3.1 细胞膜的结构和功能（第2课时） 教学设计2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学教学设计聚焦细胞膜结构探索及流动镶嵌模型，通过选择塑料袋、普通布和弹力布作为细胞膜材料的导入活动，引导学生从结构与功能相适应角度分析，联系细胞膜选择透过性的已有知识，搭建探究结构的学习支架。 该资料以科学史为主线，整合欧文顿实验、罗伯特森电镜观察、人鼠细胞融合等案例，引导学生分析证据、修正模型，体现科学思维（假说提出与验证）和生命观念（结构与功能观）。动态示意图直观展示流动镶嵌模型，学生小组讨论完善模型提升探究实践能力，助力学生构建知识体系，帮助教师有效落实核心素养。

3.1 细胞膜的结构与功能 第2课时 对细胞膜结构的探索和流动镶嵌模型的基本内容 教案 一、教学目标 1.简述细胞膜的结构和功能，认同结构与功能相适应的观点。 2.通过简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容，能够举例说明生物膜的结构特点是具有一定的流动性。 3.通过分析科学家建立生物膜模型的过程，能够阐述科学发展的一般规律，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。 二、教学重难点 教学重点：1.对生物膜成分和结构的探索历程 2.生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。 教学难点：1.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。 2.生物膜的流动性特点。 三、教学过程 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 1.提供以下材料：塑料袋、普通布和弹力布，选一种在制作真核细胞三维结构模型中做为细胞膜，根据结构与功能相适应的观点分析哪一种更能体现细胞膜的功能。 2.组织学生回忆细胞膜的相关知识，强调指出细胞膜的功能特点：选择透过性。 对细胞膜成分的研究发现，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。蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要的作用，因此功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。 提问：脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的？ 选弹力布的原因：①能将细胞与外界分隔开；②能在一定程度上控制物质的进出；③有一定弹性。 弹力布只能根据孔径大小控制物质进出，而细胞膜对物质进出是有选择性的，两者存在差距。 调动学生的已有的知识经验，引发学生探究细胞膜结构的好奇心。让学生认识到建立细胞膜的结构模型必须从结构与功能相适应的观点出发来思考。 新课讲授 目标1：对细胞膜结构的探索 活动1：对细胞膜结构的探索 组织学生阅读教材P44-45页，分析细胞膜结构的科学探索历程，思考并讨论问题，理解“流动镶嵌模型”的内容。 1.1959年，科学家罗伯特森在电镜下观察细胞膜有“暗—亮—暗”的三层结构，并把细胞膜描述为静态的统一结构。 膜上的蛋白质对称地平铺在磷脂的两侧；细胞膜是一种静态的统一结构。 2.1959年，罗伯特森利用电子显微镜拍摄到了细胞膜的图像为暗—亮—暗的三层结构，测定细胞膜的厚度约为7~8 nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍，若“三明治”模型成立，两层磷脂加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20 nm。 思考：根据以上资料，尝试对细胞膜结构中磷脂和蛋白质的分布情况提出你的推测。 该实验结果否定了“三明治”模型中的三层结构，支持细胞膜是由两层磷脂构成的。推测蛋白质分子不是位于磷脂双分子层两侧，而是镶嵌在其中的。 该模型可以解释细胞的哪些功能？不能解释哪些现象？ 蛋白质在细胞膜两侧可以帮助细胞进行物质运输等，但是错误的将细胞膜描述为静态统一的结构，无法解释细胞的生长、变形虫的运动等。 3.通过人鼠细胞融合实验结果，你可以得出什么结论？ 细胞膜的结构不是静止的，细胞膜具有流动性。 观察、认识细胞膜中的磷脂的运动。 4.阅读以下资料，指出“蛋白质—脂质—蛋白质”模型的不足之处，并对细胞膜的结构进行合理推测。 资料1：电子显微镜下，细胞膜的厚度约为7～8 nm，约是单层磷脂厚度的两倍，加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过 20 nm。 资料2：科学家研究发现，有些膜蛋白的特定区域主要由疏水氨基酸组成，这些区域很可能与磷脂双分子层的疏水区域结合，造成这些部分会深深插入膜的内部。 资料1表明：“蛋白质—脂质—蛋白质”模型中蛋白质平铺在磷脂双分子层表面形成的膜厚度与真实所测不符。