细胞膜系统的边界.docx

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细胞膜系统的边界

细胞膜---系统的边界

教材分析

“细胞膜——系统的边界”是人教版新课标高中《生物》必修1中第三章第一节的内容，是在学习了生物的物质基础和细胞的种类的基础上进行的，为以后的细胞器、物质出入细胞的方式以及生物膜系统等内容做铺垫，起着承上启下的桥梁作用，是生物学中十分重要的内容。

学情分析

学习者是高中一年级学生，对于细胞膜这部分内容初中有一定的基础。

这个阶段的学生学习积极性较高，课堂上应该充分调动学生的积极性，引导学生不断思考，体现学生的主体性和教师的主导性。

老师在教学过程中应该多联系生活实际，利用类比推理等方法，帮助学生识记和理解。

教学目标

1、知识目标：

（1）通过学习，学生能够简述细胞膜的成分和掌握细胞膜的功能；

2、能力目标：

（1）通过学习，学生体验制备细胞膜的方法；

（2）通过观察、分析所给材料，提高学生获取信息的能力；

3、情感目标：

（1）学生能够认同细胞膜作为系统的边界，对于细胞这个生命系统的重要意义；

教学重难点

1. 教学重点

（1）细胞膜的成分和功能

（2）细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义

2. 教学难点

（1）用哺乳动物红细胞制备细胞膜的方法。

（2）细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。

课前准备

    安排学生预习教材40页到43页。

教学过程

教学内容

教师行为

学生行为

设计意图

导

入

本

章

1min

著名的生物学家翟中和院士说“我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧！

”为什么一个细胞会比智能电脑更精巧呢？

细胞到底有什么精巧之处？

它的精巧会不会与其结构有关呢？

今天我们就来学习第三章——细胞的基本结构。

产生疑问的同时形成学习和探讨新知识的兴趣。

引用名言，激发学生的兴趣和求知欲

引

入

本

节

内

容

3min

同学们都知道我国的地图像一只雄鸡，这只雄鸡是靠什么来圈定的呢？

那就是边界。

边界对于一个系统来说是至关重要的，细胞作为一个生命系统，它有没有边界呢？

请看材料一，科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内,伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。

