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2019-2020年人教版高中生物必修1 3-1細胞膜-系統(tǒng)的邊界 教案1 教學目標 1．知識目標 （1）簡述細胞膜的成分及結構和功能特點。 （2）舉例說出細胞膜的功能。 教學重難點 1.教學重點 （1） 細胞膜的成分和功能 （2） 細胞膜對于細胞這個生命系統(tǒng)的重要意義 2.教學難點 （1） 用哺乳動物紅細胞制備細胞膜的方法。 （2） 細胞膜對于細胞這個生命系統(tǒng)的重要意義。 課前準備 安排學生預習教材40頁到43頁。 教學過程 教學內容 教師行為 學生行為 設計意圖 導 入 本 章 1min 著名的生物學家翟中和院士說“我確信哪怕一個最簡單的細胞，也比迄今為止設計出的任何智能電腦更精巧！”為什么一個細胞會比智能電腦更精巧呢？細胞到底有什么精巧之處？它的精巧會不會與其結構有關呢？今天我們就來學習第三章——細胞的基本結構。 產(chǎn)生疑問的同時形成學習和探討新知識的興趣。 引用名言，激發(fā)學生的興趣和求知欲 引 入 本 節(jié) 內 容 3min 同學們都知道我國的地圖像一只雄雞，這只雄雞是靠什么來圈定的呢？那就是邊界。邊界對于一個系統(tǒng)來說是至關重要的，細胞作為一個生命系統(tǒng)，它有沒有邊界呢？請看材料一，科學家用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質注入變形蟲體內,伊紅很快擴散到整個細胞,卻不能逸出細胞。 【學生討論】伊紅為什么不會逸出細胞？此實驗說明了什么？ 分析材料可知，細胞也有邊界，它的邊界就是這堂課我們要學習的內容————細胞膜。 學生閱讀材料并進行思考，嘗試回答問題，從而感知細胞邊界的存在。 創(chuàng)設問題情境引導學生思考和猜測 一、 體 驗 細 胞 膜 的 制 備 方 法 13min 現(xiàn)在我們知道細胞膜是系統(tǒng)的邊界了，但它由哪些物質組成、具有什么功能呢？我們還是一無所知，也就是說我們需要研究細胞膜，拿什么來研究呢？首先就來學習細胞膜的制備。 1.實驗材料： 對于一個實驗來說，合適的實驗材料是實驗成功的關鍵。以下幾種材料：哺乳動物成熟的紅細胞、高等動物細胞、高等植物細胞、細菌細胞。 【學生討論】選擇哪種材料制備細胞膜？為什么？ 結合學生的回答進一步補充，高等動物細胞、高等植物細胞有細胞核以及復雜的細胞器，植物細胞還有細胞壁。細菌細胞屬于原核還是真核?。吭?，那它沒有真正的細胞核，也沒有核糖體以外的細胞器，但是，它最外面有一層細胞壁。用這些材料來制備細胞膜是很困難的，因此，選材應遵循的原則：①無細胞壁②無細胞核③無眾多的細胞器。哺乳動物成熟紅細胞為什么滿足這些條件呢？因為它的主要功能是通過血紅蛋白來運輸氧，所以在發(fā)育過程中，它的細胞核和細胞器等逐漸退化并排出，為血紅蛋白騰出更多的空間。 【提問】雞血紅細胞行不行?。繛槭裁?？ 對，雞不屬于哺乳動物。 2.實驗原理： 【提問】有了實驗材料，接下來要怎么操作呢？用針扎破細胞行不行？用鑷子把細胞膜剝下來可以嗎？為什么？ 細胞內的物質是有一定濃度的，把細胞放在清水里，水就會滲進細胞，細胞吸水多了會怎么樣呢？就好像吹氣球，越吹越大，然后就怎么樣??？會漲破。所以，實驗原理就是細胞的吸水漲破。結合教材41頁的圖片來理解。【提問】第一副正常紅細胞是什么形狀??？同學們都很善于觀察啊，紅細胞是兩面略凹的圓餅形。第二幅圖是吸水后的紅細胞，什么形狀呢？第三幅圖就是吸水漲破的紅細胞，可以看見細胞內容物流出來了。 3.制備細胞膜的步驟： 給大家2min時間自己閱讀課本上P41的方法步驟和2副光鏡下的照片，體會制備細胞膜的方法。注意顯微鏡的使用方法和注意事項。 大家再看看41頁上的兩張光鏡照片，注意，那一整個黃色的圓圈是你觀察的視野，紅細胞是視野里的小圓圈?！咎釂枴坑袥]有同學告訴我兩幅圖的區(qū)別？