3.1細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能教案高一上學(xué)期生物人教版必修1

第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能教案教學(xué)目標(biāo)1、【生命觀念】說出細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能。2、【科學(xué)思維】理解細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能的適應(yīng)性。3.【科學(xué)探究】探究細(xì)胞膜的成分及結(jié)構(gòu)。4、【社會責(zé)任】認(rèn)同科學(xué)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(xué)的熱愛。教學(xué)重難點1、教學(xué)重點（1）細(xì)胞膜的功能（2）流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容2、教學(xué)難點（1）細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與其組成成分的內(nèi)在聯(lián)系（2）對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索過程教學(xué)過程一、細(xì)胞膜的功能1.將細(xì)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。【師】請同學(xué)們觀察：卵黃與卵白之間被什么樣的結(jié)構(gòu)分開？【生】用手輕觸或針扎雞蛋黃，感受細(xì)胞膜的存在。雞蛋是一個動物細(xì)胞，動物細(xì)胞有細(xì)胞膜，植物細(xì)胞也有細(xì)胞膜，原核細(xì)胞也有細(xì)胞膜?！編煛恳龑?dǎo)學(xué)生思考：生物的細(xì)胞膜在細(xì)胞的生命活動中起什么作用？【生】觀察，信息獲取，認(rèn)識到細(xì)胞膜是系統(tǒng)的邊界。

討論并推理得出：細(xì)胞膜的功能之一是將細(xì)胞與外界環(huán)境隔開。2.控制物質(zhì)進(jìn)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(xì)胞膜有控制物質(zhì)進(jìn)出的作用。【師】細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出是絕對的還是相對的？【生】相對的。細(xì)胞能控制物質(zhì)進(jìn)出，但有些病原體可以進(jìn)入細(xì)胞，使機體患病。3.進(jìn)行細(xì)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?。俊旧?、微信、QQ等。其實，細(xì)胞和細(xì)胞之間也有它們的秘密語言，它們也有交流?！編煛拷處熤v解細(xì)胞間的信息交流的方式和實例：第一幅圖表示內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的激素（如胰島素），經(jīng)過血管的運輸，隨血液到達(dá)全身各處，與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞。這樣一個過程完成了具有一定距離的細(xì)胞間的信息傳遞。第二幅圖表示發(fā)出信號的細(xì)胞和接受信號的細(xì)胞相互接觸，接受信號的細(xì)胞是靶細(xì)胞。膜上的信息分子和靶細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，會相互識別，傳遞信息。比如精子和卵細(xì)胞的識別與結(jié)合。池塘中青蛙的精子只能和青蛙的卵細(xì)胞結(jié)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(xì)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(xì)胞。這種信息交流方式也不通過直接接觸，如圖上的細(xì)胞間的絲狀物，是高等植物細(xì)胞形成的信號通道，叫做胞間連絲?！旧繉W(xué)生活動1：3組同學(xué)表演3種細(xì)胞間信息交流的方式?！編煛恳龑?dǎo)學(xué)生總結(jié)細(xì)胞膜的功能?！旧坷斫獠⒛軌蛘f出細(xì)胞膜的主要功能。【師】細(xì)胞膜的功能是由它的成分和結(jié)構(gòu)決定的，細(xì)胞膜應(yīng)該具有什么樣的成分呢？又是怎么的一種結(jié)構(gòu)呢？二、對細(xì)胞膜成分的探索不直接講科學(xué)史，再現(xiàn)科學(xué)家的實驗研究工作，讓學(xué)生身臨其境感受脂溶性物質(zhì)容易通過細(xì)胞膜的事實。探究出：細(xì)胞膜中含有脂質(zhì)?！編煛考?xì)胞膜是物質(zhì)的實體，讓我們一起沿著科學(xué)家的足跡，探索細(xì)胞膜的成分吧。小視頻：1895年，歐文頓用500多種化學(xué)植物對細(xì)胞的通透性進(jìn)行實驗。發(fā)現(xiàn)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)容易穿過細(xì)胞膜。你認(rèn)為細(xì)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(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的?！編煛窟@是推理，不是結(jié)論。因為沒有實證。如何獲得結(jié)論？[生]

