第三章 细胞的基本结构
第 1 节 细胞膜的结构和功能
第 1 课时
一、教材分析
（一）教学目标
1.通过分析细胞膜功能，概述细胞膜作为系统边界的功能，认同细胞膜对于细胞这个生命 系统的重要意义。
2.通过分析细胞膜的成分科学探究历程，概述细胞膜的组成成分，感知科学探究过程，发 展科学思维和科学探究的能力。
（二）教学重难点
1.教学重点：
（1）细胞膜的成分和功能。
（2）细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。
2.教学难点：
认同细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。
二、教学过程
教学环节 教 学 活 动 设计意图
导入 利用书本上“ 问题探讨 ”中的台盼蓝染液鉴别动 物细胞是否死亡，创设情境，引导学生思考，导入新 课。 说明 以真实直观的实 验创设情境，引导学生思 考，激发学生学习兴趣。
一、细胞 膜的功能 4.2.1 将细胞与外界环境分隔开 问题 展示原始海洋图，介绍原始海洋景象。由 无生命的化学使向有生命的化学进化，成为能够从环 境中吸收物质能量的原始单细胞生物，最关键的是什 么？（生：出现细胞膜。）由此，可判断细胞膜具有 什么功能？（生：将细胞与外界环境分隔开。） 说明 从生命起源的 角度认识到原始细胞 的形成离不开细胞膜 的出现，并且帮助学生 构建生命起源与细胞 膜形成之间的联系，认 同细胞膜对于细胞这
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细胞膜的意义何在？ 举例类比：将细胞膜类比 国界，将边疆战士寸土必争，维护国界主权，人民才 能安居乐业，学生安心学习。联想细胞膜分隔细胞与 外界环境的意义。（生：维持细胞内部环境的相对稳 定。） 小结 细胞功能之一是将细胞与外界环境分隔 开，维持细胞内部环境的相对稳定。 个生命系统的重要意 义 。类比国界的功能， 既能帮助学生归纳体会 细胞膜的功能及其意义， 达到理解记忆的目的，又 能提升学生的爱国情怀。
4.2.2 控制物质进出细胞 过渡 细胞膜将细胞和外界环境分隔开，是单纯 的隔离作用吗？展示细胞膜控制物质进出细胞图片， 引导学生分析细胞膜控制物质进出细胞的功能。 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”。 哪些物质能进与哪些物质不能进？ 细胞需要的营养物质（水、无机盐、氨基酸、葡 萄糖）可以从外界进入细胞；细胞不需要，或者对细 胞有害的物质不容易进人细胞。 哪些物质能出与哪些物质不能出？ 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（二氧化碳、尿素、多余的水、 无机盐）也要排到细胞外；但是细胞内的核酸等重要 成分却不会流失到细胞外。 当然，细胞膜的控制作用是相对的，环境中一些 对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、病菌也能 侵人细胞，使生物体患病。 小结 细胞膜能控制物质进出细胞，这种控制具 有选择透过性。 说明 细胞膜类比海关 或边防检查站，将细胞膜 控制物质进出细胞类比 边防站进行严格的“检 查” 。同时，通过实例， 引导学生理解膜的控制 作用具有选择透过性。
4.2.3 进行细胞间的信息交流 在多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的， 说明 通过实例，提升推 理分析能力，引导学生概
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它们之间必须保持功能的协调，才能使生物体健康地 生存。这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交 换，也有赖于信息的交流。细胞间信息交流的方式多 种多样。 A.通过信息分子间接交流 细胞分泌的化学物质（如激素），随血液到达全 身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传 递给靶细胞。 B.细胞间直接交流 相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传 递给另一个细胞。例如，精子和卵细胞之间的识别和 结合。 C.经特殊通道交流 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。 小结 多细胞生物体是一个繁忙而有序的细胞 社会。如果没有信息交流，生物体不可能作为一个整 体完成生命活动。细胞间的信息交流这种功能与细胞 膜的结构密切相关。 括细胞膜作为系统边界 所具有的主要功能。加深 对细胞结构与功能相适 应的理解。
