新人教版生物高中必修一3.1-细胞膜——系统的边界-教案

第三章
细胞的基本结构
第1节
细胞膜——系统的边界
[教学目标]
1．知识目标：简述细胞膜的成分和功能，解释细胞膜在维持细胞结构和功能中的重要作用。
2．能力目标：进行用哺乳动物红细胞制备细胞膜的实验，体验制备细胞膜的方法。
3．情感目标：认同细胞膜作为系统的边界，对于细胞这个生命系统的重要意义。
［教学重点］
１．细胞膜的成分和功能
２．理解细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义
［教学难点］
１．用哺乳动物红细胞制备细胞膜的方法
２．理解细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义
［教学过程］
引入
问题：
1、大家在小的时候有没有玩过肥皂泡，肥皂泡是怎样的？
气泡是光亮的，里面只有空气。
2、细胞是不是也跟肥皂泡一样很简单？
细胞具有细胞膜、细胞核和细胞质，而且是一个立体的结构，在显微镜下，通过调节焦距可以观察到细胞的不同层面。
3、大家身体最外层是什么器官呢？如果它破了，我们会怎样？
皮肤，会痛，很容易受细菌的感染。
人体有皮肤可以保护自身，与外界相隔开。
那么，细胞的边界是什么呢？
细胞膜
我们今天就开始学习细胞的基本结构，首先是细胞膜：
板书：细胞膜——系统的边界
问题：光学显微镜下能否看见细胞膜？
光学显微镜下不能看见细胞膜，但是能够观察到细胞与外界环境之间是有界限的。
科学家在电子显微镜诞生之后，用它清晰地观察到了细胞膜；但在此之前，已经能够确定细胞膜的存在了。
依据的实验事实主要有：
1.用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能很快逸出细胞。
2.在光学显微镜下看到，用微针触碰细胞表面时，细胞表面有弹性，可以伸展；用微针插入细胞内，细胞表面有一层结构被刺破；如果细胞表面结构受损面过大，细胞会死亡。
3.鸡蛋的卵黄部分就是一个细胞，轻轻碰触完整的卵黄表面，可以感受到它有弹性，用尖锐的物体挑破它，黄色的浆液就流散出来。也就是说，那层包裹着黄色浆液的透明薄膜就是细胞膜了
细胞膜作为细胞的边界，它化学成分与功能和细胞的稳定性密切相关，而我们要研究细胞膜的化学组成，首先要把细胞膜与细胞的其他成分分离开，下面我们就结合实验，体验一下细胞膜的制备：
板书：一、实验：制备细胞膜
对于一个实验来说，合适的实验材料是实验成功的关键。
板书：1、选材
请从下面细胞中选出符合研究细胞膜的细胞，并说明理由
讨论：上述图中分别是什么细胞？
高等植物细胞、红细胞、肌细胞
问题：哪一种细胞比较适合提取细胞膜呢？请尝试说出原因？
学生讨论后确定：红细胞。原因是没有细胞壁，没有细胞核和众多的细胞器。
让学生阅读课本P41旁栏相关信息：对红细胞有特殊要求吗？鸡红细胞可以吗？
哺乳动物成熟的红细胞。鸡的红细胞不行，因为鸡属于鸟类，不是哺乳动物。
哺乳动物成熟的红细胞没有细胞壁；细胞内没有细胞核和其它众多的细胞器，可以避免其它膜的干扰（让学生在课本中画出来）。
板书：
1、选材：哺乳动物成熟的红细胞
2、原因：哺乳动物成熟的红细胞没有细胞壁；细胞内没有细胞核和其它众多的细胞器
那么如何利用红细胞获取细胞膜呢？用镊子撕去行吗？用针刺破可以吗？你有什么方法呢？
板书：3、实验原理
细胞太小了，这些方法肯定行不通。既然我们无法用上述的工具获取细胞膜，那不如让它自行破裂，更加简易。
展示红细胞在不同溶液中的图片
根据图中红细胞的形态差异，你能描述一下本实验的实验原理吗？
提示：把红细胞放在蒸馏水当中，由于细胞内的物质具有一定的浓度，细胞内外形成浓度差，水分就会不断进入细胞，细胞吸水开始膨胀，如同给气球吹气一样慢慢地鼓起来，太多的水分进入细胞，最后会将细胞膜撑破，使里面的物质流出来，从而得到细胞膜。
为了观察细胞形态的变化，要用到什么实验用具，有什么步骤呢？
板书：3、实验步骤
1.制作装片
2.观察
3.滴蒸馏水（注意细节，在书上画出具体方法）
4.持续观察
图示：红细胞的变化
板书：4、结果分析
图示：（左图）人正常的红细胞照片、（右图）人部分红细胞已涨破的照片
刚才我们只是观察到细胞膜的存在和破裂，并没有真正把细胞膜提取出来。如果把这个实验在试管中进行的话，你能够想办法获得较为纯净的细胞膜吗？
提示：细胞膜和细胞质中的其他结构密度不一样。采用不同转速离心的方法将细胞膜与其他物质分开。如果没有离心机的话，我们还可以采取静置的方法。
过渡：
得到纯净的细胞膜之后就可以分析它的组成成分，那么，细胞膜究竟含有哪些成分呢？让我们一起来回顾一下科学家的研究历程。
材料一:科学家在实验中发现：脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜能够被溶解脂类物质的溶剂溶解。
材料二：人的消化液中含有许多能够水解蛋白质的物质，称为蛋白酶。用蛋白酶处理细胞膜，会使细胞膜分解。请根据以上资料思考细胞膜在组成上有何特点?
