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1、
2022年高中生物《細胞膜的結(jié)構(gòu)與功能》教案1 中圖版必修1
一、知識結(jié)構(gòu)
細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能
細胞膜的分子結(jié)構(gòu)
細胞膜的主要功能
自由擴散
主動運輸
二、教學(xué)目標(biāo)
(1)細胞膜的分子結(jié)構(gòu)(D:應(yīng)用)。
(2)細胞膜的主要功能(D:應(yīng)用)。
三、重點、難點
(1)重點:①細胞膜的分子結(jié)構(gòu);②細胞膜的主要功能。
(2)難點:細胞膜內(nèi)外物質(zhì)交換的主動運輸方式。
四、教學(xué)程序
在初中階段的學(xué)習(xí)中,我們學(xué)習(xí)了植物和動物的細胞結(jié)構(gòu)。請同學(xué)們回顧一下,植物細胞和動物細胞各有哪些結(jié)構(gòu)?(對這一問題,學(xué)生基本上可以回答正確。)現(xiàn)在我們又要學(xué)習(xí)細胞的結(jié)構(gòu)和功能,高中階段學(xué)習(xí)的細胞
2、結(jié)構(gòu)和功能是學(xué)習(xí)細胞的亞顯微結(jié)構(gòu),亞顯微結(jié)構(gòu)是指在電子顯微鏡下觀察到的微小結(jié)構(gòu),觀察到的結(jié)構(gòu)直徑在0.2mm以下。這樣我們可以看到細胞膜的結(jié)構(gòu)組成,可以看到細胞質(zhì)和細胞核中還有許多具有一定結(jié)構(gòu)特征的物體,它們都有自己的生理功能。(展示動、植物細胞的亞顯微結(jié)構(gòu)示意圖像,簡單介紹圖像中結(jié)構(gòu)。)
從動、植物細胞的亞顯微結(jié)構(gòu)可以觀察到,動、植物細胞結(jié)構(gòu)不盡相同,它們有哪些不同?(引導(dǎo)學(xué)生觀察動、植物細胞亞星微結(jié)構(gòu)圖,回答問題。)
在植物細胞最外層有一層細胞壁:它的化學(xué)成份主要是纖維素和果膠,對于物質(zhì)的通透屬于全透性的;它的主要功能是具有支持和保護的作用。
動、植物細胞外都有一層細胞膜:細胞借
3、以細胞膜和外界環(huán)境分開,使細胞內(nèi)部環(huán)境保持相對穩(wěn)定。細胞膜有什么樣的分子結(jié)構(gòu),它有什么生理功能呢?這是本次課學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。
一、細胞膜的分子結(jié)構(gòu)
經(jīng)科學(xué)家研究分析,細胞膜是由蛋白質(zhì)和磷脂分子組成。磷脂分子具有一個環(huán)狀的頭部和兩條長鏈組成的尾部。(展示一個磷脂分子的結(jié)構(gòu)簡圖,說明親水的環(huán)狀端和疏水的長鏈端。)
由于一個磷脂分子具有親水端和疏水端,這樣使磷脂分子在水溶液中能形成磷脂雙分子層。磷脂雙分子層的外側(cè)(上、下或左右)為環(huán)狀的親水端,中間為兩長鏈的疏水端。
磷脂雙分子層組成細胞膜的中層,形成細胞膜的基本骨架,磷脂雙分子層的兩側(cè)布滿蛋白質(zhì)分子,有的蛋白質(zhì)游離表面,有的蛋白質(zhì)鑲嵌在
4、磷脂雙分子層之中,有的蛋白質(zhì)貫穿磷脂分子的雙分子層。(展示細胞膜的分子結(jié)構(gòu)示意圖像。)
科學(xué)家曾經(jīng)做過一個人體細胞的融合實驗:他將人體的某種細胞進行離體培養(yǎng),再將紅色螢光染料和綠色螢光染料分別對兩個細胞染色,一個細胞染上紅色,另一個細胞染上綠色。再用滅活的病毒(仙臺病毒)來影響這兩個細胞,使這兩個細胞發(fā)生融合。在顯微鏡下觀察其融合的過程,發(fā)現(xiàn)融合初期,細胞一邊為紅色,另一邊為綠色,40min后觀察發(fā)現(xiàn)紅、綠細胞膜相互滲透,形成紅、綠相間斑馬狀;再過40min后觀察,發(fā)現(xiàn)細胞膜上紅、綠較均勻分布。