二、细胞 膜成分的 探索 过渡 细胞膜的功能是由它的成分和结构决定 的。但细胞膜非常薄，即使在高倍显微镜下依然难以 看清它的真面目。人们对细胞膜化学成分与结构的认 识经历了很长的历程。 科学家为了研究质膜的结构，设计了许多巧妙的 实验。这些实验对于探索质膜的成分和构建质膜的结 构模型具有重要意义。 组织学生认真阅读教材第 42 页思考讨论“对细 胞膜成分的探索 ”四则资料。 说明 结合科学史料和 相关问题，引导学生分析 得出细胞膜的成分。帮助 学生感知科学探究过程， 培养科学思维和科学探 究能力 。据资料设置问 题，以细胞膜的成分发现 史为主线，在教学中采用 互动式教学模式，通过严
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[资料 1] 1895 年，欧文顿（E.Overton)利用 500 多 种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验， 发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：溶于脂质的 物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质不容易透过 细胞膜。据此推测：细胞膜是由脂质组成的。 问题 欧文顿如何得出“细胞膜是由脂质组成的 ”这 一推论？ （提示：根据“相似相溶 ”原理，膜可能是由脂质构 成的） [资料 2] 为了进一步确定细胞膜中脂质成分的类型， 科学家利用卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材 料，并利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备 出纯净的细胞膜，进行化学分析，得知组成细胞膜的 脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 科学家这些实验证明欧文顿的推测是正确的——细 胞膜是由脂质组成的，而且磷脂含量最多。 磷脂分子的一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏 水的尾巴（如下图）。多个磷脂分子在水中总是自发 的形成双分子层。 [资料 3] 1925 年，两位荷兰科学家戈特（E.Gorter) 和格伦德尔（F.Grendel)用丙酮从人的红细胞中提取 脂质，在空气-水界面上将其铺展成单分子层，测得 单分子层的面积约为红细胞表面积的 2 倍。由此他们 推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 （如下图）。 密的逻辑推理，层层深 入，帮助学生探究问题， 引导学生严谨思考，自主 分析，尝试归纳。
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在水中形成的磷脂双分子层的模式图 过渡 科学家初步弄清楚了细胞膜的磷脂分子的排 列形式之后，科学家在研究膜成分的道路上继续前 进。 [资料 4]1935 年，英国学者丹尼利（J.F.Danielli） 和戴维森(H.Davson)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一水界面的表面张力。由 于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，因此丹尼利和戴维森推测细胞膜 除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。 小结 对细胞膜化学组成的研究表明，细胞膜主要由 脂质和蛋白质组成。此外，还有少量的糖类。其中脂 质约占细胞膜总量的 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。蛋 白质在细胞膜行使功能时起重要作用，因此，功能越 复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
总结 总结、归纳
第 7页共 7页第三章细胞的基本结构
第 1 节细胞膜的结构和功能
第 2 课时
1 教材分析
“细胞膜的结构和功能 ”是人教版高中生物必修 1 第三章第一节的内容。第 2 课时主要对“细 胞膜结构的探索历程”以及“流动镶嵌模型的基本内容”进行讲授，它承接第 1 课时“细胞膜的功能” 和“细胞膜成分的探索历程”的内容，是对细胞膜结构和功能的进一步学习。学生通过第2 课时的学 习对细胞膜结构与功能相适应的生物观点的认识更具体化、结构化，并为第四章学习细胞的物质输入 和输出打下基础，具有承上启下的作用。根据本教材的结构和内容，制定了如下教学目标和教学重难 点：
