高中生物必修1：《分子与细胞》教材解析与教学建议(第二稿)

1、1 分子与细胞分子与细胞 教材教材解析与教学策略解析与教学策略 四川师范大学四川师范大学 张小勇张小勇2第第2节节 生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型一、各节内容分析一、各节内容分析3对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程 1、细胞膜的组成成分是什么呢？、细胞膜的组成成分是什么呢？ 资料资料1. 1895年欧文顿年欧文顿(Overton)用用500多种物质多种物质对植物细胞的通透性作研究发现：凡是脂溶对植物细胞的通透性作研究发现：凡是脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂类的物质性物质容易透过细胞膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。透过细胞膜十分困难。分析资料分析资料1 1 ，欧文

2、顿提出：膜是由脂质，欧文顿提出：膜是由脂质组成的组成的教学案例分析教学案例分析4用用“思考与讨论思考与讨论”引领学习过程引领学习过程: 1 、最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是、最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定？分的提取和鉴定？ 2、 欧文顿推论是否正确呢？在推理分析得欧文顿推论是否正确呢？在推理分析得出结论之后出结论之后,还有必要对膜的成分进行提取、还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗分离和鉴定吗? 3 、细胞膜中除含有脂质外，还有没有其他、细胞膜中除含有脂质外，还有没有其他成分呢？成分呢？ 教学案例

3、分析教学案例分析5资料资料2. 20世纪初世纪初,科学家们第一次将膜从哺乳科学家们第一次将膜从哺乳动物红细胞中分离出来。动物红细胞中分离出来。 化学分析表明：膜的主要成分是脂质化学分析表明：膜的主要成分是脂质和蛋白质和蛋白质教学案例分析教学案例分析6 用用“思考与讨论思考与讨论”进一步引领学习过程进一步引领学习过程:4 、脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？、脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？ （1）脂质分子在细胞膜中的排列）脂质分子在细胞膜中的排列教学案例分析教学案例分析7资料资料3. 19253. 1925年，两位荷兰科学家年，两位荷兰科学家 用丙酮用丙酮( (一种有机溶剂一种有机溶剂) )提取红细

4、提取红细胞膜中的脂类物质，然后在水面将脂胞膜中的脂类物质，然后在水面将脂质物质铺成单分子排列的一层，测得质物质铺成单分子排列的一层，测得总面积恰好为红细胞表面积的总面积恰好为红细胞表面积的2 2倍。倍。 把红细胞放在蒸馏水中使其吸把红细胞放在蒸馏水中使其吸水涨破，反复冲洗后只留细胞膜水涨破，反复冲洗后只留细胞膜（血影），把这些破碎的膜展开铺（血影），把这些破碎的膜展开铺在水面上，测定出红细胞的表面积。在水面上，测定出红细胞的表面积。细胞膜由两层脂质分子连续排列细胞膜由两层脂质分子连续排列教学案例分析教学案例分析8 (2)两层脂质分子是两层脂质分子是如何排列为两层的如何排列为两层的呢？呢？教学案

5、例分析教学案例分析9 研究发现，脂质分子主要是磷脂，它是怎样排列研究发现，脂质分子主要是磷脂，它是怎样排列成单分子层或双分子层的呢？成单分子层或双分子层的呢？ 这与它的结构和状态有关。这与它的结构和状态有关。亲水端亲水端疏水端疏水端易与水结合在一起易与水结合在一起2条长脂肪酸链组成，性条长脂肪酸链组成，性质象油，不能与水结合质象油，不能与水结合头部头部 尾部尾部磷脂分子磷脂分子磷酸磷酸脂肪酸脂肪酸教学案例分析教学案例分析10得出磷脂分子的排列方式得出磷脂分子的排列方式教学案例分析教学案例分析11难点运用：难点运用：利用磷脂分子的结构特点和所处环境，画出下列情况中其排列方式利用磷脂分子的结构特点

6、和所处环境，画出下列情况中其排列方式平铺于水面上平铺于水面上磷脂分子置于水磷脂分子置于水中中两个水槽两个水槽“隔板隔板”的孔隙的孔隙水水水水水水亲水端亲水端疏水端疏水端(油质油质)(水质水质)12（3）蛋白质位于脂双层的什么位置呢？）蛋白质位于脂双层的什么位置呢？1959年罗伯特森在电镜下看到细胞膜如下结构：年罗伯特森在电镜下看到细胞膜如下结构： (暗暗亮亮暗暗)提出：膜由提出：膜由 三层结构构成。三层结构构成。蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质提出的提出的“三明治三明治”结构模型结构模型资料资料4.教学案例分析教学案例分析13静态的蛋白质静态的蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构模式图蛋白质三层结构模

