新教材人教版必修第一册 3.1 细胞膜的结构和功能 教案（Word版）

第三章 细胞的基本结构
第一节 细胞核的结构和功能
学习目标\教学目标
1.通过观察、分析细胞膜的功能，概述细胞膜作为系统边界的功能。
2.通过分析细胞膜结构模型建立的历程及其他资料，能基于事实和证据进行推理、论证，提出或否定假说（或模型），感悟科学在质疑与创新中不断发展。
3.阐述细胞的流动镶嵌模型。
教学重点
1.细胞膜的功能。
2.科学家对细胞膜结构的探索历程。
3.细胞膜的流动镶嵌模型的相关内容。
教学难点
细胞膜的流动镶嵌模型。
教学方法
讲授、演示、视频播放、小组讨论。
教学过程
【新课导入：情景设置，导入新课】
观看视频《人体活细胞内的旅途》，通过热点问题激发学生的学习兴趣。
【新课讲授】
小组讨论，问题探究：以问题驱动应用所学知识，通过分析和综合，抽象、概括生物学特征，概述生物学现象和概念。（展示探究问题，死细胞和活细胞被台盼蓝染液染色后显微镜下图片）
鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。
1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
提示：正常的活细胞，胞膜结构完整，能够排斥台昐蓝，使之不能够进入胞内；而丧失活性或细胞膜不完整的细胞，胞膜的通透性增加，可被台盼蓝染成蓝色。通常认为细胞膜完整性丧失，即可认为细胞已经死亡。因此，借助台盼蓝染色可以非常简便、快速地区分活细胞和死细胞。
2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？
提示：细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。
细胞膜的功能
（展示图片，培养学生分析问题，推理判断能力）
1.将细胞与外界坏境分隔开（展示推测的原始海洋景观图和草履虫图片）
2.控制物质进出细胞（展示物质进出细胞图解）
3.进行细胞间的信息交流（图片展示物质传递，接触传递和通道传递图解）
（1）物质传递（远距离调控）
内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素），通过血液到达全身各处， 与靶细胞膜表面的受体结合，将信号分子传递给靶细胞。
强调：受体的本质是蛋白质。
（2）接触传递
相邻两个细胞的细胞膜直接接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如精卵细胞的结合。
（3）通道传递
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。
知识点梳理：细胞膜的功能。
二、探索细胞膜结构的成分
分析资料，小组讨论，问题探究，提高学生分析推理能力。
资料1：1895年，科学家欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不溶于穿过细胞膜。
提出问题：最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过膜成分的提取和检测？
提示：从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。
资料2：20世纪初科学家利用哺乳动物的红细胞，制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。化学分析表明：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
提出问题：为什么选择红细胞作为实验材料？
提示：正常成熟的哺乳动物红细胞没有细胞核，也没有高尔基体和线粒体等细胞器，但它仍具有代谢功能。
资料3：1917年，科学家朗缪尔把溶有膜脂的挥发性溶剂倾倒在水面上，溶剂挥发掉，而脂类分子可在水面上铺开成一层，并且测出脂分子的极性一端被吸附在水分子上，而非极性一端直立在水面上（图片展示）
提出问题：朗缪尔实验说明组成细胞膜的磷脂在结构上有何特点？
提示：极性头部和非极性尾部。
资料4：1925年，两位荷兰科学家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，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。
提出问题：根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气一水界面上铺展成单分子层
提示：磷脂分子的“头部”亲水，尾部疏水，所以在水一空气的界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，“尾部”则朝向空气的一面。
小组讨论，问题探究，提高学生分析推理能力。
1.磷脂分子在空气-水界面是如下排列（图片展示）
2.细胞膜的两侧都有水存在，那么细胞膜中的磷脂分子又是怎样排布的呢？
提示：亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水。
3.为什么磷脂分子在细胞膜 是形成双分子层，你如何解释这一现象
提示：因为细胞膜的两侧都有水存在，而磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”， 磷脂分子的尾部相对排列在内侧，头部则分别朝向两侧水的环境，形成磷脂双分子层。
