生物必修1《分子与细胞》第二节 细胞膜控制细胞与周围环境的联系教学设计

这是一份生物必修1《分子与细胞》第二节 细胞膜控制细胞与周围环境的联系教学设计，共15页。教案主要包含了第一课时，教材分析，教学目标与核心素养，教学重难点，课前准备，教学过程，教学反思，第二课时等内容，欢迎下载使用。

【第一课时】
【教材分析】
本节内容包括细胞膜的选择透性、细胞膜的流动性、细胞膜的结构，流动镶嵌模型和细胞壁三部分。这是在学习了第一章《细胞的分子组成》的基础上，通过功能与结构有关，建构质膜的流动镶嵌模型，认识细胞壁的组成和功能，也是后面学习《物质出入细胞的方式》、《神经调节》、《特异性免疫反应》和《植物细胞工程》等内容的基础。由此可见，本节内容起着承上启下的作用，体现了结构与功能相适应的生物学观点。
内容展示科学家对细胞膜结构的探索历程。这是一个很好的科学史教育素材，通过引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论，宛如亲历科学家探索的历程，使学生切身感受科学的魅力，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论，更重要的是让学生加深对科学过程和方法的理解，明白科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作；科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，需要不断修正、发展和完善；科学发展与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展。②细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容。在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍接受认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，学生必须展开想象力，在头脑中构建细胞膜的空间结构，理解和掌握流动镶嵌模型的基本要点，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。
【教学目标与核心素养】
知识目标：
1．概述细胞膜的“流动镶嵌模型”的基本内容，体会建立模型是解决问题的科学方法之一。
2．举例说出细胞膜的选择透性。
3．说出膜组成成分的生理作用。
4．说出植物细胞壁的组成和生理作用。
核心素养：
运用对照方法于课堂实验，提高学生的实验能力。
分析磷脂分子在不同条件下的排列方式，提高运用和处理信息能力。
探讨质膜结构模型，认同生物体结构与功能相统一的生物学观点，树立辩证唯物主义观点
【教学重难点】
1．教学重点：质膜的结构和功能。
2．教学难点：质膜的流动镶嵌模型。探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。
【课前准备】
1．实验材料和用具
2．多媒体课件
【教学过程】
【教学反思】
结合内容，通过模拟实验探究膜的透过性，体验生物膜的选择透过性。实验的成功关键在于实验前的一切准备：包括学生认可这个模拟实验材料，以及一切实验用具的准备。活动环节做了有充分的准备，也要让学生有充分的准备；既要发挥“学生的主体作用”，又不能忽视“教师的主导作用”；既要考虑学生的实际，又要达到课标的要求；既要尊重教材，又要创造性地使用教材。只有这样，才能真正体现新课标理念！
形成性评价
1．以半透膜为实验材料进行“通过模拟实验探究膜的透过性”活动。下列叙述错误的是（ ）
A．实验用半透膜模拟的是生物膜
B．实验中烧杯中的溶液变蓝色
C．B组烧杯中的溶液出现砖红色沉淀，说明葡萄糖分子可以通过半透膜
D．实验结果推测生物膜作为细胞的边界，对物质的进出具有选择透过性
2．在哺乳动物的受精过程中，精子能够与卵细胞相互识别，精子将其头部钻入卵细胞中，与卵细胞发生结合，当一个精子进入后，细胞发生变化，不再让其他精子进入。这一现象体现出细胞膜能够（ ）
A．保障细胞内部环境的相对稳定
B．控制物质进出细胞
C．保证卵细胞摄入所需要的精子
D．进行细胞间的信息交流
3．变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（ ）
A．保护作用
B．一定的流动性
C．全透性
D．选择透过性
板书设计
细胞膜控制细胞与周围环境的联系
第一课时
通过模拟实验探究膜的透过性
1．实验结果
A：透析袋中变蓝色，烧杯中不变
B：烧杯中出现砖红色沉淀
2．结论：透析膜对分子的进出具有半透性，推测细胞膜对物质的进出具有选择透过性
