資源簡介

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案例名稱 細胞膜及生物膜的流動鑲嵌模型
科目 生物 教學對象 高一學生 設計者 艾娟瑜
課時 1節新授（+課后討論）
一、教材內容分析
本節課是由人教版高中生物必修1《分子與細胞》的第三章第一節與第四章第二節合并而成的，主要涉及到細胞膜的組成、結構、結構模型和功能，知識相對來說比較繁瑣，探究點比較多，所以在本堂課的設計上予以合并和條理化，每個探究點必須給予足夠的提示，以幫助學生學習和理解。通過本節整合課的學習，可以使學生更深入的了解細胞膜的結構和功能，為生物膜系統的學習和物質的跨膜運輸打好基礎，并能夠初步解決一些實際問題。
二、教學目標（知識，技能，情感態度、價值觀）
（1）知識與技能：能夠識記細胞膜的組成，描述其結構及特點，能夠用自己的語言對生物膜的流動鑲嵌模型加以闡述、說明，能夠舉例說明細胞膜的功能。（2）過程與方法：以觀察分析圖片資料、文字資料及實驗資料為主線讓學生自己歸納得出結論。（3）情感態度與價值觀：認識到科學發現是漫長曲折的過程，建立唯物主義世界觀，了解到科研工作的嚴密性、增強對科學家的了解。
三、學習者特征分析
學生為寶安第一外國語學校高一重點班的學生，學習基礎不錯，學習習慣尚可，接受能力較強。他們在初中階段已經接觸過細胞膜的有關知識，但是十分粗略，總的來說對于這節課的內容是比較陌生的，因此每一個點必須給予足夠的背景知識或提示，幫助學生理解和得出結論。另外，本節課所學知識較抽象，高中學生還不具備完善的抽象思維能力，因而對抽象的概念理解較困難。
四、教學策略選擇與設計
本節課中，關于生物膜的流動鑲嵌模型，比較復雜、也較抽象，若直接由教師講述，學生難以理解。如果借助多媒體課件，把大的抽象的東西通過探索歷程加以分解，將問題層次化、具體化、形象化，從實例或實驗結果討論入手，降低問題難度，實現各個擊破，再讓學生自己來總結，則更易突破難點和重點。
五、教學環境及資源準備
教師準備多媒體課件；教室有多媒體教學設備
六、教學過程
教學過程 教師活動 學生活動 設計意圖及資源準備
導入新課 展示動植物細胞的亞顯微結構示意圖。需補充知識點：光學顯微鏡與顯微結構；電子顯微鏡與亞顯微結構等。 關注動植物細胞差異——突出細胞壁。 創設新情境，引發學生興趣，導入教學內容。
細胞壁的成分和功能 講授 理解 非重點內容，簡單過。
問題探討：細胞膜是細胞的邊界 通過展示圖片（氣泡和細胞），設計實驗（伊紅染色），讓學生意識到盡管看不到，細胞也是有邊界的，那就是細胞膜。 觀察、分析、討論。 激發學生興趣，培養學生分析實際問題的能力。
實驗設計：體驗制備細胞膜的方法 通過層次化的設問，讓學生尋找適宜的實驗材料；通過資料的提供，讓學生了解實驗方法。 分析、討論。 讓學生能輕松掌握制備細胞膜的選材和方法，培養學生分析實際問題的能力。
探究1、2——細胞膜的主要成分 給予探究材料；予以小結。 分析、討論。發表結論，予以評價。 讓學生能自己分析出細胞膜的主要成分，培養學生分析材料的能力。
探究3、4、5——細胞膜的主要成分的分子排布形式 給予探究材料；用圖形和動畫給予提示；設問層層相扣；用習題方式給予提示；予以小結。 分析、討論。發表結論，予以評價。 激發學生興趣，降低問題難度，讓學生能輕松掌握細胞膜中不同成分的分子排布、基本骨架及結構特點。培養學生分析材料的能力、總結能力和語言表達能力。突破重點、難點。
小結：生物膜的探究歷程 設計表格。 完成表格。 及時復習、引出下文及情感教育。
生物膜的流動鑲嵌模型 給予提示（兩方面——分子排布；結構特點）。 閱讀課本，小組討論，發表結論。 培養學生總結能力和語言表達能力。突破重點、難點。
細胞膜的功能 給予探究材料；用圖形和動畫給予提示；予以小結及習題鞏固。 分析、討論。發表結論，予以評價。 激發學生興趣，降低問題難度，讓學生能輕松掌握細胞膜的功能及功能特點。
小結和作業布置 這節課的內容；留下思考題 思考、討論 下節課的復習和啟動。