4.如果将磷脂分子置于水—苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布
提示：如果将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，磷脂的头部将与水接触，尾部与苯接触，磷脂分子分布成单层。
资料5：1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。
提出问题：丹尼利和戴维森发现了什么？得到怎样的推论？
提示：推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
资料6：
提出问题：请概述细胞膜的成分组成？
提示：细胞膜的组成成分包括脂质（又包括磷脂和胆固醇），蛋白质和糖类。
三、探索细胞膜的结构
资料：1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
提问：罗伯特森对细胞膜模型提出怎样的假说？（展示细胞膜模型图片）
提示：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构。
提问：罗伯特森的假说能解释膜的哪些功能？不能解释哪些功能？（展示细胞分裂和吞噬细胞吞噬细菌图片）
提示：无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动。把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。
资料：1970年，科学家用发绿色荧光的燃料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将两个细胞融合。
提问：人鼠细胞融合实验，得出的结论是什么？
提示：膜上蛋白质可以运动，细胞膜具有一定的流动性
观看视频《流动镶嵌模型的基本内容》：培养学生获取信息能力及概括分析能力。
学生观看视频后，结合资料分析和教材内容，概括细胞膜结构模型的探索过程。
时间：1972年
人物：辛格和尼科尔森
提出假说：细胞膜的流动镶嵌模型。
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___________知识和信息_______________某一生物学问题的一种假说，再用__________________________对已建立的假说进行____________________。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的____________________相吻合。
知识点梳理：巩固上述所学，提高学生概括分析能力。（学生完成空白处内容的填写）
1.成分：磷脂、蛋白质、糖类
2.结构模型（1）磷脂双分子层
地位：_________________________
特点：_________________________
（2）蛋白质分子有的____________磷脂双分子层表面，有的部分或全部__________磷脂双分子层中，有的____________整个磷脂双分子层。大多数蛋白质分子也是可以__________的。
（3）在细胞膜的外表有一层________，叫糖被。与___________、_______________有关。
3.细胞膜的特点：结构特点是细胞膜具有一定的流动性；功能特点是细胞膜具有一定的选择透过性。
四、课堂练习
1.用台盼蓝染色，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不着色。该实验所利用的细胞膜的功能是（　 ）
A.进行细胞间的信息交流 B.保护细胞内部结构
C.流动性 D.选择透过性
提示：用台盼蓝染色，台盼蓝为细胞不需要的物质，活细胞不吸收，死细胞的细胞膜丧失了选择透过性，台盼蓝进入细胞，细胞才会被染成蓝色，所以该实验所利用的是细胞膜的选择透过性。
2.人体内小肠绒毛上皮细胞和口腔上皮细胞在细胞膜上的不同主要体现在（　 ）
A.糖类的含量及种类不同 B.蛋白质的含量及种类不同
C.脂质的含量及种类不同 D.结构模型不同
提示：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，题述两种细胞的细胞膜上的不同主要体现在蛋白质的含量及种类不同，B正确。
3.利用冷冻蚀刻技术处理细胞膜，并用电镜观察，将观察结果绘制成图。下列有关说法错误的是（　 ）
A.BS侧表示细胞膜的外侧
B.BF侧和PF侧都是亲水侧
C.图中蛋白质的分布是不对称的
D.该图表明细胞膜的基本支架是磷脂双分子层
提示：有糖蛋白的一侧（BS侧）表示细胞膜的外侧，A正确；磷脂分子的头部（BS、PS侧）是亲水的，尾部（BF、PF侧）是疏水的，B错误；据图可以看出，蛋白质分子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，其分布是不对称的，C正确；图示为细胞膜的流动镶嵌模型，其中构成细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，D正确。
板书设计
第一节 细胞膜的基本结构
一、细胞膜的功能
二、对生物膜结构的探索历程
三、流动镶嵌模型的基本内容