3.1細胞膜的結構和功能教案高一上學期生物人教版必修1

第1節(jié)細胞膜的結構和功能教案教學目標1、【生命觀念】說出細胞膜的結構與功能。2、【科學思維】理解細胞膜的結構與功能的適應性。3.【科學探究】探究細胞膜的成分及結構。4、【社會責任】認同科學研究需要豐富的想象力；大膽質(zhì)疑和勤奮實踐以及對科學的熱愛。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(nèi)容2、教學難點（1）細胞膜的結構與其組成成分的內(nèi)在聯(lián)系（2）對細胞膜結構的探索過程教學過程一、細胞膜的功能1.將細胞與外界環(huán)境隔開打破雞蛋外殼，將蛋清和蛋黃倒入培養(yǎng)皿中?！編煛空埻瑢W們觀察：卵黃與卵白之間被什么樣的結構分開？【生】用手輕觸或針扎雞蛋黃，感受細胞膜的存在。雞蛋是一個動物細胞，動物細胞有細胞膜，植物細胞也有細胞膜，原核細胞也有細胞膜?！編煛恳龑W生思考：生物的細胞膜在細胞的生命活動中起什么作用？【生】觀察，信息獲取，認識到細胞膜是系統(tǒng)的邊界。

討論并推理得出：細胞膜的功能之一是將細胞與外界環(huán)境隔開。2.控制物質(zhì)進出的作用用涼水洗紅莧菜，水不變紅；煮莧菜湯，湯卻是紅色的，這說明什么?【生】這個現(xiàn)象正好說明了細胞膜有控制物質(zhì)進出的作用。【師】細胞膜控制物質(zhì)進出是絕對的還是相對的？【生】相對的。細胞能控制物質(zhì)進出，但有些病原體可以進入細胞，使機體患病。3.進行細胞間的信息交流【師】在日常生活中，大家都是通過哪些途徑和別人交流的??？【生】、微信、QQ等。其實，細胞和細胞之間也有它們的秘密語言，它們也有交流。【師】教師講解細胞間的信息交流的方式和實例：第一幅圖表示內(nèi)分泌細胞分泌的激素（如胰島素），經(jīng)過血管的運輸，隨血液到達全身各處，與靶細胞的細胞膜表面的受體結合，將信息傳遞給靶細胞。這樣一個過程完成了具有一定距離的細胞間的信息傳遞。第二幅圖表示發(fā)出信號的細胞和接受信號的細胞相互接觸，接受信號的細胞是靶細胞。膜上的信息分子和靶細胞膜上的受體結合，會相互識別，傳遞信息。比如精子和卵細胞的識別與結合。池塘中青蛙的精子只能和青蛙的卵細胞結合，體現(xiàn)了受體的特異性。第三幅圖：請問你們跟著媽媽去菜市場買小白菜，你會買有蟲的，還是沒有蟲的？被蟲子咬過的小白菜是苦的。此圖表示相鄰細胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道傳遞到另一個細胞。這種信息交流方式也不通過直接接觸，如圖上的細胞間的絲狀物，是高等植物細胞形成的信號通道，叫做胞間連絲?！旧繉W生活動1：3組同學表演3種細胞間信息交流的方式?！編煛恳龑W生總結細胞膜的功能?！旧坷斫獠⒛軌蛘f出細胞膜的主要功能。【師】細胞膜的功能是由它的成分和結構決定的，細胞膜應該具有什么樣的成分呢？又是怎么的一種結構呢？二、對細胞膜成分的探索不直接講科學史，再現(xiàn)科學家的實驗研究工作，讓學生身臨其境感受脂溶性物質(zhì)容易通過細胞膜的事實。探究出：細胞膜中含有脂質(zhì)?！編煛考毎な俏镔|(zhì)的實體，讓我們一起沿著科學家的足跡，探索細胞膜的成分吧。小視頻：1895年，歐文頓用500多種化學植物對細胞的通透性進行實驗。發(fā)現(xiàn)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)容易穿過細胞膜。你認為細胞膜中什么物質(zhì)能夠允許脂溶性物質(zhì)通過？依據(jù)是什么？【生】有脂質(zhì)？相似相溶？推測：細胞膜是由脂質(zhì)組成的?！編煛窟@是推理，不是結論。因為沒有實證。如何獲得結論？[生]

需要獲得細胞膜進行化學分析，提純并鑒定?！編煛看_實是這樣的。20世紀初，，科學家第一次將細胞膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，化學分析得知，磷脂在脂質(zhì)中占76.8%，膽固醇為23.2%。隨后科學家又在不同細胞中發(fā)現(xiàn)類似情況，如表1所示：細胞類型磷脂/%膽固醇/%哺乳動物的細胞76.823.2玉米葉肉細胞78.721.3大腸桿菌1000從上表可以得出什么結論？【生】組成細胞膜的脂質(zhì)中有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多?！編煛苛字肿佑性鯓拥慕Y構？讓我們一起來認識一下，圖1

圖2問題1：磷脂分子在空氣—水界面上是如何分布的？請兩位同學在黑板用有磁性的磷脂分子學具擺出。其他同學畫在學案上?！旧繉W生活動2：嘗試畫出磷脂分子在空氣—水界面上的分布。