【学生讨论】伊红为什么不会逸出细胞？

此实验说明了什么？

分析材料可知，细胞也有边界，它的边界就是这堂课我们要学习的内容————细胞膜。

学生阅读材料并进行思考，尝试回答问题，从而感知细胞边界的存在。

创设问题情境引导学生思考和猜测

 一、

体

验

细

胞

膜

的

制

备

方

法

13min

现在我们知道细胞膜是系统的边界了，但它由哪些物质组成、具有什么功能呢？

我们还是一无所知，也就是说我们需要研究细胞膜，拿什么来研究呢？

首先就来学习细胞膜的制备。

1.实验材料：

对于一个实验来说，合适的实验材料是实验成功的关键。

以下几种材料：

哺乳动物成熟的红细胞、高等动物细胞、高等植物细胞、细菌细胞。

【学生讨论】选择哪种材料制备细胞膜？

为什么？

结合学生的回答进一步补充，高等动物细胞、高等植物细胞有细胞核以及复杂的细胞器，植物细胞还有细胞壁。

细菌细胞属于原核还是真核啊？

原核，那它没有真正的细胞核，也没有核糖体以外的细胞器，但是，它最外面有一层细胞壁。

用这些材料来制备细胞膜是很困难的，因此，选材应遵循的原则：

①无细胞壁②无细胞核③无众多的细胞器。

哺乳动物成熟红细胞为什么满足这些条件呢？

因为它的主要功能是通过血红蛋白来运输氧，所以在发育过程中，它的细胞核和细胞器等逐渐退化并排出，为血红蛋白腾出更多的空间。

【提问】鸡血红细胞行不行啊？

为什么？

对，鸡不属于哺乳动物。

2.实验原理：

【提问】有了实验材料，接下来要怎么操作呢？

用针扎破细胞行不行？

用镊子把细胞膜剥下来可以吗？

为什么？

细胞内的物质是有一定浓度的，把细胞放在清水里，水就会渗进细胞，细胞吸水多了会怎么样呢？

就好像吹气球，越吹越大，然后就怎么样啊？

会涨破。

所以，实验原理就是细胞的吸水涨破。

结合教材41页的图片来理解。

【提问】第一副正常红细胞是什么形状啊？

同学们都很善于观察啊，红细胞是两面略凹的圆饼形。

第二幅图是吸水后的红细胞，什么形状呢？

第三幅图就是吸水涨破的红细胞，可以看见细胞内容物流出来了。

3.制备细胞膜的步骤：

给大家2min时间自己阅读课本上P41的方法步骤和2副光镜下的照片，体会制备细胞膜的方法。

注意显微镜的使用方法和注意事项。

大家再看看41页上的两张光镜照片，注意，那一整个黄色的圆圈是你观察的视野，红细胞是视野里的小圆圈。

【提问】有没有同学告诉我两幅图的区别？

很好，图二显示一部分细胞吸水涨破了，小黑点就是涨破后的细胞不会反光而造成的。

【学生讨论】显微镜下可以观察到细胞膜了，但是如果这个实验是在试管中完成的，细胞破裂后，细胞膜和细胞质混合着，还需要用什么方法才能获得较纯净的细胞膜？

细胞膜和细胞质中的其他结构密度不一样。

如果有条件的话，可以用不同转速离心的方法来将它们分离开来。

有同学提到过滤，还有一种方法叫凝胶过滤，也是可以的。

思考几种实验材料，比较和初步分析，选择一种实验材料，并尝试说出原因。

结合自己的思考，从老师的讲解中作出比较，思考为什么哺乳动物红细胞可以作为实验材料？

通过思考并结合老师的讲解，了解红细胞满足选材原则的根本原因。

学生答不行，因为它不是哺乳动物。

学生齐声回答不可以。

回答老师的问题，因为细胞太小了。

结合老师的比喻，气球不断吹会涨破，细胞也会涨破。

学生回答呈面窝状。

学生答球形。

阅读教材

看书，观察图片，对比。

学生回答第二幅图里面有小黑点。

思考与讨论

学生回答蒸馏、萃取、过滤等等。

思考并听讲

体会实验材料的正确选择对于科学研究的重要性，提高学生科学研究素养。

培养学生的想象力，引导学生思考实验的原理。

通过类比，帮助学生理解。

通过问题和讨论，引导学生主动思考问题，产生对实验的兴趣，培养大胆创新的思想。

 二、

细

胞

膜

的

成

分

8min

通过上述的实验，我们已经制备了较纯净的细胞膜，现在，我们就来研究细胞膜的成分。

首先，我们一起看看科学家们的研究历程。

有科学家做过这样的实验，用脂质溶剂去溶解细胞膜，发现细胞膜被溶解了，脂质分子进入到溶剂中。

在化学上有一个理论叫相似相溶，意思是说结构成分相似的物质可以相互混溶。

【学生讨论】你从以上实验中能得出什么结论？

并说明理由。

也就是说细胞膜里含有脂质。

大家课后可以结合材料二（①1859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。

发现凡是易溶于脂质的物质，也容易穿过膜，反之，不易溶于脂质的物质，就不容易穿过膜。

②1897年，Crijins和Hedin用红细胞做实验，同样也证明分子的通透性与其在脂质中的溶解度有关,且溶解度越大越容易通过。

）再看一看。

那是不是细胞膜里就只有脂质一种物质呢？

科学家又做了这样的实验，请看材料三，科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜会被蛋白酶分解。

（提示：

蛋白酶是生物体内普遍存在的只对蛋白质分解起催化作用的物质）

【学生讨论】你从以上实验中能得出什么结论？

很好，实验证明了细胞膜含有蛋白质，如果让你设计一个实验来证明蛋白质的存在，怎么做？

双缩脲试剂使用有什么要求？

上述科学实验的研究发现，细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量糖类。

脂质约占50%，蛋白质约占40%，糖类约占2%-10%。

其中脂质以磷脂含量最为丰富，蛋白质在细胞膜形使功能时起到重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。

