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

3.1细胞膜的结构和功能教学设计 教学背景分析 一、教材分析 本节内容来源于人教版新教材高中生物必修一第二章组成细胞的分子第四节。其涵盖了三个部分的内容：蛋白质的功能、蛋白质的基本组成单位——氨基酸，以及蛋白质的结构及其多样性。通过这部分内容的学习，学生能够从分子水平去认识细胞的物质和结构基础，这部分内容也是学生后续学习细胞代谢、遗传变异等知识的重要基础。 二、课程标准 1.核心概念：细胞是生物体结构与生命活动的基本单位。 2.重要概念：细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类脂质蛋白质和核酸等，其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子。 3.次要概念：阐明蛋白质通常由20种氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成。 三、学情分析 1.高一的学生，其抽象思维能力已经有了一定的发展，他们对生物学中与社会问题相关的内容充满浓厚的兴趣。 2.还没有学习有机物反应的过程，所以在学习本节内容时会遇到一些困难。 3.已经掌握了细胞中元素化合物的种类和含量等基础知识。此外，在日常生活中存在大量与蛋白质相关的信息。 教学重难点分析 概述蛋白质的功能，理解蛋白质是生命活动的主要承担者。通过对蛋白质的学习，建立生命的物质性的观点。说明氨基酸的结构特点及其种类，描述脱水缩合的过程。通过推导氨基酸的结构、脱水缩合过程，培养推理与归纳能力。 核心素养目标 1.熟练掌握细胞膜的功能。（生命观念） 2.简述细胞膜成分和结构的探索过程。（科学思维，科学探究） 3.熟记流动镶嵌模型的基本内容。（科学探究） 重点 1．教学重点：（1）细胞膜的功能（2）理解细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。 难点理解细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课第1课时 引导：每一个系统都有一定的边界，细胞作为最基本的生命系统，它与外界的边界是什么呢？ 初中我们学过未受精的鸡蛋中的卵黄（即蛋黄）可以看作是一个卵细胞，卵黄比较大，适合做实验，现在就用卵黄膜来模拟细胞膜体验膜的存在。提出问题，为什么卵黄和卵白分隔开，引出细胞的第一个功能。 学生通过预习能准确答出：细胞膜。 完成以卵黄为材料的小实验。 图片吸引学生 的注意力，通 过模拟实验， 让学生认同细 胞膜是系统的 边界，引出课 题。 新课讲授 1.将细胞 与外界环 境分隔开 2.控制物 质进出 3.信息交 流 由此类比推理细胞膜将细胞与外界环境分隔开。人们普遍认为生命起源于原始的海洋，膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。 细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定，减小了各种外部的干扰，细胞才能正常的进行各种代谢活动。这就好比我们的学校的围墙，如果没有这些围墙，喧嚣的街道会直接影响到我们班级同学的学习，我们的学习就不能正常进行。 细胞膜还具有什么功能呢？讲解台盼蓝染色实验来探究细胞膜的第二个功能。 讨论 1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什 么功能？ 引导学生思考师生共同总结出：活细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。举例死细胞的细胞膜就像为围墙 被凿出了许多洞，失去了控制物质进出细胞的功能。 那么细胞膜是怎样控制物质进出细胞的？细胞膜像海关或边防检查站，对进出细胞的物质进行严格的检查，细胞需要的营养物质可以从外界进入，不需要的或者对细胞有害的物质“不容易”进入细胞，抗体、激素等物质在细胞内合成后，分泌到细胞外，细胞产生的废物也要排到细胞外（强调从细胞内出细胞外的物质除了 代谢废物，还有抗体、激素等分泌物；但是细胞内的核酸等重要成分却不会流失到细胞外。但是细胞膜的 控制作用也是有限的，是相对的，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、细菌也能侵入细胞，使生物体患病。 师（过渡讲述）：生物体作为一个繁忙有序的细胞社会，每个细胞都不是孤立存在的，与周围的环境关系密切，不断地与外界环境发生着物质和信息的交流。 只有这样，细胞才能联合起来完成生命活动。而细胞之间的信息交流方式多种多样。以情景剧的模式让学生演绎三种交流方式。 （1）通过细胞分泌化学物质间接传递信息。请学生来演绎动画演示的内容。 生：内分泌细胞分泌的化学物质（如激素），随血液到达全身各处，与把细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。 师讲述第 1 个例子，通过我们前面对蛋白质功能的学习，我们知道胰岛素起信息传递作用，能够调节机体的生命活动。胰岛素是由胰岛 B 细胞分泌的，分泌后通过血液循环作用于靶细胞，如作用于肝细胞的受体，可以促进葡萄糖进入肝细胞并加速葡萄糖合成肝糖原，从而降低血糖。 （1）通过细胞分泌化学物质间接传递信息。 以上是相聚较远的细胞之间进行信息交流，相邻细胞间怎样传递信息呢？通过相邻细胞的细胞膜直接接触 传递信息。发出信号的细胞上的信号分子与靶细胞上的特异性受体结合。