3.1细胞膜的结构和功能教学设计-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

第三章 细胞的基本结构 第一节 细胞膜的结构和功能（第1课时）教学案 【教学目标】 1.从系统与环境关系的角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。 2.分析细胞膜成分的探索历程，引导学生认同科学理论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：掌握细胞膜的功能。 难点：对细胞膜成分的探索过程。 【教学方法】学思结合法、合作探究法、质疑法、图示法 【问题导入】 播放视频，学生观察，并引导学生思考: 鸡的卵细胞是自然界中较大的细胞，卵黄膜可看作是卵细胞膜，只有卵黄膜完好时，才能维持卵细胞的正常形态。打破鸡蛋外壳，将蛋清和蛋黄倒入培养皿中，用蓝墨水染色后清洗，刺破卵黄膜发现蛋黄没有染色，说明细胞膜什么功能？有什么意义呢？ 讨论并推理得出: 结合卵黄膜将卵细胞与卵清分开，认识到细胞膜是细胞的边界。细胞膜的功能之一是将细胞与外界环境分隔开。 【知识点】 一、细胞膜的功能 资料1：科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法”。例如，用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。 【思考】为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 资料2： 【思考】为什么用凉水洗苋菜水不变色，而炒或者煮汤汁都会变红？可能原因是什么，这一现象与细胞膜的功能有什么关系？ 学生通过对以上两次资料分析讨论得出:活细胞外的物质不会轻易进入细胞内，但如果细胞膜失活(如沸水加热后)，则不再具有控制能力，细胞膜的另一个功能是控制物质进出细胞。 PPT动画展示生命活动需要的物质可以通过细胞膜，但细胞不需要的物质不能通过细胞膜，引导学生体会细胞膜能控制物质进出细胞，细胞膜对物质的进出控制具有选择透过性。并且细胞膜的选择性是相对的，一些有害的物质、病毒、细菌等也可能侵入。 资料3：施莱登和施旺在细胞学说中强调“细胞既是一个相对独立的单位，又和其他细胞构成的整体起作用”。由此说明多细胞生物体的生命活动必须依赖于细胞之间的协调配合才能完成。这体现了细胞膜的什么功能呢？ 进行细胞间的信息交流。 PPT展示图片及动画，并结合教材，总结细胞间信息交流方式： 方式 实例 化学物质(间接交流) 激素随血液可达全身各处，将信息传递给 靶细胞　 细胞膜直接接触 精子和卵细胞之间的 识别和结合　 强调：只有同种生物的精子和卵细胞能够识别和结合。 细胞间形成通道 高等植物细胞之间的 胞间连丝　 强调：通道交流不需要细胞膜上的受体。 注意：三种信息交流方式是发生于细胞与细胞之间的，而不是细胞内的信息交流。 【合作探究】 通过有关方法，测得多种细胞膜的化学成分，绘制出图形如下：据图分析各种生物的细胞膜的化学组成： 1．共同点： 都含有蛋白质，脂质和糖类，且蛋白质和 脂质含量高，糖类含量较低 2．主要区别： 不同生物膜蛋白质的含量不同 二、对细胞膜成分的探索 1.1895年，欧文顿的实验：溶于 脂质 的物质更容易通过细胞膜。 欧文顿推测：细胞膜是由 脂质 组成的。 2.细胞膜中除脂质以外还有没有其他成分呢? 20 世纪初，科学家利用 哺乳动物成熟的红细胞 分离出细胞膜，对制备出的纯净细胞膜进行化学分析，得知组成细胞膜的脂质有 磷脂和胆固醇 ，其中 磷脂 含量最多。 拓展延伸哺乳动物的红细胞在发育成熟的过程中，细胞核逐渐退化，为携带氧的血红蛋白腾出空间。成熟的红细胞一般不含细胞器且取材方便，因此，哺乳动物成熟的红细胞是获得纯净细胞膜的好材料。 3.1925 年，荷兰科学家戈特和格伦德尔从人的红细胞提出脂质。 结果:测得单分子层的面积为红细胞表面积的 2 倍。 结论:细胞膜中的磷脂分子排列为 连续的两层 。 4.1935年，丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力，发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。由此推测 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质 。 【巩固拓展】 1. 变形虫可以吞噬整个细菌，这一事实说明了 (B) A.细胞膜具有选择透过性 B.细胞膜具有一定的流动性 C.细胞膜具有全透性 D.细胞膜具有保护作用 2. 下列关于细胞膜功能的实验分析，不正确的是 ( B) A.将大量同种生物和亲缘关系较远的精子和卵细胞混合在一起，发现只有同种生物的精子和卵细胞才能结合，说明细胞膜具有信息交流的功能 B.细胞置于盐酸溶液中，盐酸能进入细胞中，说明细胞膜具有控制物质进出的功能 C.有些病菌、病毒能侵入细胞，使生物体患病，说明细胞膜的功能具有相对性 D.细胞间的信息交流使生物体作为一个整体完成生命活动 3. 使磷脂分子特别适于形成细胞膜的特性是 (D) A.它们是疏水的 B.它们是亲水的 C.它们迅速吸水 D.它一端亲水一端疏水 4.若细胞内外均为水环境，细胞膜中的磷脂分子应如何分布？若细胞中的脂肪颗粒由磷脂分子包裹，磷脂分子又如何分布？请分别画图表示。 