3.1 细胞膜的结构和功能（第2课时）-教学设计（表格式）--2025-2026学年高一上学期《生物》（人教版）必修1

3.1细胞膜的结构和功能（第2课时）教案
课题 3.1细胞膜的结构和功能 单元 必修1 学科 生物 年级 高中
教学 目标 科学思维： 1.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。 2.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。 社会责任： 1.利用科学探究的一般步骤理解生物膜结构的科学探索历程，探讨在建立生物膜模型的过程中如何体现结构与功能相适应的观点。 2.理解科学知识的发生与发展过程，认同实验技术在促进科学发展中的作用。
重点 （1）对生物膜结构的探索历程。 （2）生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。
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。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第2课时 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？ 回顾旧知：温习上节课所学知识，再次明确细胞膜的成分。 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 三、对细胞膜结构的探索 探究六：电镜下观察，提出三层静态统一结构模型。 探究七、探究八：新技术手段发现膜蛋白有些平铺，有些镶嵌。 探究九：人鼠细胞融合实验，得出细胞膜具有流动性 一、对细胞膜结构的探究 教师：展示罗伯特森在电镜下观察的细胞膜的“暗-亮-暗”图像，以此引出细胞膜的蛋白质-脂质-蛋白质的静态膜结构模型。并结合生物膜成分比例数据，引导学生分析思考该模型（三明治模型）能解释膜的哪些功能？不能解释哪些功能？ 探究六：资料六 罗伯特森实验 思考：1959年，罗伯特森在电镜下观察细胞膜，他看到了什么？然后大胆地提出磷脂双分子层与蛋白质是怎样结合的？ 1959年，罗伯特森（J.D.Robertsen）在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构。 他结合其他科学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说：所有的细胞膜都是由蛋白质一脂质一蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。他把细胞膜描述为静态的统一结构。 讨论1：罗伯特森提出的蛋白质—脂质—蛋白质的静态结构模型能解释与细胞膜结构有关的大多数生物学现象吗？ 该静态模型是否有缺陷？应如何修正？ 探究七：资料七 补充资料 教师：进一步展示电镜下三层结构和人工脂双层的厚度数据的补充资料，引导学生思考蛋白质和磷脂双分子层之间的关系。 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，测定细胞膜的厚度为7—8nm，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20nm。 讨论2：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。 探究八：资料八 教师：展示并详细阐述冰冻蚀刻技术对膜结构研究的发现。 物理学家采用冰冻蚀刻法在低温下将细胞膜断开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面，发现蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中。 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。 探究九：资料九 人鼠细胞融合实验 教师：展示并详细阐述人鼠细胞融合实验，展示磷脂分子侧向运动示意图，引导学生体验科学家证明蛋白质和磷脂分子运动的探究过程。 思考：1970年，科学家应用什么技术做了人细胞和小鼠细胞的融合实验？观察到什么现象？得出什么结论？ 补充资料：1972年，辛格（S. J. Singer）和尼克尔森（G.Nicolson）根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，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。1972年辛格（S. J. Singer）和尼克尔森（G. Nicolson）总结前人的研究成果，并且在新的观察和实验证据的基础上，提出了新的生物膜模型———流动镶嵌模型，为多数人所接受。 学生阅读教材相关资料，分析得出该模型的优点与不足，讨论回答问题。 能解释蛋白质可以帮助物质运输。不能解释细胞的生长、膜的变形能力等。 学生思考、作答。 暗—亮—暗三层结构 蛋白质—脂质—蛋白质 学生总结细胞膜模型的假说及模型的特点。 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。 小组讨论，回答问题。 讨论1提示：如果细胞膜的静态统一的结构，很难解释细胞的生长、变形虫的变形运动等现象。 师生共同梳理汇总模型的不足之处。 小组讨论，回答问题。 讨论2提示：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。 学生结合教师讲解，对蛋白质在磷脂双分子层中的分布有直观的认识，同时体会到技术对科学家认识膜结构的推动作用。 学生结合教师讲解，思考分析得出结论，并推翻了三明治模型对蛋白质是静态的描述。 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。磷脂分子可以侧向自由移动，蛋白质大多也能运动。 细胞膜具有流动性。 小组继续完善细胞膜的平面模型。 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。 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。
新课讲授 四、流动镶嵌模型的基本内容 教师：引导学生基于以上科学史料的分析，总结辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型的要点，并用该模型解释细胞膜的功能。 教师：展示流动镶嵌模型的模型示意图，引导学生归纳总结模型的基本内容。 引导：流动镶嵌模型是否完美无缺？ 总结：流动镶嵌模型的基本内容。 ①生物膜的基本骨架：磷脂双分子层 ②蛋白质分子存在形态：有镶在表面、嵌入、贯穿三种。 ③在细胞膜外表面，糖类分子与蛋白质结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫做糖被。 讨论并总结流动镶嵌模型的要点，重点阐释镶嵌在膜上的蛋白质于物质运输功能的联系，通过膜的流动性解释细胞的生长、运动、分裂等生命现象。 学生通过归纳、总结，主动获得结构模型的基本内容。 概括流动镶嵌模型的要点。
新课讲授 五、细胞膜的成分结构与功能相适应 教师：展示流动镶嵌模型的具体内容。回扣细胞膜的功能，让学生体会细胞膜的成分与结构是如何与功能相适应的。 思考：纵观科学家对细胞膜成分的探索过程，你对科学探索有什么感悟？ 教师：总结科学方法——提出假说。 1.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。 2.进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。 3.一种假说最终被接受或否定，取决于它能否与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。 学生梳理体会组成细胞膜的分子、分子结构与细胞膜结构与细胞膜功能的关系。 学习科学方法——提出假说。 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 学生通过体验探究，学习“提出假说”的科学方法，培养根据现象证实或证伪的科学思维和科学探究能力，并认同“结构与功能相适应”的观念。 同时体会到科学理论的研究、发展离不开技术的进步；科学是在不断的提出假说，验证假说，在证实和证伪中发展、完善。
拓展延伸 教师：展示脂质体的拓展应用资料，评估学生对所学的理解。 右下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性药物被包在两层磷脂分子之间。 思考： 1.为什么两类药物包裹的位置各不相同？ 2.请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？ 学生根据所学，分析讨论回答相应问题。 通过拓展应用，感受细胞膜在生活健康领域的实际应用，感受基础科学研究与技术的发展为人们生活带来的改变，培养社会责任意识。
课后作业 利用废旧物品制作生物膜模型。 教师：引导学生在课后实践活动中，发掘身边的可利用的废旧物品，进行生物膜模型的构建。提出问题引导学生思考：哪些材料能够更好地体现细胞膜的结构特点？ 学生制作细胞膜模型，体验构建模型的乐趣。直观感受体验细胞膜成分构建膜的空间结构的过程。 通过生物膜模型的制作，锻炼动手能力，体验模型与建模的过程，增加对模型和建模过程的理解，锻炼科学思维能力。
课堂小结 师（总结）：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。
板书 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 三、对细胞膜结构的探索 1.罗伯特森：“三明治”模型认为细胞膜是静态统一的结构； 2.人鼠细胞融合实验：表明细胞膜具有流动性。 四、流动镶嵌模型的基本内容 “镶嵌”：蛋白质 “流动性”：磷脂和蛋白质 糖蛋白：也叫糖被，与细胞识别、细胞间的信息传递有关。 五、细胞膜的成分结构与功能相适应
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