细胞膜中含有脂质和蛋白质。
追问：
①细胞膜中的脂质主要是哪一类物质呢？
②你能设计实验证明细胞膜中含有蛋白质吗?
③阅读教材P41,细胞膜的成分中是否只有磷脂和蛋白质?
提示：
①磷脂
(前面已经学过：磷脂是细胞膜的重要成分)。
②回顾前面学习的双缩脲试剂鉴别蛋白质的有关知识。
③还含有少量的糖。
板书：二、细胞膜的成分
1.在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，动物细胞的细胞膜中还有胆固醇
2.功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多
成分
红细胞细胞膜
肝细胞细胞膜
大肠杆菌
蛋白质（%）
60
60
75
那么细胞膜有哪些功能呢？阅读以下一位生物老师作的一首赞美细胞膜的诗，从中体会细胞膜的功能。然后阅读课本P42，找出与诗对应的细胞膜的三个功能。
是谁，隔开了原始海洋的动荡。
是谁，奏鸣了生命的交响。
是谁，为我日夜守边防。
是谁，为我传信报安康。
啊，伟大的细胞膜呀！
没有你，我会是何等模样！
板书：三、细胞膜的功能
1、将细胞与外界环境分隔开
图片：原始地球
膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。使细胞成为一个相对独立的系统，为细胞的生命活动提供了一个稳定的内部环境。
过渡：
细胞膜的第一个功能是否说明细胞就不与外界进行物质或能量的交换了呢？
实例：科学家做过这样的实验：准备好含Ca2+、Mg2+、Si4+的培养液，将番茄和水稻分别放在上述培养液中培养。一段时间后，番茄培养液中的Ca2+、和Mg2+下降，水稻培养液中的Ca2+、和Mg2+浓度增加。
Si4+的情况刚好相反：水稻吸收大量的Si4+
，而番茄几乎不吸收Si4+
。
问题：这一切说明了什么？
板书：2、控制物质进出细胞（选择性透过膜）
另外，如果是多细胞生物，完成一项生命活动一般需要多种细胞分工合作，共同完成，这时，细胞之间就需要交流信息。
人类可以怎样交流信息？
信息交流方式：
如果距离比较远的可以打电话、写信、发E-mail，面对面可以直接谈话、相互拍手表达自身的意思等。
那细胞是如何交流信息的？
板书：进行细胞间的信息交流
如胰岛细胞要让血液中的血糖浓度下降，但距离较远，这时胰岛细胞可不可以打个电话让血糖下降？
1、细胞分泌化学物质间接传递信息
2、细胞膜直接接触传递信息（如细胞之间的识别与结合）
请你尝试说出“细胞识别”的例子。你认为细胞膜还有什么功能?
提示：
①海洋或河流湖泊中存在着很多不同生物种的精子和卵细胞，这些精子与卵细胞并没有发生相互结合；
②免疫细胞吞噬病毒或细菌，而正常情况下并不吞噬自身的细胞；
③植物传粉后，同种和不同种的花粉都会落到雌蕊的柱头上，同种的花粉能萌发，异种的花粉不能萌发或萌发缓慢；
④人类输血时要严格配血；
⑤器官移植（如骨髓移植）能否成活等。
3、细胞间形成通道进行信息交流
以上所讲的是细胞膜的结构和功能。在植物细胞的外面还有一层细胞壁。
板书：四、植物细胞的细胞壁（全透性）
图示：植物细胞
板书：
1、主要成分：纤维素和果胶
2、主要功能：支持和保护
补充知识：果糖存在于水果中，蜂蜜中含量最高。果糖是甜度最高的一种糖，它的甜度是蔗糖的1.75倍。果胶存在于植物细胞壁和细胞内层﹐为内部细胞
的支撑物质。柑橘﹑柠檬﹑柚子的果皮是果胶的最丰富来源﹐这类果皮大约含30％果胶。
[板书设计]
3.1
细胞膜——系统的边界
一．实验：制备细胞膜
1.选材：哺乳动物成熟的红细胞（细胞内没有细胞核和其它众多的细胞器）
2.实验原理：吸水胀破
3.实验步骤
4.结果分析：提纯细胞膜（离心法）
二．细胞膜的成分
三．细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开
2.控制物质进出细胞（选择性透过膜）
3.进行细胞间的信息交流
四．植物细胞的细胞壁（全透性）
1、主要成分：纤维素和果胶
2、主要功能：支持和保护
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