《第1节 细胞膜的结构和功能》教案和导学案

《第1节细胞膜的结构和功能》教案【教材分析】“细胞膜的结构和功能”是生物必修一第3章“细胞的基本结构”的第一节内容。本节课的教学内容是在学习了细胞的化学组成的基础上进行的，主要包括细胞膜的功能、细胞膜的物质组成、细胞膜的探究历程、流动镶嵌模型等内容，这有利于学生巩固前面所学的知识，又能为学生学习细胞的代谢作好铺垫，在教材中起着承上启下的桥梁作用。【教学目标与核心素养】生命观念：说出细胞膜的结构与功能。科学思维：理解细胞膜的结构与功能的适应性。科学探究：通过模拟实验，探究膜的透性。社会责任：认同科学研究需要丰富的想象力，大胆质疑和勤奋实践以及对科学的热爱。【教学重点和难点】1．细胞膜的主要功能；2．流动镶嵌模型的基本内容；3．领悟科学研究的过程与方法。【教学过程】PPT展示相关图片，引出问题：细胞中有无细胞膜的存在？材料：科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能逸出细胞。结论：细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜（质膜）。一、细胞膜的功能1、将细胞与外界坏境分隔开人们普遍认为生命起源于原始的海洋，原始海洋中的有机物逐渐聚集并且相互作用，演化出原始的生命。在原始海洋这盆稀薄的热汤中，膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的秕，保障了细胞内部环境的相对稳定。实验分析：实验一：取A、B两个烧杯，分别加入等体积的清水和沸水，然后将新鲜的紫色苋菜叶分别浸入A、B两个烧杯中，观察颜色的变化。实验二：取数量相等的玉米粒两份，为A、B两组，将B组玉米粒煮熟，然后分别加入红墨水，几分钟后用缓水流冲洗两组玉米粒。思考：实验一中B烧杯的水为什么变成紫红色？而A烧杯颜色不变？实验二中B组玉米粒为什么被染成红色，而A组的颜色不变？你能根据实验现象推测细胞膜的功能吗？2、控制物质进出细胞“染色排除法”利用了活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞的原理。台盼蓝染色剂是细胞不需要的物质，不能通过细胞膜进入细胞，所以活细胞不被染色。而死的动物细胞的细胞膜不具有控制物质进出细胞的功能，所以台盼蓝染色剂能够进入死细胞内，使其被染色。3、进行细胞间的信息交流（1）细胞分泌化学物质，通过膜表面的受体传递信息。（2）通过相邻细胞膜的接触传递信息。精子和卵细胞之间的识别和结合。（3）相邻细胞之间形成通道来传递信息。高等植物细胞之间通过胞间连丝传递信息。课堂互动：这些诗句说的是细胞膜的什么功能？是谁，隔开了原始海洋的动荡―――与外界环境分隔开是谁，奏鸣了生命的交响―――与外界环境分隔开是谁，为我日夜守边防―――控制物质进出细胞是谁，为我传信报安康。―――进行细胞间的信息交流啊，伟大的细胞膜呀！没有你，我会是何等模样！二、对细胞膜结构的探索材料1：19世纪末，欧文顿实验假说：膜是由脂质（磷脂）组成的。材料2：1925年荷兰科学家Gorter和Grendel用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺成单层分子。发现展开层后的脂单层面积是红细胞的表面积的2倍。小知识：磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子观察在水中的分布情况：得出结论：细胞膜中的磷脂是双层的。细胞膜的两侧都有水环境存在。请大胆的推测和想象一下在这样的环境中，细胞膜中的磷脂分子可能怎么排布？材料3：1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究发现，细胞的表面张力明显低于油－水界面的表面张力，若油脂滴表面吸附有蛋白质则表面张力降低。结论：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。材料4：20世纪40年代，曾经有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质，但直到50年代，电子显微镜的诞生，科学家用它来观察细胞膜。1959年罗伯特森（J.D.Robertsen）在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。提出假说：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构。把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。膜静态模型不能解释下列现象：细胞的生长变形虫的变形运动白细胞吞噬细菌受精时细胞融合植物细胞质壁分离和复原材料5：1970年LarryFrye等科学家将人和鼠的细胞表面膜蛋白分别用不同的荧光标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，在37℃下经过40分钟，发现两种荧光抗体均匀分布。