师：各位同学，大家好。今天我们将共同学习细胞膜的结构与功能。请同学们回忆一下细胞中的物质组成。如果将细胞中的这些成分按照其在细胞内的比例混合于一个试管中，能构成一个生命系统吗？

　　生：不可以。

　　师：没错，生命系统不是这些成分的简单堆砌，而是以一定规律有序组织起来，形成统一的整体。细胞就是这样一个有序的系统，只有当这些组份按照一定方式有机结合成细胞这个生命系统时，才能完成生命活动，显示出生命现象。那么在细胞这个生命系统中，它的边界是什么呢？

　　生：细胞膜。

　　师：对，接下来让我们一起观看一段单细胞生物变形虫摄食的片段，近距离认识一下细胞膜。（播放视频）我们可以看到，变形虫最外层与外界环境分隔开的就是细胞膜。变形虫通过改变细胞膜的形态来完成摄食，那么细胞膜的存在对于细胞或生物体有什么意义呢？让我们在实验中寻找答案。实验人员将红细胞和白细胞置于蒸馏水中，请同学们仔细观察实验前后细胞的变化。

　　（展示实验结果）

　　师：我们可以看到右上角的红细胞消失了，左下角的白细胞吸水胀破，释放出细胞内的物质。在实验中我们观察到红细胞和白细胞吸水破裂，一旦细胞破裂，细胞膜内的物质就会溢出。所以细胞膜的功能之一就是将细胞与外界环境分隔开，这样做的意义在哪里呢？

　　生：能起到保护细胞内部环境相对稳定的作用。

　　师：非常好。那细胞膜将细胞与外界环境分隔，这种分隔是彻底的分隔吗？

　　生：不是。

　　师：对，前面的实验中我们看到红细胞、白细胞吸水胀破，这说明水分子是可以进入到细胞的。那么到底哪些物质可以进入细胞，哪些物质却不容易进入呢？让我们来看一段材料。资料一，小肠绒毛上皮细胞能够从消化了的食物中吸收葡萄糖，却很难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖。上述资料内容说明了什么？请大家思考。

　　生：葡萄糖是小肠绒毛上皮细胞需要的，它能通过细胞膜被细胞吸收。而木糖并不是它所需要的，所以很难通过细胞膜。

　　师：没错，科学家们通过一系列科学实验证实，细胞膜控制物质进出是有选择性的。细胞需要的一些物质，如营养物质可以透过细胞膜进入细胞；而像一些细胞不需要的物质，如细胞内产生的一些代谢废物，或者细胞的一些分泌物可以排出细胞。可是细胞内的一些重要成分如核酸却不会流失到细胞外。这些发现都证实细胞膜控制物质进出是有选择性的。既然细胞膜可以选择性地控制物质进出，那为什么新冠病毒会入侵人体细胞呢？这又说明了什么？

　　生：说明细胞膜控制物质进出是相对的，一些对细胞有害的物质也有可能进入。

　　师：对，通过上述资料，我们可以得出细胞膜的第二个功能就是它可以选择性地控制物质进出，并且这种控制作用是相对的。让我们继续探索。在多细胞生物体内，我们发现每一个细胞都不是孤立存在的，它们之间保持着功能上的协调，那么它们又是如何完成的呢？接下来让我们观看三段视频，请同学们思考这三段视频说明了细胞膜有什么功能。（播放视频）

　　内分泌细胞可以分泌激素，激素是一种传递信息的信号分子，如胰岛素，它可以随着血液运输到全身各处。能够接收激素信息的细胞叫做靶细胞，这种细胞的细胞膜上具有能够识别这种激素的特异性受体，识别激素的信号信息就传递给靶细胞，靶细胞接受激素的信息之后，细胞内将会产生一系列的变化，进而改变细胞的生命活动。除了通过激素传递信息，神经细胞也可以产生传递信息的信号分子，将信息传给下一个神经内分泌细胞间。传递信息的第二种方式是通过相邻两个细胞的细胞膜接触进行的，发出信号的细胞其细胞膜表面具有信号分子，接受信息的靶细胞的细胞膜表面具有能够特异性识别这种信号分子的受体。通过这种方式，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就是通过这种方式识别和结合的。信息交流的第三种方式是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，例如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接。

　　通过三段视频我们可以看到细胞与细胞之间可以通过不同的方式来完成信息交流，通过信息交流从而共同完成某项生命活动。那细胞膜之所以能实现这些功能，主要与细胞膜的结构有关。接下去我们来看一段资料。1895年，欧文顿选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。他发现，溶于脂质的物质很容易穿过细胞膜，但不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜。我们根据化学上的相似相溶原理来尝试提出假说。

　　生：膜是由脂质组成的，正因为膜是由脂质组成的，所以脂溶性物质比较容易透过细胞膜。

　　师：欧文顿根据这个实验现象，提出的假说正是如此。20年后，科学家们第一次将细胞膜从红细胞中分离出来，发现膜的成分中含有大量的磷脂分子，从而验证了欧文顿假说的正确性。那么，磷脂分子是怎么构成细胞结构的呢？1917年，科学家朗缪尔将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完以后，磷脂分子会分布散乱，经过推挤，磷脂分子排列成单层，而且其磷酸基团的极性头部会浸入在水中，另一端浮于水面。请同学们分析一下朗缪尔的实验结果，说明组成细胞膜的磷脂有什么特点呢？

　　生：磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸的头部是亲水的，脂肪酸的尾部是疏水的。

　　师：好，接下来请你根据磷脂分子的特性，尝试逐步构建细胞膜的磷脂模型，画出磷脂分子在水中和两个水槽隔板的空隙处的排列情况。请同学们用画笔尝试画一下，画的过程中一定要考虑它的头部和尾部的特性。

　　（展示学生画作）

　　师：好，接下来我们来看一下几位同学画的结果。第一张图是磷脂分子在水中的分布，这位同学画成了这样的结构。为什么会这样呢？