這個實驗充分說明細胞膜是可以流動的,組成細胞膜的蛋白質(zhì)分子和磷脂分子都在不斷的變化,這是細
5、胞膜的結(jié)構(gòu)特點:具有一定的流動性。
細胞膜的這一結(jié)構(gòu)特點,對完成細胞膜的生理功能有重要作用。
在細胞膜的外表面還有一些多糖分子和細胞膜上蛋白質(zhì)結(jié)合的糖蛋白,稱為糖被。
請同學(xué)們思考細胞膜有什么生理功能(估計學(xué)生會回答具有保護的作用,這時應(yīng)用過去學(xué)習(xí)過的知識,例如草履蟲皮膜有什么作用,啟發(fā)學(xué)生回答細胞膜具有控制物質(zhì)交換的作用等。)
二、細胞膜的生理功能
細胞膜是具有許多重要功能的結(jié)構(gòu),這些功能可以歸納成兩個大方面:一具有保護的功能,包括保護、支持、識別、免疫;二是具有控制物質(zhì)進出細胞的功能,包括吸收、分泌、排泄。
我們常說的新陳代謝是指生物體與外界交換物質(zhì)和能量,以及生物體內(nèi)的物
6、質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換。細胞膜控制物質(zhì)進出細胞就是一種新陳代謝現(xiàn)象,所以,細胞膜的這一功能是其最重要的功能。
細胞膜完成控制物質(zhì)進出的方式很多,有自由擴散、協(xié)助擴散、主動運輸、內(nèi)吞作用、外排作用等,其中常見的、最重要的方式是自由擴散和主動運輸。
自由擴散這種物質(zhì)轉(zhuǎn)運的方式是根據(jù)物理擴散作用的原理進行的,被選擇的物質(zhì)從高濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運到低濃度的一側(cè),按濃度梯度的大小進行,這種轉(zhuǎn)運方式不需要消耗新陳代謝時產(chǎn)生的能量。屬于自由擴散這種方法轉(zhuǎn)運的物質(zhì)有氧氣、二氧化碳、甘油、乙醇等物質(zhì)。(展示:物質(zhì)出入膜示意圖)
主動運輸是細胞轉(zhuǎn)運物質(zhì)的重要方式,被選擇物質(zhì)從低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運到高濃度一側(cè),轉(zhuǎn)運的過程中,需要
7、消耗細胞新陳代謝時產(chǎn)生的能量、同時還需要載體蛋白的協(xié)助、載體蛋白就是細胞膜上的一種蛋白質(zhì),它具有特異性,一種載體蛋白只能協(xié)助一種被選擇的轉(zhuǎn)運物質(zhì)轉(zhuǎn)運。
在細胞的生命活動過程中,主動運輸起了重要作用,它使細胞能主動地向外界吸收被選擇的物質(zhì),以供生命活動需要用。例如海水中碘的含量比海帶細胞中碘的含量要低得多,但海帶細胞能不斷從海水中吸收碘,以供生命活動所需。同樣細胞也能利用主動運輸把新陳代謝產(chǎn)物排出細胞外。(展示:物質(zhì)出入膜示意圖)葡萄糖、氨基酸、被選擇的離子均以主動運輸?shù)姆绞竭M行轉(zhuǎn)運。
從細胞膜轉(zhuǎn)運物質(zhì)進出細胞的方式來分析,不是任何一種物質(zhì)都能通過細胞膜,這表現(xiàn)細胞膜對物質(zhì)的通過具有選擇
8、性,它允許水分子自由通過,被選擇的離子、小分子可以通過,不被選擇的離子、小分子以及大分子均不能通過細胞膜,這是細胞膜的一個極為重要的生理特性,為此,細胞膜是一種選擇透過性膜,這對細胞維持正常的生命活動起了重要的作用。
(請同學(xué)們思考人所吃的食物必須經(jīng)消化系統(tǒng)的消化以后才能被小腸絨毛細胞吸收,這是為什么?)
