高中生物-细胞膜的结构和功能教学设计学情分析教材分析课后反思

《细胞膜的结构和功能》教学设计一、教材分析本节是2019版普通高中教科书《生物学•必修一•分子与细胞》第三章第一节内容。本节包含内容较多，分别是细胞膜的功能、细胞膜成分探索历程、细胞膜结构探索历程、流动镶嵌模型等内容。这节内容既是对前面两章知识的承接，也为后面第三章物质的输入和输出甚至是选修一打下基础。这四方面内容前后连贯，体现出从功能到结构的结构功能相适应观，也呈现出探索过程中的“提出假设”这一科学研究方法。二、学情分析本节课的授课对象是高中一年级学生，关于细胞的结构与功能,学生已有初中学习的基础。如光学显微镜下观察细胞,细胞膜、细胞核的功能,线粒体与叶绿体的功能,哺乳动物红细胞的知识等。他们具有一定的观察和认知能力，分析思维的连续性和逻辑性已初步建立但不完善，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。学生前两章已经学习了生物的物质基础和细胞种类等知识，这为进一步学习细胞基本结构奠定了基础。教师在讲解内容时可借助多媒体技术，帮助学生识记和理解。三、教学目标1.从系统与环境关系的角度,阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。2.分析细胞膜组成成分与结构的关系,说明细胞膜结构的物质基础,概述流动镶嵌模型的内容。3.分析对细胞膜成分与结构的探索历程,认同科学理论的形成是一个科学精神、科学思堆和技术手段结合下不断修正与完善的过程。能基于事实和证据进行推理、论证，提出或者否定假说，感悟科学在质疑与创新中不断发展。四、教学重难点1.教学重点（1）细胞膜的功能。（2）流动镶嵌模型的主要内容。2.教学难点（1）对细胞膜成分探索历程的认识。（2）细胞模的结构与其组成成分的内在联系。五、教学准备多媒体课件；学生和老师制作的细胞模结构模型；磷脂模型；生鸡蛋。六、教学过程（一）章首页导入对于我们体内的一些胰岛细胞来说,合成和分泌胰岛素是很平常的事,而我国科学家完成人类历史上第一次人工合成胰岛素的创举,却用了6年多的时间!引用翟中和院士的话“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”，说明细胞中物质必须形成特定的结构才能发挥功能；细胞的不同结构空间需要协调配合才能有序、高效地完成生命活动。调度学生学习积极性的同时，对学生进行爱国主义教育。（二）情境导入情境1教师敲破一个生鸡蛋，倒掉蛋清，把鸡蛋黄留下，鸡蛋黄是一个卵细胞或受精卵。让学生触摸细胞模。情境2用台盼蓝鉴别细胞死活的实验视频。（三）细胞膜的功能1.将细胞与外界环境分隔开。（看图片：原始海洋；原生动物草履虫）总结：膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段；细胞模保障了细胞内部环境的相对稳定。2.控制物质进出细胞。（ppt展示细胞膜控制物质的实例）（1）物质进出细胞具有选择透过性。（2）细胞模的控制作用是相对的。（在讲解过程中引导学生完成“问题探讨”。完成问题：【提问】(1).为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？(2).据此推测，细胞膜作为细胞边界，应该具有什么功能？）3.进行细胞间的信息交流。（借助ppt展示三种细胞间信息交流方式）第一种是两个细胞之间距离较远，通过信号分子间接交流。比如，内分泌细胞分泌激素，经过血管的运输，激素到达靶细胞需要与靶细胞表面的受体蛋白结合。除了激素，一些抗体和神经信号等也可以作为信号分子被传递。受体是细胞膜表面的识别信号分子的物质，本质是蛋白质。第二种近距离，两个细胞细胞模直接接触，例如，精子和卵细胞结合。第三种也是近距离，两个细胞形成通道。例如，高等植物细胞之间的胞间连丝。（四）细胞膜成分的探索历程【过渡】“我们刚刚介绍了细胞膜可以进行细胞间的信息交流。多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞‘社会’，社会如果没有信息交流肯定不能维持稳定。同样的细胞没有信息交流也无法完成整个生命活动。