高中生物 第一节细胞膜—系统的边界

第一节细胞膜—系统的边界

一、教学目标

1.知识目标：1）.简述细胞膜的成分和功能。

2）.体验科学家研究细胞膜的历程，养成科学的思维方法。

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

二、教学重点：细胞膜的结构（化学成分及空间结构）

三、教学难点：1、理解细胞膜的流动镶嵌模型

2、理解细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义

四、课时安排：1课时

五、教学过程

【导入新课】：通过前面的学习，我们知道自然界中的生物，除了病毒外，都是由细胞构成的。细胞是生物体结构和功能的基本单位。是最基本的生命系统。它就象一台精密的生命机器，时刻不停地在高效、有序地运转。只有细胞的各项生理功能保持正常，生物体的各项生命活动才能够正常进行。今天开始就让我们一起来拆开细胞这台生命机器，来了解一下组成细胞的各个部分的结构和功能。

[展示]【板书】：第三章细胞的基本结构

[师]：任何系统都有一个边界，边界把系统内部和外部分隔开来。例如，国与国之间有国界，人体的皮肤、黏膜就是人体内部与外界环境的边界。那么细胞与外界的边界呢？——细胞膜

【板书】：第一节细胞膜——系统的边界

[创设情景1]：细胞膜是细胞与外界环境分隔开来的边界，那么它是由哪些物质组成的，具有怎样的结构，可以执行哪些功能呢？要研究细胞膜的化学成分及结构，首先我们应当想办法获取细胞膜。下面我们就结合实验体验一下细胞膜的制备。

[展示动画过程]【板书】：一、体验细胞膜的制备过程

[师]：要制备细胞膜，首先要确定合适的实验材料，是不是所有的细胞都适合呢？[创设情景2]：屏幕展示几种细胞图象（叶肉细胞、肌细胞、红细胞）

上述几种细胞中，哪一种细胞比较适合提取细胞膜呢？请尝试说出原因？

[师指导]：① 选植物细胞还是动物细胞，为什么？（动物细胞没有细胞壁，所以选择动物细胞制备细胞膜更容易。）

②动物细胞除了细胞膜外，它的细胞核和许多细胞器也有膜，这些膜与细胞膜混在一起，很难获取细胞膜，选择何种材料更好呢？如果有一种细胞没有细胞核和众多其他有膜的结构，那么用这种细胞作为制备细胞膜的材料，这个问题就迎刃而解了。那么有没有这么一种细胞呢？下面我们来阅读一则小资料。（教材P41相关信息）

③能不能用鸡或鸭的红细胞呢？

1、实验材料：哺乳动物的红细胞

[师]：哺乳动物红细胞没有细胞壁，没有细胞核及其他有膜的细胞器

[创设情景3]：现在我们又遇到了一个问题，如何使细胞破裂，让细胞内容物流出来？用镊子撕取行吗？用针刺破行吗？（不行，细胞太小了）

[学生活动]：思考

[展示]：红细胞吸水胀破的图片

[师]：细胞内的物质是有一定浓度的，如果把细胞放在清水中，水会进入细胞，把细胞胀破，细胞内的物质流出来，这样我们就可以得到细胞膜了。

2、实验原理：红细胞吸水破裂

3、观看实验视频（时间长度：4分钟）

[小结]：在体验细胞膜的制备过程中，我们了解到。选取合适的实验材料是我们实验能否成功的一个很关键的环节。在这个实验中我们为什么选取哺乳动物的红细胞作为实验材料？（没有细胞壁，没有细胞核和其他有膜的细胞器）采用了什么方法使细胞破裂？（渗透作用）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。如果把这个实验放在试管中进行的话，你能够想办法获得较为纯净的细胞膜吗？（差速离心）

[师]：通过长期的研究，现在我们已经比较清楚地了解了细胞膜的化学结构了。接下来我们一起沿着科学家研究足迹，一起重温一下人类探索细胞膜结构的过程。【板书】：二、体验细胞膜结构的探索过程

[创设情景4]：展示

资料一、1859年，欧文顿选用500多种化学物质对动物细胞膜的通透性进

行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂质的物质，也容易穿过膜，反之，不容易溶于脂质的物质，也不容易穿过膜。

资料二、人的消化液中含有许多能够水解蛋白质的物质。用这种物质处理细胞膜，会使细胞膜分解。

[问题]：请根据以上资料思考细胞膜在组成上有何特点?