【師】巡視，指導，評價。大家都擺的不錯，看看前面這位同學的，正確嗎？請解釋?！旧鷀磷脂分子頭部親水，尾部疏水所以頭部都朝下，尾部都朝下。的確如此，1917年，朗繆爾將膜中提取的脂質(zhì)分子鋪展在空氣—水界面上，發(fā)現(xiàn)了脂質(zhì)形成了單分子層。大家繼續(xù)思考，如果把磷脂分子都推向水中，并用玻璃棒攪拌，磷脂分子在水中能自發(fā)地形成怎樣的結構以達到穩(wěn)定狀態(tài)？問題2：磷脂分子如何以穩(wěn)定的狀態(tài)分布在水中？為什么？請兩位同學在黑板上用有磁性的磷脂分子學具擺出。其他同學畫在學案上?！旧繉W生活動3：嘗試畫出磷脂分子磷脂分子在水中的分布。

【師】巡視，交流。有學生畫出單分子層脂質(zhì)體，有同學畫出雙分子層脂質(zhì)體?！編煛磕芙忉屵@樣排布的原因嗎？哪一種是正確的呢？【生】根據(jù)磷脂分子的特點，親水的頭部都面向水的一側(cè)，疏水的尾巴緊緊靠在一起，應該是一種穩(wěn)定的狀態(tài)?！編煛苛字肿舆€有沒有其他的形式呢？【生】思索，頓悟，繼續(xù)完成雙層結構?！旧扛鶕?jù)磷脂分子的雙親特性，兩層磷脂分子的頭部都面向水的一側(cè)，尾部疏水，緊緊靠一起。膜內(nèi)外都有水，磷脂分子自發(fā)形成雙分子層?！編煛窟@兩種結構都是穩(wěn)定結構，在生物體中都存在。你認為構成膜的是哪種？【生】第2

種，因為膜內(nèi)外都有水?！編煛看_實是這樣。那是不是可以得出細胞膜中的磷脂就是雙分子層的結論了？【生】不行，一定要有實證?！編煛糠浅：?！925年荷蘭科學家戈特（Gorter）和格倫德（Grendel

）對血影研究發(fā)現(xiàn)：從一定數(shù)量的紅細胞中抽提脂類，按朗繆爾的方法進行展鋪，在空氣—水界面上鋪展成單分子層的脂質(zhì)所占面積恰為紅細胞表面積的2倍。

【生】細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。三、對細胞膜結構的探索對細胞膜成分的研究發(fā)現(xiàn)，細胞膜主要是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的，剛解決磷脂的分布問題，那么蛋白質(zhì)在細胞膜上如何分布的呢？請結合羅伯特森電鏡下觀察到的細胞膜暗—亮—暗的三層結構進行推測?！旧克伎?，出現(xiàn)各種猜想。【師】這是一個挑戰(zhàn)性更大的問題，科學家們同樣有各種猜想，但始終無法“眼見為實”。直到20世紀60年代出現(xiàn)了一種新技術，讓細胞膜中蛋白質(zhì)分布的神秘面紗揭開了，這就是冰凍蝕刻技術?！編煛亢喴榻B冰凍蝕刻技術的要領，展示刀劈開的細胞內(nèi)外側(cè)面的電鏡照片。蛋白質(zhì)是對稱分布的嗎？是均勻的嗎？是如何分布的？【生】茫然，遲疑.......【師】根據(jù)劈開的不同厚度斷面的電鏡照片，可以看到凹凸不平的“顆?！?，根據(jù)“顆粒”的多少和分布情況，可以知道蛋白質(zhì)分布是不對稱的，不均勻分布的。請同學們閱讀教材P45，圖文結合，描述蛋白質(zhì)在磷脂分子中的三種分布形式。【生】蛋白質(zhì)有的鑲嵌在表面，或者部分以及全部都嵌入磷脂雙分子層中。而有的也會貫穿整個磷脂雙分子層（膜結構的內(nèi)外不對稱性）。【師】請兩位同學在黑板上用磁性貼排出白質(zhì)在磷脂分子中的三種分布形式。其他同學畫在學案上?！旧繉W生活動5：嘗試畫出蛋白質(zhì)在磷脂分子中的三種分布形式?！編煛垦惨?，指導，評價。【師】細胞膜

靜態(tài)的還是動態(tài)的？靜態(tài)的三層結構模型不能解釋變形蟲的變形運動，吞噬細胞吞噬細菌的過程，對膜結構產(chǎn)生質(zhì)疑?！旧繉δさ撵o態(tài)結構產(chǎn)生質(zhì)疑。小視頻：吞噬細胞吞噬細菌?！旧客茰y細胞膜是流動的?！編煛课覀冇^察到實驗現(xiàn)象，提出假說后，還需要實驗進行驗證。資料：1970年，科學家用發(fā)綠色熒光的染料標記小鼠細胞表面的蛋白質(zhì)分子，用發(fā)紅色熒光的染料標記人細胞表面的蛋白質(zhì)分子，將小鼠細胞和人細胞融合?！編煛竣賹嶒灥默F(xiàn)象是什么？②實驗結論是什么？【生】37℃下40min后兩種顏色熒光分布均勻。證明了細胞膜具有流動性?！編煛糠磫枺捍藢嶒災茏C明細胞膜具有流動性嗎？此實驗標記了什么分子?【生】思索，此實驗標記了蛋白質(zhì)分子，證明了細胞膜上的蛋白質(zhì)具有流動性?！編煛看蠖鄶?shù)的蛋白質(zhì)分子可以運動，科學家通過電子自旋共振譜技術證明磷脂分子也是可以運動的，綜合一下，你的結論是什么？【生】細胞膜具有流動性。四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容【師】1972年，辛格和尼科爾森提在繼承中創(chuàng)新，提出了細胞膜的流動鑲嵌模型，這個模型為大多數(shù)人所接受。請同學們結合我們所繪制的細胞膜的結構模式圖，用語言概述細胞膜的結構模型。提