7、式图教学案例分析教学案例分析14静态的蛋白质静态的蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构受到质疑蛋白质三层结构受到质疑细胞膜是静止的，变形虫为什么会运动？细胞膜是静止的，变形虫为什么会运动？细胞之间为什么会发生融合？细胞之间为什么会发生融合？细胞为什么会生长？细胞为什么会生长？推论：细胞膜应该是流动的推论：细胞膜应该是流动的变形虫正在吞噬草履虫变形虫正在吞噬草履虫教学案例分析教学案例分析15 思考与讨论思考与讨论: 5、有什么证据证明细胞膜中的物质是不断、有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？运动的呢？教学案例分析教学案例分析16 1970 1970年有两位科学家做了下列实验年有两位科学家做了下列

8、实验（荧光标记法）（荧光标记法） 资料资料5.实验证明：实验证明： 细胞膜上的蛋白质具有流动性细胞膜上的蛋白质具有流动性17思考与讨论思考与讨论:6 细胞中的脂质也是流动的吗？细胞中的脂质也是流动的吗？通过相关的实验证明细胞膜具有一定的流动性通过相关的实验证明细胞膜具有一定的流动性1972年，桑格和尼克森提出年，桑格和尼克森提出流动镶嵌模型流动镶嵌模型 教学案例分析教学案例分析18 厚约厚约8nm，膜的中间是，膜的中间是磷脂双分子层构成基本支架磷脂双分子层构成基本支架蛋白质蛋白质镶在膜的表面镶在膜的表面嵌入、贯穿嵌入、贯穿教学案例分析教学案例分析19从科学家的身上从科学家的身上,你学到了什么？

9、你学到了什么？1、科学家探索细胞膜结构模型的过程中，强调的科学、科学家探索细胞膜结构模型的过程中，强调的科学方法是什么？方法是什么？（观察现象发现问题、分析问题提出假说、设计实验（观察现象发现问题、分析问题提出假说、设计实验验证假说）验证假说）2、技术手段的进步，与科学发展之间的关系是怎样的？、技术手段的进步，与科学发展之间的关系是怎样的？（让学生体会科学与技术的互动关系）（让学生体会科学与技术的互动关系）3、在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的、在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点是如何得到体现的？观点是如何得到体现的？（页：分析成分是了解结构的基础，现象和功能（页：分析

10、成分是了解结构的基础，现象和功能又提供了探究结构的线索）又提供了探究结构的线索）20第第3节节 ATP的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸 问题探讨联系科学史，呼吸与体外燃烧的问题探讨联系科学史，呼吸与体外燃烧的异同。异同。 探究：酵母菌细胞呼吸的方式。需要学生探究：酵母菌细胞呼吸的方式。需要学生设计对比实验，根据教材中参考资料进行设计对比实验，根据教材中参考资料进行设计，有一定难度，可培养学生的技术设设计，有一定难度，可培养学生的技术设计能力。计能力。 讲述有氧呼吸和无氧呼吸及其应用。讲述有氧呼吸和无氧呼吸及其应用。二、各节内容分析二、各节内容分析21能量能量（大量）（大量）释放：释放：19

11、6.65KJ/mol转移：转移：61.08KJ/mol细胞质基质细胞质基质线粒体线粒体C6H12O6C6H12O62C3H4O36CO2 H H6O212H2O2C3H6O36H2O能量（少）能量（少）能量（少）能量（少）有氧呼吸有氧呼吸释放：释放：2870KJ/mol转移：转移：1161KJ/mol无氧呼吸无氧呼吸某些氨基酸、脂质等某些氨基酸、脂质等22第第4节节 能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用一、捕捉光能的色素一、捕捉光能的色素二、各节内容分析二、各节内容分析二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用1、学生讨论光合作用的探究历程、学生讨论光合作用的探究历程2、讲述光合作用

12、的过程、讲述光合作用的过程3、学生探究光合作用的应用、学生探究光合作用的应用注意：此探究具有更高的开放性，问题和方案注意：此探究具有更高的开放性，问题和方案都由学生自主确定，教材仅提供一个参考案例。都由学生自主确定，教材仅提供一个参考案例。4、简介化能合成作用、简介化能合成作用23科学家科学家时间时间实验和现象实验和现象你的结论你的结论亚里士亚里士多德多德公元前公元前三世纪三世纪植物长于土壤中植物长于土壤中土壤是构成植物土壤是构成植物的原材料的原材料海尔蒙海尔蒙特特1648年年“植物的重量源植物的重量源于水于水”。英根豪英根豪斯斯1779年年梅耶梅耶1845年年根据能量转换和守恒定律明确指出根