[学生活动]：思考（说明细胞膜中含有脂质和蛋白质）

[师]： [问题]：那么大家联想一下前面的知识，回想一下，在组成细胞膜的脂质中哪种脂质最丰富，含量最多？（磷脂，磷脂是细胞膜的主要成分。）

[问题]：你能设计实验证明细胞膜中含有蛋白质吗?（在获取的较纯净的细胞膜中加入双缩脲试剂）

[师]：那么除了脂质和蛋白质以外，细胞膜还含有哪些成分呢？请同学们阅读一

说明：

①不同细胞膜中，各种物质的含量是不同的。

②功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多

[设问]：细胞膜中的脂质和蛋白质是如何分布的呢？

[创设情景4]：

资料三、1925年荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气－水

界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。

[问题]：这则资料说明什么？

[学生活动]：思考、回答

[师]：细胞膜中的脂质必然排列为连续的两层

[展示]：单个的磷脂分子结构及示意图

[展示]：磷脂双分子层模式图

[展示]：细胞膜结构示意图

[师]：阐述细胞膜中磷脂和蛋白质的分布

[创设情景4]：资料四、1970年人鼠细胞融合实验，展示实验的动态过程。

[问题]：实验结果说明了什么？（组成细胞膜的蛋白质可以运动）

[师]：不仅细胞膜上的蛋白质可以运动，磷脂也可以运动。

[展示]：细胞膜的流动性

[师]：说明细胞膜在结构具有一定的流动性。

【板书】：1.将细胞与外界环境分隔开。

[师]：细胞膜作为系统的边界，它的最明显的功能是分隔作用。将细胞膜与外界环境分隔开，保持了相对稳定的细胞内部环境。就好象学校的围墙一样，围墙把校园与校外分隔开来，保证了校园环境的稳定，让同学们可以安心学习。

我们知道生命起源于原始的海洋，原始海洋中的有机物逐渐聚集并相互作用，演化出原始的生命。而在这个过程中，膜的出现至关重要。它使生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的生命系统。

【板书】：2.控制物质进出细胞。

[展示]：物质进出细胞的示意图

[师]：从图解我们可以清楚地看出，有些物质可以从外界进入细胞，而有些物质则不容易进入。细胞内的某些物质可以排出到细胞外，而有些成分则不能出去。由此可见，细胞膜像边防检查站一样，对进出细胞的物质进行严格的“检查”，

所以细胞膜有控制物质进出细胞的功能。细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞，细胞不需要，或对细胞有害的物质则不容易进入。细胞产生的废物及分泌的抗体、激素合成后可以排到细胞外，而细胞内的核酸等重要成分却不会流失到细胞外。

[问题]：有人把细胞膜的这个功能比喻窗纱，窗纱能将小虫挡在外面，而能让空气进入，你认为这种比喻恰当吗？有没有不妥的地方？

[学生活动]：有相同之处：对通过的物质有选择性。也有不同之处：细胞膜对进出细胞的物质的选择有主动性。而窗纱没有，只是机械的阻隔。

【板书】：3.进行细胞间的信息交流。

[师]：在多细胞生物体内，每个细胞都不是孤立存在的，它们之间必须保持功能的协调，才能使生物体健康地生存，因此，细胞之间也像人一样需要彼此之间交流信息。细胞之间交流信息与细胞膜有着密切的关系。

[展示]：信息交流的方式多种多样

[展示]：方式一、激素分泌传递作用过程（间接交流）

[师]：细胞分泌的化学物质（激素），随血液到达全身各处，与靶细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。这种方式好象是人与人之间通过邮件来传递信息。

[学生活动]：找出这种交流方式中的“发件人、邮件、邮差及收件人”[师]：在邮件传递过程中，为了保证传递的准确无误，收件人要有一个准确详细的地址。同样，在间接交流中，激素通过靶细胞膜上的受体来识别靶细胞，这样可以保证激素准确无误地作用于靶细胞。

[展示]：方式二、细胞识别过程（直接交流）

[师]：细胞可以通过细胞膜的直接接触来传递信息。这种方式就好象是人与人面对面的交流。

[师]：人与人之间除了上述两种交流方式外，现在我们还可以通过网络来交流。细胞之间也有用来交流的网络。

[展示]：方式三、胞间连丝

[师]：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，例如高等植物细胞间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。这种方式就好象是人与人之间通过电话来传递信息。

[师]：除此以外，细胞膜还有哪些功能？（分泌、排泄、免疫等功能）

【本课总结】：略

[师]：植物细胞与动物细胞相比，在细胞膜的外层还有一层细胞壁，它的化学成分主要是纤维素和果胶。对细胞起到支持和保护的作用。

【课堂练习】课件展示（略）