细胞膜的功能是与它的成分和结构密切相关的，现在我们跟着科学家的脚步来了解一下细胞膜化学成分的探索历程”引导学生阅读42页“思考·讨论”，以连续的问题带领学生科学家是如何一步一步探索出细胞膜的物质成分。【提问】1.1895年，欧文顿实验是如何得出“细胞膜是由脂质组成的”这一推论？其他科学家如何进一步研究构成细胞膜的脂质类型的？（带领学生阅读第一部分内容，板书呈现，引导学生思考问题。Ppt展示血红细胞，解释为什么哺乳动物成熟血细胞可以作为实验材料）根据“相似相溶”原理，从现象推理。细胞膜成分提取获得脂质，进一步判断是胆固醇和磷脂。（详细介绍磷酸分子的结构，以及它的亲水端和疏水端。PPT展示，强调多个磷脂分子在水中是自发形成双分子层。）2.1925年，戈特和格伦德尔的实验是如何得出“细胞膜中的磷脂分子排列为两层”的？与上一个问题相联系，实验结果是脂质单层分子的面积是膜表面积的2倍。3.1935年，丹尼利和戴维森的细胞的表面张力实验，实验结果是什么？推论是什么？生物膜蛋白质％脂类％糖类％人的红细胞膜49438大鼠的肝细胞核膜59352.9内质网膜6733少线粒体外膜5248少推论是细胞膜除含脂质分子外，可能还含有蛋白质。是什么？磷脂；胆固醇；蛋总结：细胞膜主要组成成分白质【过渡】其实除了上述三种成分，细胞膜还含糖类，我们来看一下补充资料。这是科学家陆陆续续测得的各种生物膜的成分，我们可以发现细胞膜中还含有少量的糖类。研究发现细胞膜中脂质约占细胞膜总质量的50％，蛋白质约40％，糖类占2％-10％。蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要作用，因此功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。（五）细胞膜结构的探索【过渡】我们已经对细胞膜的成分做了了解，那么脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？现在我们再次跟随科学家的脚步来探索细胞膜结构是什么样子的？引导学生阅读课本43页，在讲解科学家探索过程的同时提出问题引发学生思考。1.1959年，罗伯特森提出蛋白质—脂质—蛋白质的静态膜结构模型（三明治模型）能解释膜的哪些功能？不能解释哪些功能？（带领学生一同阅读课本，了解罗伯特森的探索过程并回顾蛋白质的功能）能解释蛋白质可以帮助物质运输。不能解释细胞的生长、变形虫的变形运动等。2.补充材料，科学测定细胞膜的厚度为7-8nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍，而按照“三明治”模型，加上两侧蛋白质，膜的厚度应当超过20nm。依据此材料大胆猜测蛋白质在磷脂双分子层中是如何存在。电镜证据支持了磷脂双分子层结构，否定了膜的“三明治”三层结构。猜测蛋白质镶嵌在膜的双分子层中，才能不过多增加膜的厚度。3.1970年，科学家人鼠细胞融合实验，得出的结论是什么？（利用课本中图3-4，将人鼠细胞融合的过程详细展现出来。）构成细胞的蛋白质具有流动性，进一步否定“三明治”模型中对蛋白质是静态的描述。4.1972年，在新的观察和实验证据的基础上，辛格和尼科尔森提出流动镶嵌模型。（穿插“提出假说”这一科学方法。）（六）流动镶嵌模型的基本内容1.带领学生阅读课本44-45页，详细分析图3-5.分析流动镶嵌模型的基本内容。(1)磷脂双分子层构成膜的基本骨架，这个骨架不是静止的，而是流动的。(2)蛋白质分子覆盖在磷脂双分子层的表面或镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中。(3)糖类与某些蛋白质结合形成糖蛋白，也可以和脂质结合形成糖脂。2.依据该模型进一步分析细胞膜的结构特点。(1)含义：构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都不是静止的，而是可以运动的。(2)表现：变形虫的变形运动、细胞的融合等。3.用概念图小结细胞流动镶嵌模型及其功能关系。（板书呈现）（七）随堂练习1.细胞之间通过信息交流,保证细胞间功能的协调。下列关于细胞间信息交流的说法,错误的是()A.图1是远距离的细胞间信息交流,图2是细胞直接接触进行信息交流B.图2可以表示精子与卵细胞的识别C.图1表示内分泌细胞产生激素,通过血液循环最终作用于靶细胞D.细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构2.下列能正确表示细胞膜结构的是()3.下图为细胞膜的亚显微结构模式图,请据图回答问题。(1)图中[B]的基本组成单位是。构成细胞膜基本支架的结构是[]。