板書設計細胞膜和生物膜的流動鑲嵌模型光學：顯微 一、制備細胞膜電子：亞顯微 二、對生物膜結構的探索細胞壁的成分 1.成分：細胞壁的功能 2.基本骨架：磷脂雙分子層 3.結構特點：一定的流動性 4.流動鑲嵌模型的基本內容 三、細胞膜的功能 1.功能 2.功能特點：選擇透過性
七、教學評價設計
老師會分解問題，學生會隨之學會分解問題。問題分解后既有利于理解，也有利于學習和掌握。同時在課堂中教師對學生的學習、探究、討論、課堂發言等給予及時的評價、引導和總結；課堂結束時，教師引導學生進行本次課綜合性總結；課后，通過思考題題和作業來對重點內容進行評價和反饋，以達到教學目標。
八、幫助和總結
本節課借助多媒體課件教學和探究資料分析，將抽象的東西層次化、具體化、形象化，再從實例分析、實驗結果討論入手，讓學生自己來分析和總結，達到了本節課的目的，并且突破了難點和重點。
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21世紀教育網精品教學課件
真核細胞的亞顯微結構
動物細胞
植物細胞
細胞壁
主要成分：
纖維素、果膠
功能：
支持和保護
氣泡和細胞有何異同？
怎樣確定細胞的邊界？
用顯微注射器將伊紅（一種
染色劑）注入變形蟲體內……
用微針觸碰細胞表面時……
任何系統都有邊界。 細胞基本生命系統也有邊界。
實驗 體驗制備細胞膜的方法
植物細胞和動物細胞哪個好？
肌肉細胞、紅細胞、白細胞哪個好？
選材
操作
用針刺破細胞行嗎？
用鑷子剝下細胞膜行嗎？
(一) 細胞膜的提取
將人或哺乳動物的成熟紅細胞放在清水中，攪拌、離心，即可得到較純凈的細胞膜。
探究1：19世紀末，歐文頓發現：凡是可以溶于脂質的物質更容易通過細胞膜進入細胞。
探究2:人的消化液中含有許多能夠水解蛋白質的物質，稱為蛋白酶。用蛋白酶處理細胞膜，會使細胞膜分解。該事實又說明了什么？
1、【成分】細胞膜主要由
脂質(50%)和蛋白質(40%)
組成，還有少量糖類
(2%~10%) 。
如果要你證明細胞膜含有蛋白質，你會如何做？
(二) 對生物膜結構的探索歷程
功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數量越多。
在組成細胞膜的脂質中，磷脂最豐富。
親水頭部
疏水尾部
空氣
水
磷脂分子在細胞膜中的排列
水
水
水
水
水
水
A
B
C
探究3：1925年，兩位荷蘭科學家發現從細胞膜中提取脂質，鋪成單層分子，面積是細胞膜的2倍。
細胞膜中脂質排列為連續的兩層
2、【基本骨架】：磷脂雙分子層。
“羅伯特森電鏡實驗”
蛋白質—脂質—蛋白質
三層結構模式圖
“ 三明治”結構模型的主要容是什么？
“暗—亮—暗”
細胞膜的靜態結構能說明白細胞吞噬病菌的過程、細胞分裂、變形蟲的運動等生命現象嗎？
探究4：1970年，弗雷和埃迪登做了熒光染料標記實驗。
構成細胞膜的蛋白質分子可以運動。
構成細胞膜的磷脂分子也可以運動。
3、【結構特點】：具有一定的流動性。
時間 科學家 科學實驗 假說或結論
19世紀末
歐文頓
用500多種物質對植物細胞進行上萬次的通透性實驗
膜是由脂質組成的
1925年
兩位荷蘭科學家
從細胞膜中提取脂質，鋪成單層分子，面積是細胞膜的2倍
細胞膜中脂質為連續的兩層
1959年
羅伯特森
電鏡下看到細胞膜由“暗—亮—暗”的三層結構構成
生物膜為三層靜態統一結構
1970年
弗雷和埃迪登
熒光染料標記實驗
細胞膜具有流動性
1972年
桑格和尼克森
在新的觀察和實驗證據基礎上
提出流動鑲嵌模型
20世紀初
某科學家
從哺乳動物紅細胞中分離出細胞膜，并分析其成分
膜的主要成分是脂質和蛋白質
(二) 對生物膜結構的探索歷程
(三) 生物膜結構的 流動鑲嵌模型
流動鑲嵌模型的基本內容
1、磷脂雙分子層構成了 膜的基本支架:
2、蛋白質分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層。
3、磷脂分子和大多數蛋白質分子都是運動的（生物膜的結構特點：流動性）