因此，蛋白质一定不能只覆盖在磷脂双分子层外侧，应该会有嵌入才对。资料2是从膜蛋白的结构的角度推测，膜蛋白是嵌入磷脂双分子层中的。 资料3：通过冰冻蚀刻实验结果，你可以得出什么结论？ 磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架；蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于磷脂双分子层。 对“三明治”模型的修正 磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架； 蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿于脂双层。 在新的观察和实验证据的基础上，又有学者提出了一些关于生物膜的分子结构模型，1972年，辛格和尼科尔森提出流动镶嵌模型，为大多数人所接受。 像欧文顿用的这种根据实验现象及相关化学知识“相似相溶”原理，得出结论的方法就是科学家在探究时常用的方法之一称为“什么方法？” 提出假说——细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合。 阅读44、45页，思考与讨论并回答问题： 暗—亮—暗三层结构。 蛋白质—脂质—蛋白质 特点：静态的。 并描述为“三明治静态结构模型” 学生小组讨论继续完善细胞膜平面模型。 学生回忆一些相关的细胞生命活动，如人的红细胞的膨胀与皱缩，变形虫的变形运动。认识到该模型不能解释很多现象。 学生思考讨论，得出结论：组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子是可以运动的。 细胞膜具有流动性。 小组继续完善细胞膜的平面模型。 学生回答：提出假说。 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。 利用多媒体增加教学的直观性，促进学生对知识的理解。 让学生抓住事物特点，增强动手能力从而加深对事物的而理解。 结合已学知识，激发进一步探究的兴趣并明确探究方向。 了解技术手的进步对科学研究发展的推动作用；探究过程中体现结构与功能相适应等观点。 对科学过程和方法的理解进一步加深。 领悟科学研究的方法“假说”是怎样提出来的。 目标2：流动镶嵌模型的基本内容 展示生物膜的流动镶嵌模型动态的部分示意图。引导学生归纳总结流动镶嵌模型的组成成分、结构模型、基本内容和特点。 1.组成成分：磷脂、蛋白质、糖类。 2.结构模型： 3.基本内容： （1）磷脂分子是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。 （2）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。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。 （3）细胞膜具有流动性：磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。 4.特点： （1）镶嵌性 （2）流动性 （3）不对称性 引导学生总结生物膜流动镶嵌模型的模型建构的基本方法。 观看生物膜的流动镶嵌模型动态的部分示意图，阅读教材，总结归纳。 总结：实验、推理和想象 →提出假说→实验验证→提出假说→实验验证→建构模型→修正模型 学生通过归纳、总结，主动获得结构模型的基本内容和特点。 组织学生归纳总结探索细胞膜模型的主要历程，模型建构的基本方法。 课堂小结 今天这节课我们了解了细胞膜结构的探索历程及细胞膜流动镶嵌模型的模型建构，引导学生总结归纳。 归纳总结 1.对生物膜成分和结构的探索历程 时间 科学家 科学实验 假说 19世纪末 欧文顿 用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜 膜是由脂质组成的 20世纪初 从哺乳动物红细胞中分离细胞膜 1925年 荷兰科学家戈特和格伦德尔 从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，面积是细胞膜的2倍 细胞膜中脂质为连续的两层 1959年 罗伯特森 在电镜下看到细胞膜由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成 生物膜为三层静态统一结构 1970年 两位科学家 分别用绿色和红色荧光染料标记两种细胞的蛋白质，并将两细胞融合，发现荧光均匀 细胞膜具有流动性 1972年 辛格和尼克尔森 在新的观察和实验证据基础上 提出流动镶嵌模型 2.模型建构： 实验、推理和想象→提出假说→验验证→提出假说→实验验证→建构模型→修正模型。 四、板书设计 3.1 细胞膜的结构和功能 第2课时 对细胞膜结构的探索和流动镶嵌模型的基本内容 一、对细胞膜结构的探索 二、流动镶嵌模型的基本内容 1.组成成分 2.结构模型 3.基本内容 第 9 页 共 9 页 学科网（北京）股份有限公司 $