(2)与细胞膜的识别功能有关的结构是[]。

(3)人鼠细胞融合的过程体现了细胞膜具有性,这是因为。

（八）、板书设计一、细胞膜的功能1.将细胞与外界环境分隔开2.控制物质的进出细胞3.进行细胞间的信息交流二、细胞膜成分探索历程1.1985年——欧文顿——细胞膜是由脂质组成的（科学家进一步利用哺乳动物红细胞分离提纯细胞膜，进行化学分析，得出脂质包含磷脂和胆固醇）2.1925年——戈特和格伦德尔——细胞中的磷脂分子必然排列为连续的两层3.1935年——丹尼利和戴维森——细胞膜除了脂质分子外，还有蛋白质。三、细胞膜结构探索历程1.1959年，罗伯特森——“蛋白质—脂质—蛋白质”（三明治结构）结构模型。2.1970年，人鼠细胞融合实验——细胞膜具有流动性。3.1972年，辛格和尼科尔森——流动镶嵌模型。四、流动镶嵌模型基本内容《细胞模的结构和功能》学情分析本节课的授课对象是高中一年级学生，关于细胞的结构与功能,学生已有初中学习的基础。如光学显微镜下观察细胞,细胞核的功能,线粒体与叶绿体的功能,哺乳动物红细胞的知识等。他们具有一定的观察和认知能力，分析思维的连续性和逻辑性已初步建立但不完善，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。学生前两章已经学习了生物的物质基础和细胞种类等知识，这为进一步学习细胞基本结构奠定了基础。教师在讲解内容时可借助多媒体技术，帮助学生识记和理解。《细胞模的结构和功能》效果分析本节课教学紧密围绕细胞膜成分和结构的科学探究历程进行设计,具有以下主要特点。1.准确把握学科核心素养目标,自然地渗透在教学过程之中教师将细胞膜成分及结构的科学探索历程,转化为探究教学的情境,通过问题导学、实验分析的方式,使学生领悟“提出假说”“模型与建模”等科学研究方法,引导学生基于证据进行推论证,促进学生质疑与创新,综合发展学生的科学思维和科学探究素养。引导学生利用“流动镶嵌模型”解释细胞膜的功能,促进对“结构与功能相适应”的理解。最后通过“脂质体药物的拓展延伸,体会如何利用理论知识解决现实问题,培养社会责任意识。2.用高质量的问题引导思维活动,促进素养发展围绕科学发现史展开教学是教师常用的思路,因为其中有着丰富的探究素材,有着学科概念的建立和发展过程,有着人们认识和解决问题时的思维碰撞和争论,有着解决生物学难题的学科思想方法。这种教学思路的难点在于如何巧妙地将科学发现的历程转化为学生活动情境,在充满悬念的情境中通过精准的问题引导来实现高质量的学生思维活动,而不是把科学发现事实进行罗列和堆砌。本课教学中,教师注重通过连续的、富有逻辑的问题串,一步步引导学生思维,如“蛋白质一脂质一蛋白质的静态膜结构模型(三明治模型)能解释膜的哪些功能?不能解释哪些功能?”“根据电镜照片和膜厚度的证据,请对细胞膜结构提出你的猜测”“人鼠细胞融合实验,得出的结论是什么?”等问题,不仅富有启发性,而且直指学科核心素养的发展,有力地促进了学习目标的达成。本课在教学方法选择上,围绕“细胞膜的功能”重要概念,以学生自主学习和问题交流为在设计中若能更多考虐通过评价对学生自主学习和交流进行引导,可能会有更好的教学效果。《细胞膜的结构和功能》教材分析本节是2019版普通高中教科书《生物学•必修一•分子与细胞》第三章第一节内容。本节包含内容较多，分别是细胞膜的功能、细胞膜成分探索历程、细胞膜结构探索历程、流动镶嵌模型等内容从第二章化学物质进一步升华到如何有序的排列构建成细胞膜，从而树立起生命的物质性和运动性观点。这节内容既是对前面两章知识的承接，也为后面第三章物质的输入和输出、光合作用和呼吸作用甚至是选修一打下基础。这四方面内容前后连贯，体现出从功能到结构的结构功能相适应观，也呈现出探索过程中的“提出假设”这一科学研究方法。《细胞膜的结构和功能》测评练习1．（2020·辽宁省六校协作体联考）细胞是开放的生命系统，细胞膜是系统的边界。有人说：“把细胞膜比喻为围墙，不如比喻为细胞的大门。”