需要獲得細(xì)胞膜進(jìn)行化學(xué)分析，提純并鑒定。【師】確實是這樣的。20世紀(jì)初，，科學(xué)家第一次將細(xì)胞膜從哺乳動物的紅細(xì)胞中分離出來，化學(xué)分析得知，磷脂在脂質(zhì)中占76.8%，膽固醇為23.2%。隨后科學(xué)家又在不同細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)類似情況，如表1所示：細(xì)胞類型磷脂/%膽固醇/%哺乳動物的細(xì)胞76.823.2玉米葉肉細(xì)胞78.721.3大腸桿菌1000從上表可以得出什么結(jié)論？【生】組成細(xì)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(jié)構(gòu)？讓我們一起來認(rèn)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(xué)在黑板用有磁性的磷脂分子學(xué)具擺出。其他同學(xué)畫在學(xué)案上?！旧繉W(xué)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(dǎo)，評價。大家都擺的不錯，看看前面這位同學(xué)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(jié)構(gòu)以達(dá)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(xué)在黑板上用有磁性的磷脂分子學(xué)具擺出。其他同學(xué)畫在學(xué)案上?！旧繉W(xué)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(xué)生畫出單分子層脂質(zhì)體，有同學(xué)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(yīng)該是一種穩(wěn)定的狀態(tài)。【師】磷脂分子還有沒有其他的形式呢？【生】思索，頓悟，繼續(xù)完成雙層結(jié)構(gòu)?！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。【師】這兩種結(jié)構(gòu)都是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在生物體中都存在。你認(rèn)為構(gòu)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(xì)胞膜中的磷脂就是雙分子層的結(jié)論了？【生】不行，一定要有實證。【師】非常好！925年荷蘭科學(xué)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(xì)胞中抽提脂類，按朗繆爾的方法進(jìn)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(xì)胞表面積的2倍。

【生】細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。三、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索對細(xì)胞膜成分的研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)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(xì)胞膜上如何分布的呢？請結(jié)合羅伯特森電鏡下觀察到的細(xì)胞膜暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)進(jìn)行推測?！旧克伎迹霈F(xiàn)各種猜想。【師】這是一個挑戰(zhàn)性更大的問題，科學(xué)家們同樣有各種猜想，但始終無法“眼見為實”。直到20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了一種新技術(shù)，讓細(xì)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(shù)。【師】簡要介紹冰凍蝕刻技術(shù)的要領(lǐng)，展示刀劈開的細(xì)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?！保鶕?jù)“顆?！钡亩嗌俸头植记闆r，可以知道蛋白質(zhì)分布是不對稱的，不均勻分布的。請同學(xué)們閱讀教材P45，圖文結(jié)合，描述蛋白質(zhì)在磷脂分子中的三種分布形式?！旧康鞍踪|(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(jié)構(gòu)的內(nèi)外不對稱性）。【師】請兩位同學(xué)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(xué)畫在學(xué)案上?！旧繉W(xué)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?！編煛垦惨暎笇?dǎo)，評價?！編煛考?xì)胞膜

靜態(tài)的還是動態(tài)的？靜態(tài)的三層結(jié)構(gòu)模型不能解釋變形蟲的變形運動，吞噬細(xì)胞吞噬細(xì)菌的過程，對膜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生質(zhì)疑?！旧繉δさ撵o態(tài)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生質(zhì)疑。小視頻：吞噬細(xì)胞吞噬細(xì)菌?！旧客茰y細(xì)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(jìn)行驗證。資料：1970年，科學(xué)家用發(fā)綠色熒光的染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，用發(fā)紅色熒光的染料標(biāo)記人細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，將小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合?！編煛竣賹嶒灥默F(xiàn)象是什么？②實驗結(jié)論是什么？【生】37℃下40min后兩種顏色熒光分布均勻。證明了細(xì)胞膜具有流動性。【師】反問：此實驗?zāi)茏C明細(xì)胞膜具有流動性嗎？此實驗標(biāo)記了什么分子?【生】思索，此實驗標(biāo)記了蛋白質(zhì)分子，證明了細(xì)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(xué)家通過電子自旋共振譜技術(shù)證明磷脂分子也是可以運動的，綜合一下，你的結(jié)論是什么？【生】細(xì)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(xì)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(xué)們結(jié)合我們所繪制的細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模式圖，用語言概述細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型。提