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（2019）必修1

第3章组成细胞的分子第1节 细胞膜的结构和功能 教材分析 本节课选自人教版（2019）高中生物必修一第三章第一节《细胞膜的结构和功能》。是细胞基本结构中的重要组成部分，主要包括细胞膜的功能、细胞膜成分探索历程、细胞膜结构探索历程、流动镶嵌模型四部分内容。本节课的重点是细胞膜的功能和流动镶嵌模型，难点是细胞膜的结构与其组成成分的内在联系和对细胞膜结构的探索过程。四部分内容前后连贯，体现了结构与功能相适应的观点，并呈现出探索过程中的“提出假设”这一科学研究方法。本节内容是在对前面“细胞的元素和化合物”学习的基础上进行的学习，通过本节内容的学习可为学习物质的跨膜运输、生物膜系统等内容作铺垫。所以本节内容起到承上启下的桥梁作用。 学情分析 就学生来看，高中一年级学生具有一定的观察和认知能力，分析思维的连续性和逻辑性已经初步建立但不完善，学习积极性较高。他们在初中曾学过细胞的结构，但是在当时对细胞膜的了解还是很浅，没有深入到亚显微的水平。而作为高中生有了一定的自学能力，他们的思维也正从形象思维到抽象思维进行转移。因此，教学中可以充分利用学生已有的知识基础并遵循学生的认知规律，通过适当的教学策略，使新知识有效地整合进学生原有的知识网络中，使学生的知识体系得到丰富和发展。学生科学探究、模型建构经验相对不足，批判性思维亦处于发展阶段，这就要求在教学中应给予学生更多的机会完整体验模型建构过程，并逐步培养其逻辑思考、分析问题及表述观点的能力。 核心素养目标 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。（生命观念） 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。（科学思维，科学探究） 3.分析对细胞膜成分与结构的探索历程，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。（社会责任） 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 教学内容 教师活动 学生活动 引入新课 展示“细胞的基本结构”大单元概念体系图 介绍体细胞克隆猴，回顾细胞的基本结构，引入本节内容。由于细胞膜肉眼很难观察到，故本节利用鸡蛋的卵黄膜来引导学生认识细胞膜的功能。 观察思考，获取信息，感受细胞 膜的存在，认识到细胞膜是细胞的边界。 一、细胞 膜的功能 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，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，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。 引导学生思考：细胞分泌出的激素有什么作用？ 展示资料：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？ PPT 展示图片及动画，并结合教材，引出细胞间信息交流方式： (1)间接交流：细胞分泌化学物质（如激素），通过膜表面的受体传递信息 。 (2)直接交流：细胞膜的接触 相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如，精子和卵细胞之间的识别和结合。 (3)植物细胞通过通道(胞间连丝)传递信息。 思考:所有细胞间的信息交流都需要膜上的受体吗? 根据实验，推理分析概括出细胞膜 作为系统边界所具有的功能。 阅读教材，了解细胞间信息交流的方式，并结合老师的讲解，对信息 交流方式进行深入理解。 二、对细胞膜成分的探索 细胞膜的这些功能是由它的成分和结构来决定的，但细胞膜非常薄，那么人们又是怎样认识到细胞膜成分和结构的呢？ 自主探究：学生阅读教材 P42 页前三段，用问题串引导学生思考问题。 【思考】欧文顿通过实验发现了什么问题 溶于脂质的物质容易通过细胞膜，不溶于脂质的物质，不溶于通过细胞膜。相似相溶原理 【思考】欧文顿对细胞膜的组成成分作出怎样的推测？ 膜是由脂质组成的 【思考】科学家由此得出什么结论？ 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 【点拨】为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜? ② 无细胞壁,细胞容易吸水涨破; ②无细胞核和众多的细胞器,易制得纯净的细胞膜。 【小组合作】分析磷脂分子的特点，思考磷脂在空气——水界面如何分布的，在水中又是如何分布的？ 