【布置作业】 【板书设计】 一、细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开——系统的边界 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 二、对细胞膜成分的探索 【教学反思】 第三章 细胞的基本结构 第一节 细胞膜的结构和功能（第2课时）教学案 【教学目标】 1.分析细胞膜结构的探索历程，认同科学理论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。 2.分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础，概述流动镶嵌模型的主要内容。 【教学重难点】 重点：细胞膜流动镶嵌模型的基本内容。 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。 【教学方法】学思结合法、合作探究法、图示法 【问题导入】 回顾教材中科学家对“细胞膜成分的探索”历程，分析细胞膜的成分。 【知识点】 一、细胞膜的成分 功能越 复杂 的细胞膜， 蛋白质 的种类与数量就越多。 二、对细胞膜结构的探索 时间（人物） 实验依据 结论或发现 1959年，罗伯特森 电子显微镜下看到细胞膜清晰的 暗—亮—暗 结构 所有生物膜都由 蛋白质-脂质-蛋白质 构成，是一种 静态 的统一结构 1970年 荧光标记 人细胞和小鼠细胞融合 实验 细胞膜具有 一定的流动 性 1972年，辛格和尼科尔森 新的观察和实验证据 提出了为大多数人所接受 的 流动镶嵌模型 模型 注意：人细胞和小鼠细胞融合实验只能证明细胞膜上的蛋白质能够运动,还要结合其他实验才能证明细胞膜具有流动性。 【合作探究】 资料1 电镜成像：电子束照射大分子物质，散射度高，呈暗带。照射小分子物质，散射度低，呈亮带。 资料2 科学家用荧光分子标记细胞的膜蛋白，然后用高能激光束照射质膜的某一区域，使该区域内的荧光分子发生不可逆的破坏，这一区域称为光漂白区。继续观察，可以发现光漂白区逐渐重新出现荧光。 1.分析罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构中蛋白质的分布方式。 提—脂质—蛋白质”模型细蛋白质—脂质—蛋白质。 冷冻蚀刻电镜下显示蛋白质镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于磷脂双分子层。的 2.资料2中光漂白区重新出现荧光的原因是什么？质膜是静态的还是具有流动性？提 由于质膜上其他区域的蛋白质流动使光漂白区呈现的荧光。质膜具有流动性。 3.尝试完成“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构模型与流动镶嵌模型的比较： 项目 三层结构模型 流动镶嵌模型 不同点 蛋白质分子 均匀　分布在脂质分子的两侧 蛋白质分子在细胞膜中的分布是 不均匀　的 细胞膜是 静止　结构 组成细胞膜的分子是可以 运动　的 相同点 组成细胞膜的主要物质是 蛋白质和脂质　 3、 流动镶嵌模型的基本内容 (1)图中[①]蛋白质的基本组成单位是氨基酸。构成细胞膜基本支架的是[④]磷脂双分子层。 (2)与细胞膜的识别功能有关的结构[③]糖蛋白。 (3)位于细胞膜外侧的是磷A分(填“A”或“B”),判断的依据是磷有糖蛋白的一侧为膜的外侧。 (4)根据细胞膜的流动镶嵌模型,分析膜上的蛋白质分子是如何排布的?这种排布是对称的吗? 不对称。蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中，有的镶在磷脂双分子层的表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，因此蛋白质分子在细胞膜中的分布是不对称的。 (5)细胞中的其他生物膜均有与此相似的结构,但执行的具体功能却有很大区别,其主要原因是什么? 膜结构中蛋白质的种类和数量不同。 【巩固拓展】 1. 判断 (1) 罗伯特森在高倍显微镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。(×) (2) 罗伯特森提出的细胞膜的静态结构模型不能解释细胞的生长现象。(√) (3) 向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞。(×) (4) 构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的。(×) (5) 膜两侧的分子性质和结构不相同，如糖蛋白只分布在细胞膜外侧。(√) 2.用不同的荧光染料标记的抗体能分别与人细胞和小鼠细胞的细胞膜上的一种抗原物质结合，使两种细胞分别产生红色和绿色荧光。当这两种细胞融合成一个细胞时，开始时一半呈红色，另一半呈绿色。在37℃下保温40 min，两种颜色的荧光就呈均匀分布，如图。 (1)融合细胞表面两种荧光染料最终均匀分布，表明细胞膜结构特点是具有一定的流动性。 (2)如果该融合实验在20 ℃条件下进行，则两种表面抗原均匀分布的时间将大大延长，这说明 随着环境温度的降低，蛋白质分子和磷脂分子的运动速率减慢 。 (3)若在0 ℃下培养40 min，则发现细胞仍然保持一半发红色荧光，另一半发绿色荧光，对这一现象的合理解释是 细胞膜的流动性特点只有在适宜的条件下才能表现 【布置作业】 【板书设计】 【教学反思】 第 1 页 共 3 页 学科网（北京）股份有限公司 $$