示范教案(细胞膜——系统的边界

1、 或 第 3 章细胞的基本结构章节规划细胞作为地球上最基本的生命系统，其结构复杂而精巧。 有边界， 有分工合作的若干组分，有内部的调控机制。 各种结构组分配合协调，使生命活动能够在变化的环境中自我调控、高度有序地进行。本章用系统的视角，从细胞膜系统的边界细胞器系统内的分工合作和细胞核系统的控制中心等三个层面描述细胞的基本结构。第 1 节细胞膜系统的边界，主要介绍细胞膜的成分和细胞膜的主要功能两方面的内容。 细胞膜是如何提取， 其成分是如何分析出来的呢？教材安排了“体验制备细胞膜的方法”的实验。这个实验的目的，不

2、仅是让学生亲自动手，练习制备细胞膜，更重要的是让学生体验实验材料的正确选择对于科学研究的重要性，以及制备细胞膜的方法中所蕴涵的科学原理。关于细胞膜的组成成分，学生只需知道“细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。此外，还有少量的糖类。其中脂质约占细胞膜总量的50%，蛋白质约占40%，糖类占 2% 10% ”就可以了。细胞膜作为细胞系统的边界， 其功能是多种多样的。 教材用学生能够理解的语言， 采用类比、 打比方等手法，深入浅出地介绍了“将细胞与外界环境分隔开” “控制物质进出细胞”“进行细胞间的信息交流”等几种主要功能。至于其他功能， 则以开放的处理方式，鼓励有兴趣的学生自己去探究。植物细胞在细胞膜的外

3、面还有一层细胞壁。在介绍了细胞膜之后，还提到了细胞壁的化学组成和生理功能。第 2 节细胞器系统内的分工合作，主要讲述细胞质基质和细胞器、细胞器之间的协调配合以及生物膜系统三方面的内容。把细胞器作为系统的组分，既谈它们的分工， 也讲到它们之间的合作。 细胞内部就像一个繁忙的工厂，在细胞质中有许多忙碌不停的“车间”，这些“车间”就是细胞器，如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体等。在了解细胞器是怎样既有分工， 又密切合作之前， 即了解细胞器的结构和功能之前，学生也许会有这样的疑惑： 科学家是怎样把各种细胞器分离开，分别研究它们的功能的呢？为了解决学生的疑惑，同时进行科学方法的教育，教科

4、书安排了“分离各种细胞器的方法”的介绍。细胞质里，多种细胞器悬浮在细胞质基质当中。细胞质基质呈胶质状态,含有多种无机化合物和有机化合物 ,是活细胞进行新陈代谢的主要场所。线粒体和叶绿体是两种非常重要的细胞器，教材安排的 用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体 的实验， 目的是让学生了解叶绿体和线粒体的形态和分布，增加对叶绿体和线粒体的感性认识，学习在光学显微镜下观察叶绿体和线粒体的方法。学习了各种细胞器的结构和功能之后，“细胞器之间的协调配合”以分泌蛋白的合成和运输为例， 通过让学生分析分泌蛋白合成并分泌到细胞外的过程，体会细胞器之间的分工和协调配合。 参与这一过程的细胞器大都具有膜，这些细胞器膜和细

5、胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统，由此引出下一个学习内容“细胞的生物膜系统”。本节之后安排了“科学家的故事细胞世界探微三例” 。这个阅读资料可以让学生体会到：科学研究离不开探索精神、理性思维和技术手段的结合，受到情感态度价值观方面的启迪。第 3 节细胞核系统的控制中心，通过创设有利于学生开展探究性学习的情境，让学生对细胞核的重要性，以及结构与功能相适应的观点有深刻的领会。“细胞核的功能”从“资料分析”开始，给学生提供一系列的科学实验事实，让学生分析细胞核的功能。黑白美西螈的核移植实验、 蝾螈受精卵的横缢实验、变形虫的切割实验、 伞藻的嫁接实验和核移中鸿智业信息技术有限公司http:/

6、 或 植实验， 科学家分别用不同物种的细胞作实验材料，从几个方面有力地证明，细胞核是细胞代谢和遗传的“控制中心”。细胞核能够控制细胞的代谢和遗传，是与细胞核的结构分不开的。关于细胞核的结构，简要介绍核膜、核仁和染色质的知识。最重要的结构是染色质。教材重点阐述了DNA 、染色质、染色体的关系。正是由于DNA 上储存着遗传信息，细胞核才能成为细胞代谢和遗传的控制中心。在学习了细胞的结构和功能之后，安排学生在课后进行“模型建构尝试制作真核细胞的三维结构模型” 。为学生提供了适当的方法指导和评价模型的参考指标，如科学性、艺术性、成