问题1：该实验表明什么？细胞膜具有流动性。问题2：根据已有的生物知识或生活经验，你能列举哪些证明细胞膜具有流动性的证据。白细胞吞噬细菌的过程；变形虫的伪足运动现象；受精时细胞的融合过程；动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程；动物细胞吸水膨胀和失水皱缩；植物细胞的质壁分离等。在新的观察和实验证据的基础上，又有学者提出一些关于生物膜的分子结构模型。其中，1972年桑格和尼克森提出流动镶嵌模型为大多数人所接受。三、流动镶嵌模型的基本内容1、膜的组成成分：主要是磷脂和蛋白质，还有少量的糖类。2、膜的基本支架：磷脂双分子层。（其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）3、蛋白质分子的位置：蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）。4、结构特点：具有一定的流动性。5、功能特点：具有选择透过性。思考：我们已经知道：生物膜的结构特性是流动性，功能特性是选择透过性那么结构和功能有什么关系？生物膜的结构和功能是相适应的。【教学反思】本节课课堂设计较好地调动了学生的学习热情，完成了本节的既定目标，尤其是对细胞膜结构的探究历程，学生参与度极高，积极参与讨论，师生共同构建了生物膜的流动镶嵌模型。但仍有很多细节方面值得推敲和优化，引起学生成为学习的主题方面有很大的努力空间。《3.1细胞膜的结构和功能》导学案一、教学目标：学习目标：1.概述细胞膜的主要功能。2.分析细胞膜结构的探索过程，领悟科学的过程和方法。3.了解流动镶嵌模型的基本内容。核心素养：生命观念——通过对细胞膜的学习建立生命的结构与功能观科学探究——领悟细胞膜结构探索过程的科学方法。科学思维——流动镶嵌模型及其解读。【预习案】任务一：细胞膜的功能1.将细胞与_____________分隔开：保障了细胞内部环境的__________。2.________________进出细胞：（1）__________________的物质可以从外界进入细胞；____________________的物质不容易进入细胞。（2）抗体、激素等物质在__________合成后，分泌到细胞外，细胞产生的______也要排到细胞外；细胞内的___________不会轻易流失到细胞外。（3）细胞膜的控制作用是__________的，环境中一些_____________有可能进入；有些____________________也能侵入细胞，使生物体患病。3.进行细胞间的_______________：多细胞生物体间的协调不仅依赖于___,也有赖于______________。【答案】1、外界环境相对稳定2、控制物质（1）细胞需要的营养物质细胞不需要的物质（2）细胞内废物有用成分（3）相对对细胞有害的病毒、病菌3、信息交流物质和能量的交换信息的交流任务二：对细胞膜结构的探索1、19世纪末，欧文顿的实验：溶于的物质，更容易通过细胞膜。欧文顿的推论：膜是由组成的。2、20世纪初，科学家第一次将膜从中分离出来。化学分析表明，膜的主要成分是；3、1925年，荷兰的两位科学家从人的红细胞膜中提取脂质并在空气——水界面上铺成单分子层，测得单分子层的面积恰为的2倍。结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为；4、1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的“暗—亮—暗”的三层结构，提出生物膜的模型是：；把生物膜描述为的统一结构。5、1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有；6、1972年，桑格和尼克森提出了生物膜的。【答案】1、脂质；脂质2、哺乳动物的红细胞；脂质和蛋白质；3、红细胞表面积；连续的两层；4、蛋白质-脂质-蛋白质三层；静态5、流动性；6、流动镶嵌模型；任务三：流动镶嵌模型____________构成了膜的基本支架，是轻油般的流体，具有。蛋白质分子有的在磷脂双分子层表面，有的部分或全部_______磷脂双分子层中，有的________整个磷脂双分子层中，大多数蛋白质分子是可以。【答案】磷脂双分子层；流动性；镶嵌；嵌入；贯穿于；运动；【探究案】探究点一、细胞膜的功能1.在一首赞美细胞膜的诗中有这样一句：“是谁，隔开了原始海洋的动荡；是谁，奏鸣了生命的交响。”该诗句说明细胞膜具有的功能是①。该功能使细胞成为②的系统，并保障了细胞内部环境的③。2.实验分析：实验一：将新鲜的红玫瑰花瓣分成等量的两组，一组放入蒸馏水中浸泡，一组放入蒸馏水中加热，结果是没有加热的一组蒸馏水不变色，而加热的一组蒸馏水出现红色。实验二：将玉米籽粒从中部纵切成两半，每一半都含有一部分胚和胚乳。其中一半加热煮熟，另一半不进行加热处理，然后将它们放入红墨水中浸泡，10min后取出用自来水冲洗表面的浮色。结果是：加热煮熟的一半籽粒的胚是红色的，而没有加热处理的一半籽粒的胚是无色的。