很好，圖二顯示一部分細胞吸水漲破了，小黑點就是漲破后的細胞不會反光而造成的。 【學生討論】顯微鏡下可以觀察到細胞膜了，但是如果這個實驗是在試管中完成的，細胞破裂后，細胞膜和細胞質混合著，還需要用什么方法才能獲得較純凈的細胞膜？ 細胞膜和細胞質中的其他結構密度不一樣。如果有條件的話，可以用不同轉速離心的方法來將它們分離開來。有同學提到過濾，還有一種方法叫凝膠過濾，也是可以的。 思考幾種實驗材料，比較和初步分析，選擇一種實驗材料，并嘗試說出原因。 結合自己的思考，從老師的講解中作出比較，思考為什么哺乳動物紅細胞可以作為實驗材料？通過思考并結合老師的講解，了解紅細胞滿足選材原則的根本原因。 學生答不行，因為它不是哺乳動物。 學生齊聲回答不可以?；卮鹄蠋煹膯栴}，因為細胞太小了。 結合老師的比喻，氣球不斷吹會漲破，細胞也會漲破。 學生回答呈面窩狀。 學生答球形。 閱讀教材 看書，觀察圖片，對比。學生回答第二幅圖里面有小黑點。 思考與討論 學生回答蒸餾、萃取、過濾等等。 思考并聽講 體會實驗材料的正確選擇對于科學研究的重要性，提高學生科學研究素養(yǎng)。 培養(yǎng)學生的想象力，引導學生思考實驗的原理。通過類比，幫助學生理解。 通過問題和討論，引導學生主動思考問題，產(chǎn)生對實驗的興趣，培養(yǎng)大膽創(chuàng)新的思想。 二、 細 胞 膜 的 成 分 8min 通過上述的實驗，我們已經(jīng)制備了較純凈的細胞膜，現(xiàn)在，我們就來研究細胞膜的成分。首先，我們一起看看科學家們的研究歷程。有科學家做過這樣的實驗，用脂質溶劑去溶解細胞膜，發(fā)現(xiàn)細胞膜被溶解了，脂質分子進入到溶劑中。在化學上有一個理論叫相似相溶，意思是說結構成分相似的物質可以相互混溶。 【學生討論】你從以上實驗中能得出什么結論？并說明理由。 也就是說細胞膜里含有脂質。大家課后可以結合材料二（①1859年，歐文頓選用500多種化學物質對植物細胞膜的通透性進行了上萬次的研究。發(fā)現(xiàn)凡是易溶于脂質的物質，也容易穿過膜，反之，不易溶于脂質的物質，就不容易穿過膜。②1897年，Crijins和Hedin用紅細胞做實驗，同樣也證明分子的通透性與其在脂質中的溶解度有關,且溶解度越大越容易通過。）再看一看。 那是不是細胞膜里就只有脂質一種物質呢？科學家又做了這樣的實驗，請看材料三，科學家對細胞膜化學成分深層分析發(fā)現(xiàn)，細胞膜會被蛋白酶分解。（提示：蛋白酶是生物體內普遍存在的只對蛋白質分解起催化作用的物質） 【學生討論】你從以上實驗中能得出什么結論？ 很好，實驗證明了細胞膜含有蛋白質，如果讓你設計一個實驗來證明蛋白質的存在，怎么做？雙縮脲試劑使用有什么要求？ 上述科學實驗的研究發(fā)現(xiàn)，細胞膜主要是由脂質和蛋白質組成，此外，還有少量糖類。脂質約占50%，蛋白質約占40%，糖類約占2%-10%。 其中脂質以磷脂含量最為豐富，蛋白質在細胞膜形使功能時起到重要作用，功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數(shù)量越多。那老師現(xiàn)在問你們，不同功能的細胞膜，它的蛋白質種類和數(shù)量一樣嗎？對，不一樣。 思考并討論。 學生回答細胞膜里含有脂質。 學生回答細胞膜里含有蛋白質。 學生回答用雙縮鳥試劑，紫色反應。先A后B。 學生回答不一樣。 結合材料培養(yǎng)學生分析和獲取知識信息的能力，引導學生主動探討，與尋求科學知識。 三、 細 胞 膜 的 功 能 10min 到這里，我們已經(jīng)一步一步地揭開了細胞膜的神秘面紗。細胞膜可以作為一個細胞系統(tǒng)的邊界，它到底有哪些功能呢？ 1.將細胞與外界環(huán)境分隔開 我們可以把細胞膜形象地比喻為學校的圍欄，把外面的喧囂隔開了，讓你們在一個安靜舒適的環(huán)境下學習和生活。細胞膜將細胞與外界環(huán)境隔開，對于原始生命有著重要意義，它保障了細胞內部環(huán)境的相對穩(wěn)定。