例如，精子和卵细胞的结合。精子表面的信号分子只能与同种生物卵细胞的细胞膜表面的受体特异性结合。 （2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息。相邻两细胞之间形成通道，来传递信息。相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。例如，高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。 （3）相邻两细胞之间形成通道，来传递信息 师（总结陈述）不相邻的细胞间通过细胞分泌化学物 质间接传递信息，相邻细胞间可通过细胞膜直接接触 和形成通道传递信息。 引导学生对细胞膜的功能进行小结。 学生阅读资料，思考、分析，讨论回答得出：细胞膜将细胞与外界环境分隔开。 学生积极观察实验，分析实验现象，回答问题，总结出细胞膜控制物质进出细胞 观察 P41 图3-2 并阅读文字抓关键词 比较、分析、概括 引导学生展开 想象，理解细 胞膜功能，认 同细胞膜对细 胞这个生命系 统的重要意 义。树立功能 与结构相适应 的生物学观 点。 将细胞膜的成 分和功能与生 活实际联系， 让学生注意理 解生物科学与 技术和社会之 间的相互作 用，重视理论 联系实际。 这部分知识抽 象难懂，又是 难点，引导学 生识图，培养 学生灵活运用 图得出所需新 知识的能力 师： 根据结构与功能适应观，我们知道细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。细胞膜非常的薄，即使在高倍镜下都很难看清它的真面目，人们对细胞膜化学成 分与结构的认识经历了哪些历程呢？ 目的：导入细胞膜的成分探索历程 细胞膜成 分和结构 的探索历 程 提供资料： 资料 1 1895 年,苏黎世大学的欧文顿用 500 多种化学物质,以同样的实验方式对植物细胞的通透性进行了上万次的实验,结果发现除水以外的物质穿膜的扩散速度与脂溶性成正比，即溶于脂质的物质易于透过细胞膜。 提问：根据欧文顿实验结果，可以推测出什么结论？ 资料 2 目的：确定细胞膜中脂质成分的类型 实验：科学家利用哺乳动物的成熟红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。得出组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 提问：为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜? 资料 3 1925 年戈特和格伦德尔：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，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的 2 倍。据此推测，细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。 引导学生思考，思考：若用人的肝细胞，脂单分子层的面积与细胞表面积的 2 倍的关系？如果是原核细胞呢？ 资料 4 1935 年,英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力,他们发现细胞膜的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。 补充资料：人们已经发现油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。 提问：你又可以得出结论？ 最后教师总结细胞膜的成分？ 细胞膜的成分如何构成细胞膜的结构的呢？ 资料 1 1959 年，罗伯特森：电镜下看到了细胞膜清晰的暗亮暗三层结构，它结合其他科学家的工作，大胆的提出了细胞膜模型的假说。罗伯特森讲说内容，生物模由蛋白质、脂质、蛋白质三层结构构成静态的统一结构。 质疑：把生物膜描述成静态的刚性结构，这显然与膜的功能的多样性相矛盾，无法解释细胞的生长变形虫的变形运动。 资料 2 1970 年科学家用绿色荧光染料标记小鼠细胞表面蛋白质分子，用红色荧光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。发现：这两个细胞刚融合时，融合细胞一半发绿色荧光，另一半发红色荧光；在 37℃下经过 40 min，两种颜色的荧光均匀分布。 结论： 细胞融合实验及相关的实验证明细胞膜具有流动性。辛格和尼克尔森在新的观察和实验证据的基础上，提出了新的生物模型——流动镶嵌模型，为大多数人所接受。 流动镶嵌 模型 师指导学生通过教具构建流动镶嵌模型。 小组展示并介绍流动镶嵌模型的内容。 师总结并提问根据流动镶嵌模型的内容可以得出细胞膜的结构特点是？ 学生回答：具有流动性。 牛刀小试 结合教材磷脂分子的结构式和由磷脂分子构成的脂质体，思考并讨论下列问题： (1)磷脂分子含有的元素有______________________。 (2)单纯的磷脂分子在水中可以形成双层脂分子的球形脂质体(如图)，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。脂质体中，在 b 处嵌入脂溶性药物，在 a 处嵌入水溶性药物。为什么两类药物的包裹位置各不相同？ 引导学生回答，构成细胞膜的磷脂分子，磷酸“头”部亲水，脂肪酸“尾”部疏水，所以 a 处应嵌入亲水性的物质，b 处应嵌入疏水性的脂溶性的物质。 课后作业 利用身边材料，构建流动镶嵌模型。 学科网（北京）股份有限公司 $$