7、本低廉等。本章的重难点：1.重点：（ 1）细胞膜的制备和成分。（ 2）细胞器的结构和功能。（ 3）细胞核的结构和功能。2.难点：（ 1）细胞膜的功能。（ 2）细胞器之间的分工和协调配合。（ 3）细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。本章的知识结构：本章的教学价值：1.知识目标：（ 1）了解细胞膜的成分，理解细胞膜的结构特点和功能特点之间的关系。（ 2）了解各种细胞器的分布、形态结构和功能特点。（ 3）简述细胞膜系统的结构和功能。（ 4）阐明细胞核的结构与功能。理解染色质和染色体的相互转变。2.能力目标：（ 1）熟练使用显微镜,进一步提高实验技能。（ 2）使用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体。（ 3）尝

8、试制作真核细胞的三维结构模型。（ 4）训练学生利用资料分析判断问题，进行研究性学习的能力。3.情感目标：（ 1）体验制备细胞膜的方法。（ 2）体会生命的精致完美，教育学生崇尚生命、热爱科学。本章可安排5 课时。具体是：第1 节细胞膜系统的边界， 1 课时；第2 节细胞器系统内的分工合作，2 课时；第3 节细胞核系统的控制中心， 2 课时。课文由组成细胞的分子引入，体会构成细胞的各种元素和化合物是生命活动的物质基础。蛋白质、核酸、糖类、脂质 这些生物分子固然重要，但是光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。 以自行车的拆装为例

9、，用类比的手法揭示细胞作为系统的基本特征：系统不是其组分的简单堆砌， 而是通过组分间结构和功能的密切联系形成的统一整体。进而激发学生对细胞结构和功能进行探索的兴趣。中鸿智业信息技术有限公司 或 开篇首先要明确说明，研究对象以真核细胞为主。作为系统， 细胞有边界， 有分工合作的若干组分， 有信息中心对其代谢和遗传进行调控。 教学中尽量为学生提供各种素材， 积极调动学生参与分析讨论； 为学生创造实验条件， 亲身参与探究过程， 培养基本的生物学研究能力，提高科学素质。细胞的基本结构中，细胞膜的组成和功能是比较重要的知

10、识能力培养点。要多花费一些精力和时间， 让学生体会细胞膜的制备以及领会科学研究的方法。膜的结构和物质跨膜运输的功能在第4 章细胞的物质输入和输出将有详细介绍，因此在这节只是简单带过。细胞器部分重点学习叶绿体和线粒体的结构，由于第 5 章细胞的能量供应和利用学习细胞呼吸和光合作用的有关内容的时候，还会进一步认识线粒体和叶绿体的结构和功能，因此功能方面不用涉及得太深。细胞核部分重点讲清细胞核的结构；讲清染色体和染色质的关系。其他内容将在细胞分裂以及遗传和变异部分再作深入探究分析。教学资源充分利用实验、多媒体以及图片资料等组织教学。第 1 节细胞膜系统的边界从容说课本节通过前言部分的教学，把组成细胞

11、的分子与细胞结构建立起联系。组成细胞的分子不能单独发挥生命功能，只有在细胞中以一定的方式有机地构建起来，才能表现生命。 然后由外而内分析细胞各部分结构特点与其功能的适应性。本节中细胞膜的教学，通过制备细胞膜的实验和一些资料，介绍了两方面的内容：（ 1）细胞膜的主要成分。 （ 2）细胞膜的功能。通过本节的教学， 使学生对第1 章中有关组成细胞的元素和化合物的功能的认识具体化、结构化，使学生对细胞的结构和功能的认识物质化（达到分子水平）。本节实验是一个体验性的“制备实验” ，要让学生从实验中体会科学研究的思路和方法，培养基本的生物学研究能力，提高科学素质。 例如根据实验目的，如何选择合适的实验材料