二、细胞膜具有选择透过性
【第二课时】
【教材分析】
本节内容包括细胞膜的选择透性、细胞膜的流动性、细胞膜的结构，流动镶嵌模型和细胞壁三部分。这是在学习了第一章《细胞的分子组成》的基础上，通过功能与结构有关，建构质膜的流动镶嵌模型，认识细胞壁的组成和功能，也是后面学习《物质出入细胞的方式》、《神经调节》、《特异性免疫反应》和《植物细胞工程》等内容的基础。由此可见，本节内容起着承上启下的作用，体现了结构与功能相适应的生物学观点。
内容展示科学家对细胞膜结构的探索历程。这是一个很好的科学史教育素材，通过引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论，宛如亲历科学家探索的历程，使学生切身感受科学的魅力，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论，更重要的是让学生加深对科学过程和方法的理解，明白科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作；科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，需要不断修正、发展和完善；科学发展与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展。②细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容。在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍接受认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，学生必须展开想象力，在头脑中构建细胞膜的空间结构，理解和掌握流动镶嵌模型的基本要点，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。
【教学目标与核心素养】
知识目标：
1．概述细胞膜的“流动镶嵌模型”的基本内容，体会建立模型是解决问题的科学方法之一。
2．举例说出细胞膜的选择透性。
3．说出膜组成成分的生理作用。
4．说出植物细胞壁的组成和生理作用。
核心素养：
1．运用对照方法于课堂实验，提高学生的实验能力。
2．分析磷脂分子在不同条件下的排列方式，提高运用和处理信息能力。
3．探讨质膜结构模型，认同生物体结构与功能相统一的生物学观点，树立辩证唯物主义观点。
【教学重难点】
1．教学重点：质膜的结构和功能。
2．教学难点：质膜的流动镶嵌模型。探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点
【课前准备】
1．实验材料和用具
2．多媒体课件
【教学过程】
形成性评价
1．若将细胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，下列能正确反映其分布的图是（ ）
2．用红色荧光染料标记人细胞膜上的蛋白质，用绿色荧光染料标记小鼠细胞膜上的蛋白质。把人和小鼠的细胞融合。刚融合时融合细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光，将融合后的细胞在适宜的条件下培养，保持其活性，但融合后的杂交细胞仍为一半红，一半绿，发生这一现象可能的原因是（ ）
A．人细胞与小鼠细胞发生反应
B．构成人细胞的磷脂分子和小鼠细胞的磷脂分子不具亲和性
C．人细胞的蛋白质分子大位于下方，小鼠细胞的蛋白质分子小位于上方
D．细胞膜上的蛋白质变性，细胞膜失去了流动性
3．白细胞可以吞噬整个病菌，这一事实说明细胞膜（ ）
A．具有选择透过性
B．具有全透性
C．具有一定的流动性
D．具有保护作用
4．下面有选择透过性细胞膜的一组细胞是（ ）
①食用的糖醋蒜的细胞
②蚕豆叶的表皮细胞
③植物的根毛细胞
④人口腔上皮细胞
⑤用盐酸解离的洋葱根尖细胞
A．①②③
B．②③⑤
C．①④⑤
D．②③④
5．细胞膜与其完成各种生理功能极为重要的结构特点是（ ）
A．磷脂排列成双分子层
B．蛋白质分子覆盖或镶嵌于磷脂双分子层
C．两侧膜物质分子排列不对称
D．膜物质具有一定的流动性
板书设计
细胞膜控制细胞与周围环境的联系
第二课时
一、对生物膜结构的探索历程
二、流动镶嵌模型的基本内容
1．基本支架：磷脂双分子层
2．蛋白质的位置：镶嵌、贯穿
3．细胞膜的外侧：糖蛋白
4．结构特性：具有一定的流动性
三、小结教师活动
学生活动
教学意图
第一部分：活动：通过模拟实验探究膜的透过性
导入新课激发学习动机
展示图片
你了解细胞膜吗？
细胞膜作用有哪些？
