人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 细胞膜的结构和功能教学设计

这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 细胞膜的结构和功能教学设计，共5页。教案主要包含了生命观念，科学思维，科学探究，社会责任等内容，欢迎下载使用。

1、【生命观念】说出细胞膜的结构与功能。
2、【科学思维】理解细胞膜的结构与功能的适应性。
3. 【科学探究】探究细胞膜的成分及结构。
4、【社会责任】认同科学研究需要丰富的想象力；大胆质疑和勤奋实践以及对科学的热爱。
教学重难点
1、教学重点
（1）细胞膜的功能
（2）流动镶嵌模型的主要内容
2、教学难点
（1）细胞膜的结构与其组成成分的内在联系
（2）对细胞膜结构的探索过程
教学过程
一、细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境隔开
打破鸡蛋外壳，将蛋清和蛋黄倒入培养皿中。
【师】请同学们观察：卵黄与卵白之间被什么样的结构分开？
【生】用手轻触或针扎鸡蛋黄，感受细胞膜的存在。
鸡蛋是一个动物细胞，动物细胞有细胞膜，植物细胞也有细胞膜，原核细胞也有细胞膜。
【师】引导学生思考：生物的细胞膜在细胞的生命活动中起什么作用？
【生】观察，信息获取，认识到细胞膜是系统的边界。
讨论并推理得出：细胞膜的功能之一是将细胞与外界环境隔开。
2.控制物质进出的作用
用凉水洗红苋菜，水不变红；煮苋菜汤，汤却是红色的，这说明什么?
【生】这个现象正好说明了细胞膜有控制物质进出的作用。
【师】细胞膜控制物质进出是绝对的还是相对的？
【生】相对的。细胞能控制物质进出，但有些病原体可以进入细胞，使机体患病。
3.进行细胞间的信息交流
【师】在日常生活中，大家都是通过哪些途径和别人交流的啊？
【生】电话、微信、QQ等。
其实，细胞和细胞之间也有它们的秘密语言，它们也有交流。
【师】教师讲解细胞间的信息交流的方式和实例：
第一幅图表示内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素），经过血管的运输，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。这样一个过程完成了具有一定距离的细胞间的信息传递。
第二幅图表示发出信号的细胞和接受信号的细胞相互接触，接受信号的细胞是靶细胞。膜上的信息分子和靶细胞膜上的受体结合，会相互识别，传递信息。比如精子和卵细胞的识别与结合。池塘中青蛙的精子只能和青蛙的卵细胞结合，体现了受体的特异性。
第三幅图：请问你们跟着妈妈去菜市场买小白菜，你会买有虫的，还是没有虫的？被虫子咬过的小白菜是苦的。此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，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。
【生】学生活动1：3组同学表演3种细胞间信息交流的方式。
【师】引导学生总结细胞膜的功能。
【生】理解并能够说出细胞膜的主要功能。
【师】细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的，细胞膜应该具有什么样的成分呢？又是怎么的一种结构呢？
二、对细胞膜成分的探索
不直接讲科学史，再现科学家的实验研究工作，让学生身临其境感受脂溶性物质容易通过细胞膜的事实。探究出：细胞膜中含有脂质。
【师】细胞膜是物质的实体，让我们一起沿着科学家的足迹，探索细胞膜的成分吧。
小视频：1895年，欧文顿用500多种化学植物对细胞的通透性进行实验。发现溶于脂质的物质容易穿过细胞膜。你认为细胞膜中什么物质能够允许脂溶性物质通过？依据是什么？
【生】有脂质？相似相溶？
推测：细胞膜是由脂质组成的。
【师】这是推理，不是结论。因为没有实证。如何获得结论？
[生] 需要获得细胞膜进行化学分析，提纯并鉴定。
【师】确实是这样的。20世纪初，，科学家第一次将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，化学分析得知，磷脂在脂质中占76.8%，胆固醇为23.2%。随后科学家又在不同细胞中发现类似情况，如表1所示：
从上表可以得出什么结论？
【生】组成细胞膜的脂质中有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
【师】磷脂分子有怎样的结构？让我们一起来认识一下，
图1 图2
问题1：磷脂分子在空气—水界面上是如何分布的？请两位同学在黑板用有磁性的磷脂分子学具摆出。其他同学画在学案上。
【生】学生活动2：尝试画出磷脂分子在空气—水界面上的分布。