12、，用什么方法可以得到实验材料，以及如何纯化等等。考虑实验操作的具体细节，在操作过程中，细观察，勤思考。考虑如何克服实验中遇到的困难，改善实验，以达到最佳效果。三维目标1.知识与技能（ 1）简述细胞膜的成分和功能。（ 2）临时装片的制作和显微镜的熟练操作。2.过程与方法（ 1）体验制备细胞膜的方法，学会调整视野与选择观察范围。（ 2）通过设计和分析实验，培养学生的科学探究能力。3.情感态度与价值观（ 1）参与问题探讨与实验结果分析。（ 2）通过对细胞结构和功能的学习让学生体会生命的精致完美，教育学生崇尚生命、热爱科学。教学重点1.细胞膜的成分和功能。2.实验技能的巩固提高。教学难点1.制备细胞膜

13、时，观察到红细胞的变化。2.形象地理解细胞膜的功能，体会细胞膜作为细胞这个生命系统的边界的重要意义。中鸿智业信息技术有限公司 或 教具准备1.红细胞稀释液与相关实验用具。2.显微投影。3.演示文稿与图片。课时安排1 课时教学过程课前准备课前老师准备好人或哺乳动物（猪、兔等）的新鲜的红细胞稀释液（血液加适量的生理盐水），以及相关的实验用具。情境创设翟中和院士说： “我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧！”，你们认为他这话说得对吗？（学生思考，有的认为有道理，有的觉得很难判断）现代电脑

14、的精密已经令人不可思议了，小小的一个细胞， 怎么可能比电脑还精巧呢？大家别忘了， 电脑再精密， 也是人造出来的，而人类尽管已经分析出细胞的成分以及结构，却至今造不出细胞。 为什么呢？别小看了小小的细胞，因为细胞不是简单的物质的堆砌，组成细胞的分子只有在细胞中以一定的方式有机地构建起来，才能表现生命。 这就是细胞的精巧所在。下面，就让我们来看看细胞的基本结构吧。出示几张光学显微镜下的细胞图片（图3 1 1），包括植物细胞和动物细胞、染色的和未染色的细胞。植物细胞经过染色的动物细胞未经染色的动物细胞图 3 11师生互动1.问题探讨从学生使用高倍显微镜观察几种细胞的经验引入问题探讨。教师：懂得区分显

15、微镜视野中的水泡、气泡和细胞吗？（学生思考讨论回答）参考答案： 水泡有一圈很粗的黑边，气泡是光亮的，水泡和气泡里面只有空气，而细胞可以观察到有具体的结构和内容物，如植物细胞的细胞壁，动植物细胞的细胞质、细胞核等。细胞是立体的，在显微镜下，通过调节焦距可以看到它的不同层面。教师：光学显微镜下能不能看见细胞膜？（学生思考讨论回答）参考答案： 正常的植物细胞细胞膜紧贴着细胞壁，完全观察不到； 动物细胞染色后很容易看出细胞与细胞之间，细胞与外界环境之间有明显的界限，未染色的动物细胞观察效果不明显，但仍然可以分辨它们的界限，这个界限我们判断就是细胞膜。教师：如何确定细胞膜的存在？（学生思考讨论回答）参考

16、答案： 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。活细胞是具有生命活动的，每个活细胞都可以看作是一个独立的生命王国。在我们深入探寻这个生命王国的运行秘密之前，首先要跨越它的边界细胞膜。中鸿智业信息技术有限公司 或 教师：这层神秘的屏障是由什么物质组成的？要分析细胞膜的化学成分，首先要把这层屏障从细胞上剥落下来单独地进行研究。教师：绝大多数的细胞个体都非常的小，如何才能使细胞膜和细胞的其他

17、部分分离呢？2.学生实验下面我们通过一个实验来体验制备细胞膜的方法。实验选材教师：动植物细胞都有细胞膜，细胞内的细胞核以及叶绿体、线粒体等等这些细胞器也有膜结构， 我们选择什么样的材料进行实验才会使细胞膜制备起来更容易， 而又不会跟其他的膜混在一起呢？哺乳动物成熟的红细胞是一种很好的材料，因为它没有细胞核和叶绿体等众多的细胞器，也没有细胞壁。因此我们可以选择人血、兔血或者猪血等容易取得的材料来进行实验。如果能够使红细胞的细胞膜破裂，里面的物质都流出来，剩下的空壳不就是细胞膜了吗？教师：那么，用什么方法可以使红细胞的细胞膜破裂呢？实验原理：细胞吸水和失水的原理（图3 1 2）。形态正常的人的红细