1.1 教学目标
（1）科学思维：分析细胞膜的结构探索历程，结合细胞膜成分的探索历程，建立流动镶嵌模型；
（2）科学探究：“科学方法”栏目中的提出假说；
（3）社会责任：认同科学技术的发展对科学研究及社会进步的积极影响。
1.2 教学重难点
（1）教学重点：流动镶嵌模型的主要内容。
（2）教学难点：对细胞膜结构的探索历程。
2 教学过程
教学环节 教 学 活 动 设计意图
展示目标 展示本节学习目标 明确学习目标
新课导入 （2min） 【回顾旧知并设疑】 上节课通过对细胞膜成分的探索得知细胞膜的组成成 分为脂质、蛋白质，还有少量的糖类。也知道了细胞中的 磷脂分子构成磷脂双分子层。那这些成分是怎样组成细胞 膜的结构的呢？例如蛋白质位于磷脂双分子层的什么位置 呢？ 通过回顾细胞膜 成分的同时不断设疑， 激发学生的学习兴趣 的并加强前后知识的 联系性，对理解结构与 功能相适应的生物观 提前作铺垫。
细胞膜结构的 探索 （8min） 【讲述】 在 20 世纪 40 年代，有学者推测出蛋白质分布在脂质 分子的两边。 【展示】 罗伯特森实验：20 世纪 50 年代电子显微镜诞生。在电 子显微镜下观察蛋白质显得灰暗，磷脂分子显得光亮。 罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的 通过重温科学家 对细胞膜结构历程的 探索，逐步掌握对细胞 膜结构的认识。帮助学 生感知科学探究的过
三层结构。 程，培养科学思维和科 学探究能力。 对科学史中探究 过程的不足进行思考， 利用已有知识进行分 析，感悟科学理论的形 成是不断修正和进步 的过程。 结合细胞膜结构 的探索历程，分析“提 出假说”这一科学方法 对科学探究和科学进 步的作用。 通过习题及时进 行片段巩固。
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蛋白质(暗)
蛋白质(暗)
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提出假说：所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质 三层结构构成的静态统一结构。 【设问】 这个假说有什么不足呢？ 【展示】 细胞的生长和变形虫运动图片：说明细胞膜是可以运 动的！ 【展示】 1970 年人—鼠细胞融合实验过程。 【提问】 根据以上实验结果，你能得出什么结论？ 结论：细胞膜具有一定的流动性。 【展示】 1972 年辛格(S.J.Singer)和尼科尔森 (G.Nicolson) 提出了新的生物膜模型——流动镶嵌模型。 【讲解】 科学方法——提出假说。 【典例 1】 下列关于细胞膜结构探索历程的说法，不正确的是： A.提取哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层 的面积是红细胞表面积的 2 倍，说明细胞膜中的脂质分子 排列为连续的两层 B.罗伯特森的三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋 白质分子在膜中的分布是不均匀的
C.人鼠细胞的融合实验证明了细胞膜的流动性 D.流动镶嵌模型认为构成细胞膜的磷脂分子和大多数 蛋白质分子可以运动
流动镶嵌模型 的基本内容 （7min） 【讲解】 结合模型图讲解流动镶嵌模型的基本内容。 （1）生物膜的基本支架：磷脂双分子层，具有一定的 流动性； （2）蛋白质分子存在形态： 蛋白质分子镶在磷脂双分子层表面、或嵌入其中、或 贯穿在磷脂双分子层，承担着膜的主要功能，大多可以运 动； （3）糖蛋白、糖脂上的糖被还与细胞膜表面的识别和 信息传递有密切关系。 （4）生物膜的结构特点：具有一定的流动性。 因为磷脂双分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。 结合细胞膜结构 模型图，对流动镶嵌模 型的基本内容进行讲 解，从细胞膜成分、结 构与功能之间的关系， 逐步掌握生物膜的结 构与功能，真正体会生 物结构与功能相适应 的观点。
练习 2 【典例 2】 细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙 述错误的是： A.细胞膜的蛋白质分子有物质运输功能 B.磷脂分子构成细胞膜的基本支架 C.细胞膜上有糖被的一面为细胞的外侧 D.细胞膜具有一定的流动性 通过习题及时进 行片段巩固。
总结归纳 （3min） 【讲述】 对细胞膜的主要成分以及流动镶嵌模型的基本内容进 行梳理总结。 梳理知识，巩固知 识。