细胞膜是细胞对外界环境的屏障，控制着物质的进出，保证了胞内环境的相对稳定，使细胞内的生命活动有序进行。
学生思考回顾之前所认识的细胞。
利用图片展示细胞图像和细胞膜图像，让学生带着问题去学习今天的知识，提高他们的学习兴趣。明确学习内容。
讲授新课
（播放第二张PPT）
提问：细胞膜的结构是如何与控制物质进出的功能相适应的呢？
投影展示：半透膜：一些膜具有一定大小的孔径，水等小分子和离子可以自由通过，而蛋白质、淀粉等大分子则无法通过，这种膜称为半透膜。透析膜就是一种半透膜。
提问：如果我们将淀粉溶液和葡萄糖溶液分别装入透析袋里（图2-9），那么，透析膜对两者的通透情况是否相同？细胞膜是否具有类似特性？
讨论：
1．A组加入碘-碘化钾溶液后，烧杯内蒸馏水呈现什么颜色？静置12h后颜色又如何？原因是什么？透析袋内淀粉溶液颜色有何变化？
2．A组实验说明了什么？
3．本尼迪特试剂检测的现象是什么？B组实验说明了什么？
小结：细胞膜是系统的边界，将细胞内与外界环境分隔开，是外界物质进入细胞的屏障。所以，可以推测细胞膜对物质的进出具有选择透过性。
实验操作：学生按教材实验步骤进行实验，并观察现象。
学生交流讨论，教师帮助归纳：
1．烧杯内蒸馏水没有颜色变化；静置12h后，还是没有颜色变化，说明烧杯中没有淀粉，也就是淀粉不能从透析袋中进入烧杯中；透析袋内淀粉溶液颜色变蓝色。
2．A组实验中碘可以通过透析袋，而淀粉分子无法通过。说明了半透膜对分子进出具有半透性。
3．出现砖红色沉淀，说明了葡萄糖分子可以穿过半透膜。说明了半透膜对分子进出具有半透性。
通过细胞学说的建立过程介绍，让学生领悟科学发现具有以下特点：科学发现是很多科学家的共同参与，共同努力的结果；科学发现的过程离不开技术的支持；科学发现需要理性思维和实验的结合；科学学说的建立过程是一个不断开拓、继承、修正和发展的过程。
第二部分：细胞膜具有选择透过性
讲授新课
选择透过性：细胞膜可以控制物质进出，选择性地吸收营养物质和排出代谢产物，保持细胞内生化反应有序进行。这一特性称为细胞膜的选择透过性（selective permeability）。
小肠绒毛上皮细胞能够吸收葡萄糖，却很难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖；例2、人的红细胞中的K+的浓度比血浆高，而Na+的浓度比血浆低
通过实验认可细胞膜具有选择透过性
通过半透膜实验让学生体会膜的选择透过性，培养能够模拟实验来解决微观难以观察到的生命现象。培养学生的实验思维。
第三部分：细胞膜主要有磷脂和蛋白质构成
磷脂
脂肪酸分子具有亲脂性；磷酸分子具有亲水性。
磷脂分子是一端亲脂而另一端亲水的两性分子。
膜蛋白
膜蛋白也和磷脂分子一样，有水溶性部分和脂溶性部分。
细胞的功能越多，其膜蛋白的种类和数量就越多。细胞膜的功能主要通过膜蛋白来实现。
胆固醇
胆固醇存在于动物细胞膜中，位于磷脂双分子层的疏水环境中，具有一个很小的亲水基团，与磷脂头部链接。
对细胞膜中磷脂分子的活动具有双重调节作用。
一方面，胆固醇通过与磷题固醇脂脂肪链的相互作用，具有限制其运动、增加其有序性的作用；
另一方面，也能将磷脂分子分隔开以增强其运动性。这种双重的调节作用取决于环境和胆固醇的数量。
例如，环境温度较低时胆固醇有助于保持细胞膜的柔韧性；细胞膜外侧磷脂分子中胆固醇的含量往往高于内侧，因此内侧的磷脂活动性较弱
生物膜
细胞内所有的膜称为生物膜。虽然细胞内不同部位的膜功能有所不同，但它们都具有相似的物质
组成和空间结构
认真阅读教材，熟记细胞膜的组成成分及特点
了解细胞膜的成分
小结
教师活动
学生活动
教学意图
第一部分：生物膜具有流动性
导入新课激发学习动机
展示图片
问题引导：质膜的选择透性到底是如何选择呢，我们知道结构与功能是相统一的，这需要从它的结构谈起，科学家常常会通过实验设计并设想出一些模型来解释。
学生思考回顾之前所认识的细胞。
利用图片展示细胞图像和细胞膜图像，让学生带着问题去学习今天的知识，提高他们的学习兴趣。明确学习内容。
讲授新课
（播放第二张PPT）
问题1：细胞膜的组成成分是什么呢？
投影展示：19世纪末，欧文顿（E．Overtn）用500多种物质进行上万次实验，发现：凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。
引导学生分析实验现象得出结论。
课件展示问题：
设问：1．最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对
现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？
2．在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？
