生物必修1《分子与细胞》第1节 细胞膜的结构和功能教学设计

这是一份生物必修1《分子与细胞》第1节 细胞膜的结构和功能教学设计，共4页。
1.通过观察、感受台盼蓝鉴定细胞死活及分析细胞膜的功能，概述细胞膜作为系统边界的功能。
2.通过分析细胞膜结构模型建立的立场及其他资料，能基于事实和证据进行推理、论证，提出或否定假说（或模型），加深对模型与建模的理解，感悟科学在质疑与创新中发展。
3.通过概括、比较不同细胞膜结构模，说出不同模型的要点。概述流动镶嵌模型的主要内容
4.通过脂质体药物的分析，体会科学知识与解决现实问题之间的联系，增强社会责任感。并认同科学成果的形成是一个科学精神、科学思维和技术手段结合下不断修正与完善的过程。
教学重难点
重点：细胞膜的功能；流动镶嵌模型的主要内容
难点：细胞膜结构与功能的内在联系
教学过程
创设情境，导入新课
细胞膜的功能
细胞膜成分和结构的探索历程
板书设计
过程
教师活动
学生活动
设计意图
情境导入
【导入】同学们，我们在“用光学显微镜观察几种常见的细胞”实验中，观察过水绵、葫芦藓，可以发现细胞与细胞之间有明显的界限，这个界限是什么？
细胞壁是全透性的，任何物质都可以透过细胞壁。
紧贴着细胞壁的是细胞膜，在光学显微镜下，细胞膜是无法观察到的。但是我们可以感受到细胞膜的存在。
【展示“鸡蛋的演示实验”】
刚刚视频中用牙签戳破的就是卵细胞的细胞膜，那么细胞膜有什么样的功能呢？在功能背后又具有怎样的结构？我们今天就来一起学习细胞膜的结构与功能。


学生通过观察图片，发现细胞之间的细胞壁结构




学生观看视频
激发学生兴趣。提前准备好演示实验视频。
3min
细胞膜的功能
在课前，同学们已经预习了教材，我请一位同学来为我们讲讲细胞膜的功能。

关于细胞膜的功能，有同学存在以下几个问题，我们一起来看看。
答疑解惑：①用台盼蓝染色法鉴别细胞是否死亡时，为什么只有死细胞才能被染色？

②如何理解“控制物质进出细胞”？
（哪些物质可进？哪些物质可出？不被选择的物质就一定不能进吗？）
总结：细胞膜的功能特点选择透过性
③相邻细胞间如何进行信息交流？距离较远的细胞间如何进行信息交流？
（相邻细胞间可以直接接触或者高等植物间可形成胞间连丝；距离较远的细胞间可以通过血液运输信号分子来传递信息）

学生回答细胞膜的功能：将外界环境分隔开；控制物质进出细胞；实现细胞间的信息交流。

①死细胞的细胞膜没有控制物质进出细胞的功能，所以染料可以进去。
②细胞需要的物质可以进，细胞产生的需要分泌到细胞外发挥作用的物质可以出。“选择性”“相对性”


加深对细胞膜功能的理解




通过具体的实例提升推理分析能力，引导学生概括总结出细胞膜的主要功能。

7min
细胞膜的成分和结构
我们经常说结构决定功能，结构与功能相适应，对于细胞膜的结构应该首先从组成成分入手，再去探究成分之间的内在联系，而细胞膜在光学显微镜下不可见，所以一般采用构建模型的方法，把细胞膜的结构呈现出来。
接下来“你说我听，故事接龙”，我们分小组来重现细胞膜的探索历程。
给同学们2分钟时间讨论，理清思路，整理语言，选出代表来分享。
（谁做了什么事，得出什么结论或推论）

提问①：依据什么原理得出这个推论？
（提示：相似相溶原理）
过渡：可是推论不等于结论，还需要进一步验证。

提问②：“一定方法”？你觉得可以用什么方法制备细胞膜？
（提示：让红细胞吸水涨破，再离心）
提问③：如果让磷脂分子在空气—水界面铺开，磷脂分子会怎么分布？（展示磷脂分子，学生演示分布情况）
提问④：但是我们知道细胞膜的内外都是以水为基础的液体环境，那又会怎么分布呢？请同学们利用桌上的开口球、铝丝和泡沫板来模拟磷脂分子在细胞膜上的分布。

那究竟是不是这样的呢？我们请第4组的同学给我们答案。

提问⑤：如何保证提取的脂质几乎全部来自于细胞膜，而不是来自其他膜结构？
（材料的选择：哺乳动物成熟红细胞没有核膜以及众多的细胞器膜）

后续研究发现，细胞膜主要是由脂质和蛋白质构成，还有少量的糖类。
那么蛋白质在细胞膜中怎么分布呢？

提问⑥：为什么暗带是蛋白质，亮带是脂质？“静态”的结构有什么局限性？（提示：蛋白质的分子量大，电镜下透过的电子少，成暗带。展示变形虫摄食草履虫的视频）

这个实验说明：细胞膜具有一定的流动性。

补充资料：科学家将标本用干冰（或液氮）冰冻后断开，升温后暴露断裂面,在电镜下观察到了蛋白质分布情况。

最后，辛格和尼科尔森提出了“流动镶嵌模型”来模拟细胞膜的结构。
主要内容：
成分：主要是磷脂分子和蛋白质分子
分布：磷脂双分子层（基本支架）
蛋白质（镶在、嵌入、贯穿）
糖类：在膜外侧形成糖蛋白或糖脂
我们会发现，在细胞膜结构的探索过程中，科学家首先是发现了问题，再提出假说去解释，但这个假说最终被接受还是被否定，还是取决于它能否跟以后的现象和实验结果吻合。
最后请同学们在你们原有模型的基础上补充蛋白质和糖类的分布。
你觉得我们现在这个模型还有哪点需要改进的地方？
这个就交给同学们课后完成。



学生讨论并学习“细胞膜的成分和结构”探索历程。
学生分析活动：
第1组：1895年，欧文顿对植物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，不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜。推测：细胞膜是由脂质组成的。

第2组：科学家利用哺乳动物的红细胞，用一定方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析，得知组成细胞膜的脂质中有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。

磷脂分子头部是亲水的，尾部是疏水的。
模型：磷脂分子分布为两层，头部朝外，尾部相对

第4组：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，恰为红细胞表面积的2倍，推断：细胞膜中的磷脂分子必然为连续的两层。（磷脂双分子层）

第5组：研究细胞膜的张力发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力，推测：细胞膜中可能还附有蛋白质。

第6组：电镜下显示，细胞膜呈“暗—亮—暗”三层结构，提出细胞膜由“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成，描述成静态的统一结构。

第7组：用绿色和红色荧光分别标记小鼠细胞和人细胞，再将两个细胞融合，一段时间后，融合细胞上两种颜色的荧光均匀分布。



细胞膜的流动性不能很好的体现。
细胞膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。
可以装个马达加以改进。





引导学生分析得出细胞膜的成分。


感知科学探究过程，培养科学思维和科学探究能力。






结合科学探究过程和相关问题，引导学生理解模型与建模，概括流动镶嵌模型的要点。

帮助学生认同结构与功能相适应的观念。提出假说的科学方法，培养学生的科学思维和科学探究能力。



30min