★在細胞膜的外表，有一層由細胞膜上的蛋白質與糖類結合成的糖蛋白，叫做糖被，糖被與細胞識別等有密切聯系。
1、據研究發現，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素D等物質較容易優先通過細胞膜，這是因為 （ ）
A.細胞膜具有一定流動性
B.細胞膜是選擇透過性
C.細胞膜的結構是以磷脂分子層為基本骨架
D.細胞膜上鑲嵌有各種蛋白質分子
C
練習
2、 在人和鼠的細胞融合實驗中，用兩種熒光物分別標記兩種抗體，使之分別結合到鼠和人的細胞膜表面抗原物質上（如下圖）。實驗結果表明，細胞開始融合時，人、鼠細胞的表面抗原“涇渭分明”，各自只分布于各自的細胞表面；但在融合之后，兩種抗原就平均地分布在融合細胞的表面了。請分析回答下面的問題。
（1）細胞融合的實驗表明了組成細胞膜的__________分子是可以運動的，由此也證明了細胞膜具有__________的特點。
（2）在細胞融合實驗中，一種抗體只能與相應的抗原結合，說 明了這類物質在分子結構上具有__________性。

蛋白質
流動性
特異性
3、變形蟲的任何部位都能伸出偽足，人體某些白細胞能吞噬病菌，這些生理過程的完成都依賴于細胞膜的（ ） A. 保護作用 B. 流動性 C. 主動運輸 D. 選擇透過性
B
4、關于細胞膜結構的“流動鑲嵌模型”的下列敘述中，不能表示膜的不同物質分子間排布關系的是： ( ） A. 磷脂排列成雙分子層 B. 蛋白質分子覆蓋或鑲嵌于脂雙層 C. 膜兩側的物質分子排布對稱 D. 膜物質分子的運動使其有流動性
C
探究：將番茄和水稻分別放含Ca2+、Mg2+、Si4+的培養液中培養。一段時間后，番茄培養液中的Ca2+、和Mg2+下降，水稻培養液中的Ca2+、和Mg2+濃度增加。 Si4+的情況剛好相反。
（四）細胞膜的功能特性
細胞需要的物質
細胞不需要
或有害的物質
細胞膜
科研上鑒別死細胞和活細胞，常用“染色排除法”。例如：用臺盼藍染色，死的動物會被染成藍色，而活的動物細胞不著色，從而判斷細胞是否死亡。 你能解釋“染色排除法”的原理嗎？
（四）細胞膜的功能特性
1、控制物質進出細胞
細胞膜具有選擇透過性。
2、將細胞與外界環境分隔開：系統的邊界
3、進行細胞間的信息交流
細胞間的信息交流
練習
取細胞膜上糖蛋白相同的兩種海綿動物，將它們單個細胞混合培養，發現這兩種細胞能夠結合在一起，但將糖蛋白成分不同的海綿動物細胞分散后混合培養，發現這兩種細胞不能結合在一起，這實驗現象說明細胞膜上的糖蛋白：
A、與細胞的相互識別有關
　 B、與細胞間的免疫作用有關
　 C、與細胞的分泌作用有關
　 D、與細胞間物質交流有關
練習
將紫色水蘿卜的根切成小塊放入清水中，清水的顏色沒有變化，若把紫蘿卜放入沸水中，水變成紅色，原因是： ［　　］
A、沸水破壞細胞壁的結構
　 B、水溫升高，色素溶解度增大
　 C、沸水破壞了細胞膜和液泡膜，使其喪失控制物質進出的功能
　 D、沸水使反應加快
只有活細胞的細胞膜才具有選擇透過性。
非選擇題
生物膜有控制物質進出的能力，細胞需要 的物質分子或離子可進入細胞，而不需要的小分子、離子及大分子物質不能通過。某同學為驗證生物膜的控制物質進出的能力，準備了如下的材料和用具，請幫助他完成實驗，并估計和分析實驗結果。
非選擇題
材料與用具：新鮮的紅色康乃馨、燒杯、玻璃鉛筆、質量分數為15%的鹽酸、清水、量筒
第一步：選兩只大小相同的燒杯，用玻璃鉛筆分別標上A和B.
第二步：在A、B兩只燒杯中分別加入
第三步：將 放入A、B兩只燒杯中，一段時間后觀察。
結果：
分析：
等滲狀態
高滲狀態
外界溶液濃度>生理鹽水
置于生理鹽水中
置于清水中
置于清水中，紅細胞破裂流出細胞內容物，剩余細胞膜，稱“血影”
討論：
如果不是在 裝片 而是在 試管 中進行實驗，細胞破裂后，流出的內容物和細胞膜都混雜在蒸餾水中，那么要用什么方法才能獲得比較純的細胞膜？
離心機

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