18、胞红细胞吸水膨胀涨破的红细胞图 3 12把红细胞放在蒸馏水当中， 由于细胞内外浓度差的关系， 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。材料用具兔（或人、猪）的新鲜的红细胞稀释液（血液加适量的生理盐水） 、蒸馏水、滴管、吸水纸、载玻片、盖玻片、镊子、显微镜。方法步骤1.制作临时装片。2.显微镜下观察。3.滴加蒸馏水并吸引。4.观察细胞变化。操作要求1.装片制作较好。2.显微镜操作熟练。3.蒸馏水的滴加不弄污镜头，吸引不吸走细胞。4.寻找最先进水部分的细胞观察。小结： 教师选取学生实验效果明显的装片

19、，通过显微投影投示出来，大家观看，交流成功制备的经验，寻找实验失败的原因。讨论：如果不是在装片而是在试管进行实验， 细胞破裂后， 流出的内容物和细胞膜都混杂在蒸馏水中，还要用什么方法才能获得比较纯的细胞膜？教师精讲1.细胞膜的成分中鸿智业信息技术有限公司 或 科学家们通过电子显微镜观察细胞膜，并对细胞膜和细胞中其他各种膜进行微量化学成分分析 ,发现膜主要含有脂质和蛋白质两大类物质。蛋白质约占膜干重的40%, 脂质约占50%（图 3 1 3），其中脂质以磷脂为主。此外 ,细胞膜还含有约10%的碳水化合物 ,但是碳

20、水化合物都是和膜蛋白质或脂质结合成糖蛋白或糖脂,分布在细胞膜的外表面（图3 1 4）。5040糖蛋白30磷脂20百分含量%双分子10层蛋白质分子0磷脂分子脂质蛋白质糖类胆固醇图 31 3图 31 4各种膜所含的蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关,机能活动较旺盛的膜,其蛋白质含量较高 ,因为膜的功能活动主要由蛋白质来承担。下面我们来看看细胞膜有什么功能。2.细胞膜的功能细胞膜与细胞的物质交换、细胞识别、分泌、排泄、免疫等功能密切相关。细胞膜的主要功能包括以下三个方面：（ 1）将细胞与外界环境分隔开。细胞膜的存在使细胞成为一个相对独立的系统，为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境。（ 2）控制物质进出

21、细胞（图 3 1 5）。细胞膜最重要的特性之一是半透性或选择透过性，即有选择地允许物质通过扩散、 渗透和主动运输等方式出入细胞， 包括代谢底物的输入与代谢产物的排出，从而保证细胞正常代谢的进行。EXTRACEL LULAR自由扩散载体转运主动转运滤过协助扩散I NTRACEL LULAR图 315图 3 16（ 3）进行细胞间的信息交流（图 3 16）。大多细胞膜上存在激素的受体、抗原结合点以及其他有关细胞识别的位点， 所以细胞膜在激素作用、 免疫反应和细胞通讯等过程中起着重要作用。 受体： 通过电子显微镜观察可看到细胞膜上存在着受体。受体是一种能够识别和选择性结合某种配基的大分子， 与配基结

22、合后， 产生物理的或化学的信号， 以启动一系列过程， 最终表现为生物学效应， 如神经细胞传递兴奋等。 许多免疫反应均是在细胞膜上进行的。细胞膜上存在着细胞识别部位，这些识别部位均和细胞膜上的受体有关。细胞识别：细胞膜能提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息的跨膜传递。细胞识别是指生物细胞对同种和异种细胞的认识，对自身和异己物质的鉴别。无论是单细胞生物， 还是高等动植物，许多重要的生命活动都和细胞间的识别能力密切相关。例如，单细胞生物有性生殖过程中的细胞结合， 开花植物的雌蕊能否接受花粉进行受精，都要靠细胞识别能力。 高等动物和人类的免疫功能更要依靠细胞的识别能力，如当细菌侵入体内时， 就会被白细

23、胞吞噬， 但白细胞从不吞噬循环血液中的正常细胞。现已知道， 细胞识别的部位是在细胞膜上，细胞相互识别的分子基础是细胞膜上的糖蛋白。介导细胞与细胞、 细胞与基质之间的连接。例如高等植物中鸿智业信息技术有限公司 或 细胞之间的胞间连丝（图 3 1 7），使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。图 3 17细胞膜的这些功能，与它的结构密切相关。在第 4 章我们将会深入地体会到细胞膜的功能与结构相适应的关系。3.细胞壁在植物细胞膜外还有由细胞分泌的纤维素、果胶等物质构成的细胞壁。对细胞具有机械