三、總結(jié)
蛋白質(zhì)和磷脂分子是組成細胞膜的主要化合物,磷脂分子形成磷脂雙分子層,存在于細胞膜的中間,磷脂雙分子層的兩側(cè)有蛋白質(zhì)分子,有的蛋白質(zhì)游離在磷脂雙分子的表面,有的嵌入磷脂雙分子層之間,有的貫穿磷脂雙分子層。細胞膜的分子結(jié)構(gòu)具有一定的流動性,這對于完成細胞的生理作用有重要的意義。在
9、細胞的亞顯微結(jié)構(gòu)中還有許多結(jié)構(gòu)具有膜結(jié)構(gòu),這些膜結(jié)構(gòu)和細胞膜的結(jié)構(gòu)形式完全一樣,組成了細胞內(nèi)的生物膜系統(tǒng)。
細胞膜是一種多功能的結(jié)構(gòu),它具有保護的功能(包括識別、免疫等),還有控制物質(zhì)進出細胞的功能??刂莆锿ㄟ^細胞膜的方式主要有自由擴散和主動運輸。自由擴散和主動運輸?shù)膮^(qū)別可歸納成下表內(nèi)容。
項目
自由擴散
主動運輸
細胞膜兩側(cè)物質(zhì)濃度
高濃度一側(cè)到低濃度一側(cè)
低濃度一側(cè)到高濃度一側(cè)
是否需要載體蛋白
不需要載體
需要載體協(xié)助
是否消耗細胞內(nèi)的能量
不消耗細胞內(nèi)能量
需要消耗細胞內(nèi)的能量
代表物質(zhì)
氧氣、二氧化碳甘油、乙醇、
氨基酸、葡萄糖、各種被選擇的離子
五
10、、布置作業(yè)
教材P25一、填充題:1、2;/二、選擇題:1、2;/三、填表。
六、板書設(shè)計
板書設(shè)計
一、細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能
(一)細胞膜的分子結(jié)構(gòu)
1.組成細胞的化學(xué)成分
蛋白質(zhì)分子和磷脂分子
2.細胞膜的分子結(jié)構(gòu)
(1)磷脂雙分子層:位于膜的中層,形成膜的基本支架;
(2)蛋白質(zhì)分子:位于磷脂雙分子層的兩側(cè),或游離表面,或鑲嵌或貫穿磷脂雙分子層之中
3.細胞膜的結(jié)構(gòu)特點 具有一定的流動性。
(二)細胞膜的生理功能
1.具有保護作用
(1)保護支持細胞;
(2)識別作用;
(3)免疫作用。
2.控制物質(zhì)進出細胞:控制細胞的物質(zhì)交換。包括吸收、分泌、排泄。
(1)細胞膜控制物質(zhì)進出細胞的主要方式:
a.自由擴散:由高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)擴散,不需載體和不消耗細胞內(nèi)的能量。如O2、CO2、甘油、乙醇等。
b.主動運輸:由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運,需載體協(xié)助和需要消耗細胞內(nèi)的能量。如氨基酸、葡萄糖、被選擇吸收的離子和小分子等。
(2)細胞膜的生理特性:選擇透過性。水分子自由通過,被選擇的小分子、離子可以通過,不被選擇的離子、小分子以及大分子不能通過。