3．那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？
指出欧文顿得出的结论是假说，假说是需要验证的。
得出结论：膜是由脂质组成的。
回答问题
1．通过对现象的推理分析。
2．有必要，通过鉴定能更准确地说明问题。
3．当时的技术不能实现。
阅读资料，思考老师提问。
回答问题
1．磷脂。
2．因为当时技术不支持
培养学生主动获取知识的能力、归纳能力及与人交流信息的能力。
领悟科学研究的方法“假说”是怎样提出来的。
提出问题，引起思考，激发思维探究的欲望，引起学生学习的兴趣。
培养学生主动获取知识的能力、归纳能力及与人交流信息的能力。
资料2：
20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，然后进行化学分析。得出膜的主要成分是脂质和蛋白质。
设问：1．我们以前学习过，其中脂质中最丰富的是什么？
2．为什么是哺乳动物的红细胞而不是其它细胞？
问题2：脂质和蛋白质是怎样结合构成膜的呢？
教师课件展示资料引导学生分析实验现象得出结论。
思维探究
依据磷脂分子的性质，请推测磷脂分子在下列界面中的排布情况。
依据细胞的内外环境，磷脂分子在细胞膜中怎样分布？
资料2：1925年，戈特（E．Grter）和格兰德尔（F．Grendel）用有机溶剂抽提了人红细胞细胞膜的脂质成分后，将其铺展在水面，测出其面积约为所有红细胞表面积的2倍，并推测细胞膜由双层脂质分子构成。
阅读资料，得出结论：细胞膜中脂质是双层的。
以小组为单位讨论磷脂分子在下列情况中的排列方式（从磷脂结构分析）
1．平铺于水面上（空气—水界面）。
2．细胞膜上。
白板上汇报展示
蛋白质位于细胞膜的什么位置？是怎样分布的？
资料3：随后，丹尼利（J．Danielli）和戴维森（H．Davsn）发现细胞膜的表面张力比油-水界面的张力低得多，推测出膜中含有蛋白质，从而提出了“蛋白质一脂质一蛋白质”的“三明治”模型，认为细胞膜是由双层脂质分子及其内外表面附着的蛋白质共同构成。
1959年，罗伯逊根据电镜超薄切片中细胞膜展现的暗——亮——暗三条带（图2-16），推测两边暗的条带是蛋白质，中间亮的部分是脂双层分子。罗伯逊在“三明治”模型的基础上提出了单位膜模型，推断所有的生物膜都由蛋白质-脂质一蛋白质构成。
“三明治”模型和单位膜模型的不足之处是把脂质看成静态的刚性结构。这样的结构是否能体现膜的功能呢？
学生思考，举例说明
培养学生问题意识，给予巩固知识，学生发散性思维启动已有知识的空间。
资料4：
人——鼠细胞融合实验
这个实验说明了什么？
细胞膜上的蛋白质分是呈流动状态的。
观看，描述实验结果，分析实验结论
培养学生主动获取知识的能力、归纳能力及与人交流信息的能力。
电镜冰冻蚀刻（冰冻断裂）将标本冰冻，然后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。
从标本中能得出什么结论？
蛋白质在膜中的分布是不对称的，蛋白质镶嵌、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。
观看，描述实验结果，分析实验结论
培养学生主动获取知识的能力、归纳能力及与人交流信息的能力。
1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了流动镶嵌模型。
展示图片介绍各种结构名称。
该理论主要包括：
1．磷脂双分子层构成了生物膜的基本支架。
2．蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的全部或部分嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，体现了膜内外结构的不对称性。
3．磷脂和蛋白质位置不是固定的，生物膜具有一定流动性
提问：根据前面的分析，小组合作画出流动镶嵌模型。
及时引导。
动画展示流动镶嵌模型
描述模型的主要内容。
学生通过归纳、总结，主动获得结构模型的基本内容。
第二部分：细胞壁是植物、真菌和大多数原核细胞的外层结构
讲授新课
植物：纤维素和果胶
真菌：壳多糖（几丁质）
细菌：肽聚糖
青霉素抑菌作用原理：抑制细菌合成肽聚糖。
水、离子和其他分子都极易通过纤维之间的空隙，所以细胞壁与细胞的选择透性无关。
作用：保护、支持。
联系生活：细胞壁的功能
事例1：青霉素为什么能杀菌？原因：青霉素抑制细菌合成肽聚糖。因为不能合成细胞壁物质，细菌就不能生长和繁殖，所以青霉素能杀菌。
事例2：参天大树之所以能挺立？
原因：靠死细胞的细胞壁支撑、支持作用。
认真阅读教材，做好笔记
第三部分：小结