那老师现在问你们，不同功能的细胞膜，它的蛋白质种类和数量一样吗？

对，不一样。

思考并讨论。

学生回答细胞膜里含有脂质。

学生回答细胞膜里含有蛋白质。

学生回答用双缩鸟试剂，紫色反应。

先A后B。

学生回答不一样。

结合材料培养学生分析和获取知识信息的能力，引导学生主动探讨，与寻求科学知识。

 三、

细

胞

膜

的

功

能

10min

到这里，我们已经一步一步地揭开了细胞膜的神秘面纱。

细胞膜可以作为一个细胞系统的边界，它到底有哪些功能呢？

1.将细胞与外界环境分隔开

我们可以把细胞膜形象地比喻为学校的围栏，把外面的喧嚣隔开了，让你们在一个安静舒适的环境下学习和生活。

细胞膜将细胞与外界环境隔开，对于原始生命有着重要意义，它保障了细胞内部环境的相对稳定。

所以，从进化上讲，膜的出现是生命起源过程中一个非常重要的阶段。

2.控制物质进出细胞

第一个功能同学们理解了吗？

那你们现在想想海关或边防检查站等，对于进出口的人和物品是不是都要进行严密的把关和检查啊？

违禁物品、毒品等能不能入境？

有校牌能进，没有的能不能进来啊？

细胞膜控制物质进出也是一样的道理，细胞需要的营养物质可以进入，不需要或者有害的绝不通融，细胞内的代谢废物和一些分泌物也会及时排除去。

这个功能与细胞膜的选择透过性是相适应的，关于细胞膜的结构和性质后期我们会详细学习。

估计有同学会想，既然细胞膜能够控制有害物质的进出，我们是不是就不会生病了呢？

当然不是，大家记住细胞膜这个功能是有相对性的，有害物质比较不容易进入细胞，但不表示不能，有些病菌、病毒也可以侵入细胞，使生物体患病。

3.进行细胞间的信息交流

在日常生活中，大家都是通过哪些途径和别人交流的啊？

其实，细胞和细胞之间也有它们的秘密语言，它们也有交流。

细胞膜就是细胞间交流的“信号转换站”，大家请看42页图3-2，第一幅图表示内分泌细胞分泌激素，经过血管的运输，激素到达靶细胞外面与靶细胞表面的受体蛋白结合。

细胞表面的受体蛋白就存在于细胞膜上，所以是细胞膜把信号传递给了靶细胞。

内分泌细胞就是发出信号的细胞，激素就是信号分子，除了激素，一些抗体和神经信号等也可以作为信号分子被传递。

靶细胞就是接受信号分子的细胞。

受体是细胞膜表面的识别信号分子的物质，本质是蛋白质。

这里可以把内分泌细胞比喻为淘宝上的卖家，激素是你买的东西，卖家发货后，物流公司把你的东西送到目的地，然后就需要你核查信息才能签收。

这样一个过程完成了具有一定距离的细胞间的信息传递。

第二幅图表示相邻细胞之间通过接触来传递信息，接触后细胞膜会相互识别比如精子和卵细胞的结合。

别看青蛙和蟾蜍长得像，自然环境中，青蛙的精子会与蟾蜍的卵细胞结合吗？

第三幅图表示相邻细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道传递到另一个细胞。

这种信息交流方式也不通过直接接触，打个比喻，通道就好像电话线，相邻的同学可以通过打电话，让信息从电话线一头传到另一头。

如图上的细胞间的丝状物，是高等植物细胞形成的信号通道，叫做胞间连丝。

现在，问大家一个问题，细胞间的信息交流是不是非要接触啊？

上述只是细胞膜的一些基本功能，它还有免疫等功能后面会慢慢学习。

有兴趣的同学可以自己查资料。

听讲并且结合老师的比喻理解细胞的功能

回答理解了。

没有校牌不能进。

结合老师的比喻理解细胞膜的功能。

回答问题，打电话、发信息、微博、聊QQ、电子邮件等等

学生回答不会。

学生回答不是的。

通过形象的比喻，帮助学生理解和记忆细胞膜的功能。

培养学生联系生活来学习的能力。

复杂的问题简单化，抽象的具体化，帮助学生理解。

  四、

细

胞

壁

2min

【提问】前面我们为什么不选择植物细胞作为实验材料啊？

对，因为植物细胞具有细胞壁，它的化学成分是纤维素和果胶，对植物细胞有支持和保护作用。

另外，细菌也有细胞壁，但成分是肽聚糖。

既然植物细胞有细胞壁，为什么植物细胞不把细胞壁作为它系统的边界呢？

主要是因为细胞壁不具备细胞膜那样的功能，不能控制物质进出，不能进行信息交流。

细胞壁的性质是全透性。

学生回答因为它有细胞壁和细胞核以及细胞器。

学生思考。

回答问题。

照应前文，帮助学生融会贯通。

引导学生主动发问和思考。

五、

课后检查3min

回答课后练习。

完成《世纪金榜》自主演练和课后巩固。

复习巩固。

六、

板书设计

第一节 细胞膜————系统的边界

一、制备细胞膜

材料：

哺乳动物成熟红细胞

原理：

吸水涨破

二、细胞膜的成分

脂质约50% 蛋白质约40%糖类约2%-10%

三、细胞膜的功能

1.将细胞与外界环境隔开     

2.控制物质进出细胞            

3.进行细胞间的信息交流

                四、细胞壁 

成分：

纤维素和果胶 作用：

支持和保护

附材料：

（发给学生）。

材料一

   科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内,伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。

思考与讨论：

伊红为什么不会逸出细胞？

此实验说明了什么？

材料二

   ①1859年，E.Oerton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。

发现凡是易溶于脂质的物质，也容易穿过膜，反之，不容易溶于脂质的物质，也不容易穿过膜。

②1897年，Crijins和Hedin用红细胞做实验，同样也证明分子的通透性与其在脂质中的溶解度有关,且溶解度越大越容易通过。

思考与讨论：

你从以上实验中能得出什么结论？

并说明理由。

材料三

科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜会被蛋白酶分解。

（提示：

蛋白酶是生物体内普遍存在的只对蛋白质分解起催化作用的物质）

思考与讨论:

你从以上实验中能得出什么结论？

感谢您的阅读，祝您生活愉快。