对这句话的评价错误的是（）A．细胞膜的脂质成分可以阻挡大部分极性分子，比喻为围墙有道理B．细胞膜上有专门供某种物质通过的通道蛋白，就像围墙上开了小门C．细胞膜作为细胞的大门，可以控制物质进出，将对细胞有害的物质全部拒之门外D．细胞代谢所需原料和代谢产生的废物都要经过细胞膜，所以细胞膜是细胞的大门2．（2020·首都师范大学附属中学高一月考）如图为细胞间信息交流的一种方式，下列有关叙述不正确的是（）A．图中反映了细胞膜具有细胞间信息交流的功能B．图中乙细胞表示靶细胞C．图中a表示信号分子（如激素）D．图中b表示细胞膜上的载体3．（2020·重庆八中高二期末）细胞间信息交流的方式有多种。在哺乳动物卵巢细胞分泌的雌激素作用于乳腺细胞的过程中，以及精子进入卵细胞的过程中，细胞间信息交流的实现分别依赖于（）A．突触传递，血液运输 B．间隙连接，细胞间直接接触C．突触传递，胞间连丝传递 D．血液运输，细胞间直接接触4．（2020·黑龙江省海林林业局第一中学月考）细胞膜与其完成各种生理功能相适应，极为重要的结构特点（）A．磷脂排列成双分子层B．球蛋白分子覆盖或镶嵌于磷脂双分子层中C．两侧膜物质分子排列不对称D．膜物质分子的运动使其具有流动性5．（2020·聊城市高二期末）对细胞膜结构的探索经历了漫长的历程，下列结论（假说）错误的是A．脂溶性物质更易通过细胞膜说明细胞膜的组成成分中含有脂质B．提取哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层是红细胞表面积的2倍，说明膜中的脂质分子排列为连续的两层C．电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗三层结构，罗伯特森认为生物膜由脂质—蛋白质—脂质三层结构构成D．人鼠细胞杂交实验证明细胞膜具有流动性6．（2020·云南昆明高一期末）“荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验”证明了（）A．细胞膜将细胞与外界环境分隔开B．细胞膜上的蛋白质分子是可以运动的C．细胞膜是选择透过性膜D．细胞膜上的磷脂分子可以自由移动7．（2020·青海西宁高一期末）使磷脂类特别适于形成细胞膜的特性是（）。A．它们是疏水的 B．它们是亲水的C．它们迅速吸水 D．它们既是亲水的又是疏水的8．（2020·湖南师大附中高一月考）将一个细胞中的磷脂成分全部提取出来，并将其在空气一水界面上铺成单分子层，结果测得单分子层的表面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。用下列细胞实验与此结果最相符的是（）A．人的肝细胞 B．蛙的红细胞C．洋葱鳞片叶表皮细胞 D．大肠杆菌细胞9．（2020·哈师大附中高一期中）对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：①用某种荧光材料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭（消失）。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即有出现了斑点。上述实验不能说明的是A．细胞膜具有流动性B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率10．（2020·北京朝阳高一期末）图是细胞膜的亚显微结构模式图；①～③表示构成细胞膜的物质。有关说法不正确的（）A．细胞识别与①有关 B．②能动③静止不动C．不同细胞的②有所不同 D．③构成细胞膜的基本支架11．（2020·西藏乃东山南二中高二期末）科学家研究发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变薄且面积增大。说明细胞膜具有A．一定的流动性 B．选择透性 C．较大的稳定性 D．运输物质的功能12．（2020·广东省江门市二中高一期中）人体白细胞能进行变形运动，穿出毛细血管壁，吞噬侵入人体的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的()A．选择透过性 B．保护作用C．