由于细胞膜两侧就是水的环境，引导学生认识到膜上的磷脂分子会以尾部对尾部的形式排列为两层 结合教材实验，举例验证： 细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层。 【资料】1935 年，英国学者丹尼利和戴维森发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力；当时人们已经知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低。 【思考】以上资料说明细胞膜中还可能含有什么物质? 推测:细胞膜除含有脂质分子外,可能还附有蛋白质。 通过对细胞膜成分的探索研究发现，细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的。此外，还有少量的糖类。其中脂质约占细胞膜总质量的 50%，蛋白质约占 40%，糖类占 2%～10%。在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇。 根据细胞膜成分的探索过程，让学生认识到提出假说这一科学方法的作用。 科学家经过多次实验，发现细胞膜上的成分与与其功能有些有趣的联系 【资料】神经髓鞘的蛋白质含量不仅少，而且蛋白质种类只有3种。神经髓鞘也比较简单，主要起绝缘作用。红细胞、肝细胞、大肠杆菌的细胞膜都承担着非常复杂繁多的生理功能，它们的细胞膜中蛋白质的种类和数量均较多。 【思考】由上述材料分析，细胞膜功能的复杂程度主要与哪种成分相关联？ 细胞膜成分与功能的关系： 细胞膜的功能主要由蛋白质决定,功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。 阅读教材 中科学家对“细胞膜成分的探索”历程，学习 “提出假说”的科 学方法讨论回答教师提出的一系列问题 三、对细 胞膜结构 的探索 自主探究：学生阅读教材 43 页，总结罗伯特森提出的 2 个假说 【资料 1】 关于电镜成像：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。 1.所有的细胞膜都由蛋白质——脂质——蛋白质构成 2.细胞膜是静态的统一结构 【资料】20 世纪 60 年代，冰冻蚀刻技术得到了应用。科学家将细胞进行快速低温冷冻，用冷刀将细胞标本骤然冲断开。这时，磷脂双分子层的疏水端裂开，从而显示出蛋白质颗粒在膜之中的真实分布情况。通过一定的技术处理，科学家在电子显微镜下观察到，细胞膜的外层磷脂和内层磷脂表面都有凸起的蛋白质颗粒，还有蛋白质随着另一层磷脂离开之后留下的窟窿。 通过冰冻蚀刻实验结果，你可以得出什么结论？ 蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于磷脂双分子层。由此推翻第一个假说。 该模型不能解释哪些现象？ 将细胞膜描述为静态统一的结构，无法解释细胞的生长和分裂、变形虫的运动、受精时细胞融合等。 【实验验证】1970 年，用不同颜色荧光染料标记分别标记人的细胞和鼠的细胞，然后将人——鼠细胞融合，一段时间后，不同颜色的荧光染料均匀分布在融合细胞膜表面。 (2)通过人——鼠细胞融合的结果，可以得出什么结论？ 细胞膜具有流动性 阅读教材中科学家对“细胞膜结构的探索”历程，讨论 回答教师提出的一系列问题。 四、流动 镶嵌模型 的基本内 容 1972 年辛格（S. J. Singer）和尼克尔森（G. Nicolson）总结前人的研究成果，并且在新的观察和实验证据的基础上，提出了新的生物膜模型——流动镶嵌模型，为多数人所接受。学生动手制作流动镶嵌模型，结合流动镶嵌模型，描述图中结构名称及特点。 (1)图中 A 名称:磷脂双分子层作用:膜的基本支架 特点:可侧向自由移动 (2)图中 B名称:蛋白质分子 三种位置：镶在磷脂双分子层表面、部分或全部嵌入磷脂双分子层中、贯穿于整个磷脂双分子层 特点:大多数蛋白质分子是可以运动的 (3)图中 C名称:糖类分子(糖被)，能和蛋白质结台(糖蛋白)或与脂质结合(糖脂) 位置:细胞膜的外表面 作用:与细胞表面的识别细胞间的信息传递等功能有密切关系 由于组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质大都是运动的，由此推出细胞膜的结构特点是具有流动性。 学生动手 制作流动镶嵌模型，认同“结构与功能相适 应”的观念，理 解“流动镶嵌模型”的内容。 课堂小结 回顾体细胞克隆猴，甲猴的细胞核为什么不能直接注入到乙猴的细胞中？控制物质进出重构胚的构建体现了细胞膜的什么结构特点？具有流动性 板书设计 1、 功能 功能特点：选择透过性 2、 结构 结构特点：流动性 3、模型：流动镶嵌模型 学科网（北京）股份有限公司 $$