24、支持和保护的作用，同时还能防止细胞吸涨而破裂，保持细胞正常形态。举例：用纤维素酶除掉细胞壁的植物细胞不再保持原来的形态。将这样的细胞放置在清水中时，它会像红细胞一样吸水破裂。评价反馈1.实验过程性评价实验名称体验制备细胞膜的方法姓名评价项目自评小组互评老师评价1.能制作出观察效果良好的临时装片2.能熟练正确操作显微镜3.能适当处理问题和改善操作方法4.及时记录观察结果说明：评价采用“A 、B 、 C、 D”四个等级2.精选练习（ 1）将红细胞放在质量分数为 9%的食盐溶液中制成装片后，用显微镜观察，可以发现红细胞的状态变化是A. 不能判定B.正常状态C.细胞膜破裂D.细胞皱缩（ 2）实验中先用

25、显微镜的 10 倍物镜观察细胞，然后转换40 倍的物镜继续观察，其结果是A. 视野变亮，看到的细胞数目变多B. 视野变亮，看到的细胞数目变少C.视野变暗，看到的细胞数目变多D. 视野变暗，看到的细胞数目变少（ 3）在视野右上方发现一细胞，要将其移至视野正中，应将装片向什么方向移动A. 左上方B.左下方C.右上方D.右下方（ 4） 1985 年 Overton 在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有_。后来，科学家还发现细胞膜除了会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解，这说明组成细胞膜的物质中还有_。（ 5

26、）你能解释细胞为什么这么小吗？（直径小于0.1 毫米）参考答案：（ 1）D（ 2） D（ 3） C（ 4）磷脂（脂质）蛋白质（ 5）体积越小，相对膜面积越大，越有利于新陈代谢。课堂小结无论植物细胞还是动物细胞，其原生质的最外层都是细胞膜。提取细胞膜通过电子显微中鸿智业信息技术有限公司 或 镜观察并进行化学成分分析得知，细胞膜主要由蛋白质分子和磷脂分子构成。细胞膜的生理功能主要包括保护作用、信息传递作用以及进行细胞内外的物质交换等。布置作业课本 P43 一、基础题，二、拓展题。学习册P36 P37（一）基础达标，

27、 （二）拓展创新。课后拓展体现活细胞的细胞膜功能的实验用新鲜的花生（玉米或小麦等种子也可以）若干粒，晒干的种子先浸水吸涨（干的玉米或小麦种子等30 35 时约浸5 小时， 20 时浸 15 小时），然后用小刀将每粒花生（或玉米）沿中线切成两半，分成两组。其中一组放入烧杯加清水煮沸10 分钟，另一组放入烧杯加清水室温放置 10 分钟。然后将两组种子分别放入两个培养皿中，都倒入稀释的红墨水中（ 1 份红墨水加 10 份清水），浸没 5 分钟后取出，洗去浮色，观察染色情况：煮过的那一组种子的胚全染上了红色，而没煮过的那一组种子的胚，仅表层带有浅浅的红色。可见，活细胞的细胞膜有选择透过性的特点，所以不

28、吸收红墨水；当煮沸杀死后便失去这一特性，红墨水进入细胞把胚染成红色。这说明活细胞的细胞膜有控制物质进出的功能。板书设计第 3 章 细胞的基本结构第 1 节 细胞膜系统的边界一、制备细胞膜为什么要用哺乳动物红细胞作材料研究膜的组成?二、细胞膜的成分脂质（约 50% ）、蛋白质（约40%）、糖类（约2% 10%）。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3.进行细胞间的信息交流四、细胞壁化学成分：纤维素和果胶功能：支持和保护细胞壁是全通透的习题详解一、练习（课本P43）（一）基础题1.C2.A3.C（二）拓展题1.把细胞膜与窗纱进行类比，有一定的合理性，因为两者都具有相同的特点：容许一些物质出入而阻挡另外一些物质的出入。 但两者进行类比， 又有不妥之处。 物质是否透过细胞膜主要取决于膜的特点和细胞的需要， 细胞对物质的透过有主动选择的作用