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《细胞膜——系统的边界》是人教版高中生物学教材必修一《分子与细胞》第3章第1节及第4章第2节内容的综合。通过前面章节的学习,学生对组成细胞的分子及其重要作用有了比较全面的了解,但是只有分子还不能表现出生命活动,只有当这些分子有机地组合在一起,形成细胞的各种结构,细胞才成为基本的生命系统。由于细胞与其他生命系统一样,同样有边界,所以可从观察证明细胞膜存在的小实验入手,让学生从整体.上先认识细胞边界的存在,进而沿着“实验证明细胞膜的存在一提取细胞膜一获取膜的成分”,以及“探究膜的结构一概述细胞膜的功能”这一线索展开教学。其中,通.过资料分析,尝试构建模型是本节课的重点。在教学中让学生理性探究,把握实质,重温科学家的探究历程,体验实验的过程,感受探索过程中蕴含的科学真理和发现的乐趣。
本节课的授课对象是高中一年级学生,他们具有较强的动手能力,具有一定的观察和认知能力,分析思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立但不完善,但他们的学习积极性较高,课堂上应该充分调动学生的积极性,引导学生不断思考,体现学生的主体性和教师的主导性。通过问题情境引导学生实施自主合作探究的方法可行。
1、阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能(生命观念)。
2、分析对细胞膜成分的探索历程,认同科学理论的形成是一个科学精神、科学思维和技术手段结合下不断修正与完善的过程(科学探究)。
教学重点:1、细胞膜的功能;2、信息交流的三种类型的实例分析;3、科学方法(提出假说)
教学难点:1、细胞膜的功能; 2、信息交流的三种类型的实例分析; 3、细胞膜的结构与其组成成分的内在联系;
细胞膜的结构和功能
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
3.进行细胞间的信息交流:①间接交流
②直接接触
③形成细胞通道
细胞膜的成分:
1.脂质50%
2.蛋白质40%
3. 糖类2-10%
细胞膜成分和功能的关系:细胞膜功能越复杂,蛋白质种类和数量越多。
教学过程:
(一)导入新课:以热门新闻中印冲突进行引入,向学生提出任何国家的海陆空领地都有自己的边界,以维护领地内部的稳定,而细胞做为最基本生命系统是否也有自己的边界呢?如果有,细胞的边界是什么?导入本节课内容。
(二)新课讲授:
一、细胞膜的功能
阅读教材40-41页,小组合作讨论下列问题:
1.教师展示实验材料:用两个轻微磕破的鸡蛋向学生展示卵黄膜的边界作用,让学生挑破其中一个,和剩下的那个鸡蛋作为对比。简单介绍鸡蛋的结构,让学生明确蛋黄就是一个卵细胞(未受精的),然后将鸡蛋磕开在烧杯中,让学生观察蛋黄的状态。提出问题:蛋黄中的物质为何不会流出?学生猜测,可能蛋黄的最外面有个边界,保护着其中的物质....为了验证学生的说法,让学生当场用针扎破蛋黄,此时很容易观察到蛋黄中物质流出的过程。
教师归纳细胞膜将细胞与外界分隔开的意义。
2.生长在污泥中的莲能出“出淤泥而不染”,它能吸收污泥中的有益矿质元素,而一般不会吸收不需要的物质,这体现了膜的什么功能?
教师详细梳理细胞需要的营养物质可以进入细胞,细胞不需要的物质或对细胞有害的物质不能进入细胞,让学生归纳,哪些物质可以进,哪些物质可以出细胞分泌的抗体、激素和代谢废物被排出细胞外,细胞有用的物质不容易流失到细胞外。而有些病毒、病菌等有害物质也能侵入细胞,这体现出细胞膜控制作用是有限的。控制物质的进出。
3.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,这是为什么呢?
教师归纳细胞膜进行细胞间信息交流的三种方式。
【师】在日常生活中,大家都是通过哪些途径和别人交流的啊?
【生】电话、微信、QQ等
其实,各个细胞并不是孤军奋战,而是有着非常强的团队合作能力,合作离不开信息交流,细胞和细胞之间也有它们的秘密语言,它们也有交流。
【师】出示课件第一幅图表示内分泌细胞分泌激素,经过血管的运输,激素到达靶细胞外面与靶细胞表面的受体蛋白结合。这样一个过程完成了具有一定距离的细胞间的信息传递。这里可以把内分泌细胞比喻为淘宝上的卖家,卖家发出的货物是激素,卖家发货后,物流公司这个载体,也就相当于血液,把你的东西送到目的地,然后就需要你核查信息才能签收,接收这个信号的细胞我们称为靶细胞;第二幅图表示相邻细胞之间通过接触来传递信息,接触后细胞膜会相互识别比如精子和卵细胞的结合。别看青蛙和蟾蜍长得像,自然环境中,青蛙的精子会与蟾蜍的卵细胞结合吗?当然不会,只有青蛙的精子和青蛙的卵细胞才有相互识别的物质,这是一种膜与膜直接接触,进行细胞间的交流的。就相当于买东西当面交接;第三幅图表示相邻细胞之间形成通道,携带信息的物质通过通道传递到另一个细胞。这种信息交流方式也不通过直接接触,打个比喻,就像我们用的 WIFI,从一个地方发出的信号,我们附近的很多人都可以接受这个信号。如图上的细胞间的丝状物,是高等植物细胞形成的信号通道,叫做胞间连丝。
【师】我们可以看出,在多细胞生物体内,各个细胞并不是孤军奋战,而是有着非常强的团队合作能力,彼此分工合作,使生物体达到最佳状态,就像我们一个班级体,只有每个同学团结协作,互相帮助才能创造出一个积极向上、乐观豁达的班集体。
二.对细胞膜成分的探索
学生分组讨论:按小组分派归纳任务。
第六组19世纪末,欧文顿(E. Overton)用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次的实验,发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的:凡可以溶于脂质的物质,比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。据此推测:膜是由脂质组成的。让学生归纳出相似相溶原理,进而推测出膜是由脂质构成的。
第五组20世纪初,科学家第一次将细胞膜从哺乳动物红细胞中分离出来,化学分析表明,组成细胞膜的脂质有磷脂和固醇,并且通过化学分析得知其中磷脂含量最多。磷脂的一端为亲水的头,两个脂肪酸一端为疏水的尾,多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。让学生在黑板上画出水-空气,磷脂分子呈单层分布。水-水界面,磷脂自发形成双分子层。
第四组1925年,荷兰科学家戈特等人用丙酮从人的红细胞中提取磷脂,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。请学生大胆想象,细胞里面是细胞质,外面是组织液,磷脂该如何排列呢?为什么是两倍呢?
得出结论:细胞膜由两层磷脂分子构成。
第三组 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-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。
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%。
回顾细胞膜的功能和成分,让学生回答:功能越复杂的细胞膜,蛋白质种类和数量就越多。
进行功能探索时,设置问题串,分组讨论并归纳细胞膜功能
进行成分探索时,设置表格,分组讨论并总结出各位科学家的发现和结论
用两个轻微磕破的鸡蛋向学生展示卵黄膜的边界作用,让学生挑破其中一个,和剩下的那个鸡蛋作为对比。并让学生说出现象。
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