巴。请同学们看图，多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。1925年，两位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类，在空气 - 水界面上将其铺展成单分子层，测得单分子层的面积约为红细胞面积的两倍。由此他们推断细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。如图所示，科学家初步弄清楚了细胞膜磷脂分子的排列形式之后，在研究膜成分的道路上继续前进。1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力，他们发现细胞的表面张力明显低于油水界面的表面张力。由于人们已经发现油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分，则表面张力会降低，因此丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。