13、据能量转换和守恒定律明确指出植物进行光合作用时，把植物进行光合作用时，把光光能转换为化学能能转换为化学能储存起来。储存起来。萨克斯萨克斯1864年年恩吉尔恩吉尔曼曼1880年年鲁宾和卡鲁宾和卡门门1940年年24CO218O2C18O2O2H218OH2O光照射下的光照射下的小球藻悬液小球藻悬液25 必修必修1第第5章第章第3节节 探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式 （科学探究活动的教学）（科学探究活动的教学）26 复习导入复习导入 教师行为教师行为 提问：细胞生命活动所需要的主要能源物提问：细胞生命活动所需要的主要能源物质是什么？葡萄糖中的能量是怎样被细胞质是什么？葡萄糖中的能

14、量是怎样被细胞利用的？利用的？ 学生活动及目标学生活动及目标 回答问题：主要能源物质是糖类。细胞通回答问题：主要能源物质是糖类。细胞通过呼吸作用将葡萄糖等物质中的能量转移过呼吸作用将葡萄糖等物质中的能量转移到直接能源到直接能源ATPATP中。中。27 创设问题情境创设问题情境 教师行为教师行为 介绍酵母菌，启发学生思考：家庭如何蒸馒头？介绍酵母菌，启发学生思考：家庭如何蒸馒头？如何酿酒？蒸熟的馒头为什么松软？酒精和如何酿酒？蒸熟的馒头为什么松软？酒精和COCO2 2是是酵母菌在有氧的条件下产生的还是在无氧条件下酵母菌在有氧的条件下产生的还是在无氧条件下产生的？产生的？ 学生活动及目标学生活动及

15、目标 学生思考、讨论：馒头比较松软是因为蒸馒头过学生思考、讨论：馒头比较松软是因为蒸馒头过程中程中COCO2 2气体的作用。气体的作用。 提出疑问：提出疑问：COCO2 2气体是酵母菌在有氧条件下产生的气体是酵母菌在有氧条件下产生的还是无氧条件下产生的？酒精是无氧条件下产生还是无氧条件下产生的？酒精是无氧条件下产生的还是有氧条件下产生的？的还是有氧条件下产生的？ 2829 教师行为教师行为 教师介绍什么是自变量、因变量、无关变量。要教师介绍什么是自变量、因变量、无关变量。要求学生分析这个实验设计中自变量、因变量分别求学生分析这个实验设计中自变量、因变量分别是什么。是什么。 学生活动及目标学生活

16、动及目标 学生讨论，最终要明确：自变量是酵母菌进行呼学生讨论，最终要明确：自变量是酵母菌进行呼吸作用时有没有氧气参与，因变量是呼吸作用的吸作用时有没有氧气参与，因变量是呼吸作用的产物中有没有酒精或有没有产物中有没有酒精或有没有COCO2 2。30 教师行为教师行为 给学生介绍酵母菌培养液的配制方法，引导学生给学生介绍酵母菌培养液的配制方法，引导学生分析实验装置如何控制有氧、无氧环境。分析实验装置如何控制有氧、无氧环境。 学生活动及目标学生活动及目标 学生讨论装置如何装备，从而得到装置如图学生讨论装置如何装备，从而得到装置如图2 2，A A图酵母菌进行有氧呼吸，图酵母菌进行有氧呼吸，B B图酵母

17、菌进行无氧呼吸。图酵母菌进行无氧呼吸。31 教师行为教师行为 接着教师提出，如果产物中有接着教师提出，如果产物中有COCO2 2，该如何检验？，该如何检验？从而师生共同推导出装置如图从而师生共同推导出装置如图3 3。 学生活动及目标学生活动及目标 学生分析出图学生分析出图3 3所示装置所示装置32 教师行为教师行为 教师进一步指出，如果图教师进一步指出，如果图3 3有氧装置中检验发现了有氧装置中检验发现了COCO2 2，则一定能说明有氧呼吸产生了，则一定能说明有氧呼吸产生了COCO2 2吗？为什吗？为什么？如何改进实验装置？么？如何改进实验装置？ 学生活动及目标学生活动及目标 不能。因为不能排

18、除空气中的不能。因为不能排除空气中的COCO2 2使澄清的石灰水使澄清的石灰水变浑浊。学生分析出改进装置如图变浑浊。学生分析出改进装置如图4 4所示：所示：33 教师行为教师行为 教师演示或指导学生做实验教师演示或指导学生做实验 学生活动及目标学生活动及目标 观看教师演示或亲自动手做实验观看教师演示或亲自动手做实验34 教师行为教师行为 通过实验我们发现，有氧条件下、无氧条件下酵通过实验我们发现，有氧条件下、无氧条件下酵母菌都能产生母菌都能产生COCO2 2，有氧呼吸产生大量，有氧呼吸产生大量COCO2 2，无氧，无氧呼吸产生少量呼吸产生少量COCO2 2。 接下去继续探讨有氧条件与无氧条件下是否都能接下去继续探讨有氧条件与无氧条件下