所以，從進化上講，膜的出現(xiàn)是生命起源過程中一個非常重要的階段。 2.控制物質進出細胞 第一個功能同學們理解了嗎？那你們現(xiàn)在想想海關或邊防檢查站等，對于進出口的人和物品是不是都要進行嚴密的把關和檢查??？違禁物品、毒品等能不能入境？有校牌能進，沒有的能不能進來啊？細胞膜控制物質進出也是一樣的道理，細胞需要的營養(yǎng)物質可以進入，不需要或者有害的絕不通融，細胞內的代謝廢物和一些分泌物也會及時排除去。這個功能與細胞膜的選擇透過性是相適應的，關于細胞膜的結構和性質后期我們會詳細學習。估計有同學會想，既然細胞膜能夠控制有害物質的進出，我們是不是就不會生病了呢？當然不是，大家記住細胞膜這個功能是有相對性的，有害物質比較不容易進入細胞，但不表示不能，有些病菌、病毒也可以侵入細胞，使生物體患病。 3.進行細胞間的信息交流 在日常生活中，大家都是通過哪些途徑和別人交流的??？其實，細胞和細胞之間也有它們的秘密語言，它們也有交流。細胞膜就是細胞間交流的“信號轉換站”，大家請看42頁圖3-2，第一幅圖表示內分泌細胞分泌激素，經(jīng)過血管的運輸，激素到達靶細胞外面與靶細胞表面的受體蛋白結合。細胞表面的受體蛋白就存在于細胞膜上，所以是細胞膜把信號傳遞給了靶細胞。內分泌細胞就是發(fā)出信號的細胞，激素就是信號分子，除了激素，一些抗體和神經(jīng)信號等也可以作為信號分子被傳遞。靶細胞就是接受信號分子的細胞。受體是細胞膜表面的識別信號分子的物質，本質是蛋白質。這里可以把內分泌細胞比喻為淘寶上的賣家，激素是你買的東西，賣家發(fā)貨后，物流公司把你的東西送到目的地，然后就需要你核查信息才能簽收。這樣一個過程完成了具有一定距離的細胞間的信息傳遞。第二幅圖表示相鄰細胞之間通過接觸來傳遞信息，接觸后細胞膜會相互識別比如精子和卵細胞的結合。別看青蛙和蟾蜍長得像，自然環(huán)境中，青蛙的精子會與蟾蜍的卵細胞結合嗎？第三幅圖表示相鄰細胞之間形成通道，攜帶信息的物質通過通道傳遞到另一個細胞。這種信息交流方式也不通過直接接觸，打個比喻，通道就好像電話線，相鄰的同學可以通過打電話，讓信息從電話線一頭傳到另一頭。如圖上的細胞間的絲狀物，是高等植物細胞形成的信號通道，叫做胞間連絲?，F(xiàn)在，問大家一個問題，細胞間的信息交流是不是非要接觸??？ 上述只是細胞膜的一些基本功能，它還有免疫等功能后面會慢慢學習。有興趣的同學可以自己查資料。 聽講并且結合老師的比喻理解細胞的功能 回答理解了。 沒有校牌不能進。結合老師的比喻理解細胞膜的功能。 回答問題，打電話、發(fā)信息、微博、聊QQ、電子郵件等等 學生回答不會。 學生回答不是的。 通過形象的比喻，幫助學生理解和記憶細胞膜的功能。培養(yǎng)學生聯(lián)系生活來學習的能力。 復雜的問題簡單化，抽象的具體化，幫助學生理解。 四、 細 胞 壁 2min 【提問】前面我們?yōu)槭裁床贿x擇植物細胞作為實驗材料??？ 對，因為植物細胞具有細胞壁，它的化學成分是纖維素和果膠，對植物細胞有支持和保護作用。另外，細菌也有細胞壁，但成分是肽聚糖。 既然植物細胞有細胞壁，為什么植物細胞不把細胞壁作為它系統(tǒng)的邊界呢？主要是因為細胞壁不具備細胞膜那樣的功能，不能控制物質進出，不能進行信息交流。細胞壁的性質是全透性。 學生回答因為它有細胞壁和細胞核以及細胞器。 學生思考?；卮饐栴}。 照應前文，幫助學生融會貫通。引導學生主動發(fā)問和思考。 五、 課后檢查3min 回答課后練習。完成《世紀金榜》自主演練和課后鞏固。 復習鞏固。 六、 板 書 設 計 第一節(jié) 細胞膜————系統(tǒng)的邊界 一、制備細胞膜 材料：哺乳動物成熟紅細胞 原理：吸水漲破 二、細胞膜的成分 脂質 約50% 蛋白質 約40% 糖類 約2%-10% 三、細胞膜的功能 1.將細胞與外界環(huán)境隔開 2.控制物質進出細 胞 3.進行細胞間的信息交流 四、細胞壁 成分：纖維素和果膠 作用：支持和保護