【师】巡视，指导，评价。大家都摆的不错，看看前面这位同学的，正确吗？请解释。
【生]磷脂分子头部亲水，尾部疏水所以头部都朝下，尾部都朝下。
的确如此，1917年，朗缪尔将膜中提取的脂质分子铺展在空气—水界面上，发现了脂质形成了单分子层。
大家继续思考，如果把磷脂分子都推向水中，并用玻璃棒搅拌，磷脂分子在水中能自发地形成怎样的结构以达到稳定状态？
问题2：磷脂分子如何以稳定的状态分布在水中？为什么？请两位同学在黑板上用有磁性的磷脂分子学具摆出。其他同学画在学案上。
【生】学生活动3：尝试画出磷脂分子磷脂分子在水中的分布。
【师】巡视，交流。
有学生画出单分子层脂质体，有同学画出双分子层脂质体。
【师】能解释这样排布的原因吗？哪一种是正确的呢？
【生】根据磷脂分子的特点，亲水的头部都面向水的一侧，疏水的尾巴紧紧靠在一起，应该是一种稳定的状态。
【师】磷脂分子还有没有其他的形式呢？
【生】思索，顿悟，继续完成双层结构。
【生】根据磷脂分子的双亲特性，两层磷脂分子的头部都面向水的一侧，尾部疏水，紧紧靠一起。膜内外都有水，磷脂分子自发形成双分子层。
【师】这两种结构都是稳定结构，在生物体中都存在。你认为构成膜的是哪种？
【生】第2 种，因为膜内外都有水。
【师】确实是这样。那是不是可以得出细胞膜中的磷脂就是双分子层的结论了？
【生】不行，一定要有实证。
【师】非常好！925年荷兰科学家戈特（Grter） 和格伦德（Grendel ）对血影研究发现：从一定数量的红细胞中抽提脂类，按朗缪尔的方法进行展铺，在空气—水界面上铺展成单分子层的脂质所占面积恰为红细胞表面积的2倍。
【生】细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
三、对细胞膜结构的探索
对细胞膜成分的研究发现，细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的，刚解决磷脂的分布问题，那么蛋白质在细胞膜上如何分布的呢？请结合罗伯特森电镜下观察到的细胞膜暗—亮—暗的三层结构进行推测。
【生】思考，出现各种猜想。
【师】这是一个挑战性更大的问题，科学家们同样有各种猜想，但始终无法“眼见为实”。直到20世纪60年代出现了一种新技术，让细胞膜中蛋白质分布的神秘面纱揭开了，这就是冰冻蚀刻技术。
【师】简要介绍冰冻蚀刻技术的要领，展示刀劈开的细胞内外侧面的电镜照片。
蛋白质是对称分布的吗？是均匀的吗？是如何分布的？
【生】茫然，迟疑
【师】根据劈开的不同厚度断面的电镜照片，可以看到凹凸不平的“颗粒”，根据“颗粒”的多少和分布情况，可以知道蛋白质分布是不对称的，不均匀分布的。请同学们阅读教材P45，图文结合，描述蛋白质在磷脂分子中的三种分布形式。
【生】蛋白质有的镶嵌在表面，或者部分以及全部都嵌入磷脂双分子层中。而有的也会贯穿整个磷脂双分子层（膜结构的内外不对称性）。
【师】请两位同学在黑板上用磁性贴排出白质在磷脂分子中的三种分布形式。其他同学画在学案上。
【生】学生活动5：尝试画出蛋白质在磷脂分子中的三种分布形式。
【师】巡视，指导，评价。
【师】细胞膜 静态的还是动态的？静态的三层结构模型不能解释变形虫的变形运动，吞噬细胞吞噬细菌的过程，对膜结构产生质疑。
【生】对膜的静态结构产生质疑。
小视频：吞噬细胞吞噬细菌。
【生】推测细胞膜是流动的。
【师】我们观察到实验现象，提出假说后，还需要实验进行验证。
资料：1970年，科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。
【师】①实验的现象是什么？②实验结论是什么？
【生】37℃下40min后两种颜色荧光分布均匀。证明了细胞膜具有流动性。
【师】反问：此实验能证明细胞膜具有流动性吗？此实验标记了什么分子?
【生】思索，此实验标记了蛋白质分子，证明了细胞膜上的蛋白质具有流动性。
【师】大多数的蛋白质分子可以运动，科学家通过电子自旋共振谱技术证明磷脂分子也是可以运动的，综合一下，你的结论是什么？
【生】细胞膜具有流动性。
四、流动镶嵌模型的基本内容
【师】1972年，辛格和尼科尔森提在继承中创新，提出了细胞膜的流动镶嵌模型，这个模型为大多数人所接受。请同学们结合我们所绘制的细胞膜的结构模式图，用语言概述细胞膜的结构模型。提示语言描述的逻辑顺序：①组成成分；②各自分布；③具有的特点。
【生】语言描述细胞膜的流动镶嵌模型。
【师】学生描述时，填补板书。
是不是这个模型很完美，人们对细胞膜的研究已经止步？请阅读教材P55页楷体字部分。
【生】细胞膜的外侧有糖链。
【师】在模型上添加糖链。总结细胞膜的流动镶嵌模型的4点内容。填补板书。
课堂检测：以希沃小游戏呈现，两位同学同台竞技。
五、板书设计
细胞类型
磷脂/%
胆固醇/%
哺乳动物的细胞
76.8
23.2
玉米叶肉细胞
78.7
21.3
大肠杆菌
100
0