流动性 D．扩散13．（2020·湖北荆州高一期末）一种聚联乙炔细胞膜识别器已问世，它是通过物理力把类似于细胞膜上具有分子识别功能的物质镶嵌到聚联乙炔囊泡中，组装成纳米尺寸的生物传感器。它在接触到细菌、病毒时可以发生颜色变化，用以检测细菌、病毒。这类被镶嵌进去的物质很可能含有A．磷脂和蛋白质 B．多糖和蛋白质C．胆固醇和多糖 D．胆固醇和蛋白质14．（2020·安徽省六安中学高一期中）下列关于流动镶嵌模型的叙述错误的是（）A．蛋白质分子以镶、嵌入、贯穿的方式存在于磷脂双分子层B．细胞膜的流动性强弱是不变的，即使温度发生变化C．胞吞胞吐、质壁分离及复原的过程都能体现细胞膜具有流动性D．流动镶嵌模型中，细胞膜两侧的蛋白质并非均匀分布15．（2020·浙江诸暨中学高一期中）如图甲为细胞膜的亚显微结构模式图，图乙为图甲细胞膜的磷脂分子结构模式图，下列相关叙述错误的是（）A．图甲中的①②③共同为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境B．图乙分子可识别“自己”和“非己”的成分C．图甲中②可识别气味分子并完成信息的传递D．将图乙平展在水面上，a部分与水面接触16．（2020·四川省泸县第一中学高三二模）下列关于细胞膜的叙述，错误的是（）A．细胞膜的组成成分主要是糖蛋白和糖脂B．不同的细胞膜上可能存在相同的蛋白质C．变形虫的运动主要依赖细胞膜的流动性D．病毒识别宿主细胞依赖细胞膜表面受体17．（2020·广东广州高一期末）细胞膜是系统的边界，下列关于其结构和功能的说法，正确的是（）A．在光学显微镜下能够清晰地观察到细胞膜的结构B．细胞膜中磷脂种类和数量越丰富，功能越复杂C．蛋白质可以通过细胞膜运输到细胞外，核酸则不能D．心肌细胞是高度分化的细胞，其细胞膜不具有流动性18．（2020·莆田第七中学高一期末）虫媒花多具有特殊的气味以吸引昆虫。蝴蝶将一株植物的花粉带到另一株同种植物花的柱头上后，可发生花粉萌发、花粉管伸长、释放精子、精卵融合等一系列生理反应；若将该花粉带到其他植物的花的柱头上则不会发生这一系列反应。该现象能很好地说明细胞膜（）A．主要由脂质和蛋白质组成B．可将细胞与外界环境分隔开C．控制物质出入细胞的作用是相对的D．可以完成细胞间的识别19．（2020·河南罗山高三一模）据最新研究发现，内皮素在皮肤中分布不均，是造成色斑的主要原因。内皮素拮抗剂进入皮肤，可以和黑色素细胞膜的受体结合，使内皮素失去作用，这为美容研究机构带来了福音。分析上述材料体现了细胞膜的哪项功能()A．细胞膜中磷脂含量越高，功能越复杂 B．细胞膜能控制物质进出细胞C．细胞膜具有信息交流的功能 D．细胞膜的组成成分主要为磷脂和蛋白质20．（2020·黄梅国际育才高级中学高一期中）下列与细胞间信息交流无关的是（）A．病毒侵入细胞，使生物体患病B．不同种动物的精子和卵细胞不能结合形成受精卵C．西瓜植株细胞之间通过胞间连丝相互交流信息D．胰岛细胞分泌的胰岛素可作用于肝细胞以调节血糖的平衡21．（2020·浙江宁波咸祥中学高一期中）下图表示细胞膜的亚显微结构模式图，请据图回答：（1）图中构成细胞膜基本支架的结构是[]________。（2）与细胞膜的识别功能有关的结构是[_____________。（3）吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有________性。（4）不同细胞细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的______。（5）细胞膜的这种结构模型被称为_______。（6）由于_______的分布使质膜的结构表现出不对称性。细胞质位于图中的________（“M侧”或“N侧”）。《细胞模的结构和功能》教后反思教材是课程的主要载体。教材只是一种体现课程基本理念、是教师向学生传授知识和培养能力的一种最主要素材,但绝不是唯一的素材。探究性课堂中教师的任务之一就是创设课堂探究情境,这就需要收集大量的素材,并合理地组织这些素材,使之形成一定的问題情境,让学生以主体身份进入情境,自主探究得出结论。就这堂课而言,在设计时我充分地利用了教材外的一些素材,例如，生鸡蛋、橡皮泥制作的细胞模结构模型、磷脂模型等，不但完成了计划中的所