以上实验说明细胞膜具有①的功能，实验一产生的原因是②，实验二产生的原因是③。3.以下是细胞间信息交流的三种形式。（1）A是①，需要通过②的运输到达[B]③，与其细胞膜表面的[C]④结合，从而将信息传递给B细胞。C的化学本质是①，它可以接受另一细胞发出的②。E是①，能使细胞相互连接，也具有信息交流的作用。（4）精子和卵细胞之间的识别和结合相当于甲、乙、丙中的①图。【答案】1.①将细胞与外界环境分隔开②相对独立③相对稳定2.①控制物质进出细胞②红玫瑰花瓣活细胞中的红色色素不能通过细胞膜进入蒸馏水，而加热杀死的细胞，其细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，红色色素进入蒸馏水③红墨水是细胞不需要的物质，不能通过活细胞的细胞膜进入细胞，而加热煮熟的一半籽粒的胚已经死亡，死细胞的细胞膜不具有控制物质进出细胞的功能，所以红墨水能够进入死细胞内，使其被染色。3.（1）①激素②血液循环③靶细胞㈣受体（2）①糖蛋白（蛋白质）②信息（3）①胞间连丝4）①乙探究点一、细胞膜的结构（1）图中①_________构成膜的支架。（2）③_________，其作用是_____________________________________________。（3）细胞膜中除了含有图中的脂质外，还含有的脂质类型是_________。（4）③一侧是细胞膜_____侧（填内或者外），细胞膜的选择透过性主要与_____成分有关（用图中的序号回答）。【答案】磷脂双分子层糖蛋白识别、信息交流脂肪和固醇外②【训练案】1.科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料,并利用哺乳动物的红细胞通过一定的方法,制备出纯净的细胞膜,进行了化学分析。下列有关细胞膜成分的叙述,错误的是 ()A.细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质B.细胞膜上的蛋白质的种类和数量越多,功能越复杂C.细胞内的营养物质不能分泌到细胞外D.最初对细胞成分的认识是通过对现象的推理分析2.蝴蝶将一株油菜的花粉带到另一株油菜花的柱头上后，会发生花粉萌发、花粉管伸长、释放精子、精卵融合等一系列生理反应；若将一株油菜花的花粉带到一朵桃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．能进行细胞间的信息交流3.作为系统的边界,细胞膜在细胞的生命活动中有多种功能。有关图示的说法错误的是 ()A.图示信息主要体现了细胞膜能进行细胞间信息交流的功能B.甲细胞分泌a物质与细胞膜控制物质进出的功能有关C.乙细胞上识别a物质的受体b可以识别所有的信号分子D.b物质的主要成分是蛋白质4．对某动物细胞进行荧光标记实验，如图所示，其基本过程是：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点；②用激光束照射该细胞表现出荧光的某一区域，该区域荧光淬灭(即消失)；③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了荧光斑点。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的组成成分结合C．细胞膜具有信息传递功能D．根据荧光恢复的速率可推算出细胞膜中蛋白质或脂质的流动速率5.胰岛细胞和神经元细胞在细胞膜上的不同主要体现在()A．磷脂的含量高低B．蛋白质的含量及种类不同C．糖类的含量及种类不同D．脂质的含量及种类不同6.如图为细胞膜结构示意图,A、B表示细胞膜的两侧。请回答下列问题:(1)该结构模型为目前被公认的细胞膜模型,名称为

______________。(2)图中1表示___________,动物细胞吸水时1的厚度会变小,这说明1具有_________。(3)图中________________(填图中字母)侧是细胞膜的外侧。(4)气味物质分子首先要与图中[]________结合，才有产生嗅觉的可能。（[]中填序号）参考答案1-5：CDCCB6．（1）流动镶嵌模型（2）磷脂双分子层；流动性（3）A（4）3；蛋白质《第1节细胞膜的结构与功能》导学案一、学习目标1．细胞膜的功能。(重点)2.细胞膜成分和结构的探索。3.流动镶嵌模型的基本内容。(重点)二、预习导学（课前完成）【知识一：细胞膜的功能】1.将细胞与_____________分隔开：保障了细胞内部环境的__________。2.________________进出细胞：（1）__________________的物质可以从外界进入细胞；____________________的物质不容易进入细胞。（2）抗体、激素等物质在__________合成后，分泌到细胞外，细胞产生的______也要排到细胞外；细胞内的___________不会轻易流失到细胞外。（3）细胞膜的控制作用是__________的，环境中一些_____________有可能进入；有些____________________也能侵入细胞，使生物体患病。3.进行细胞间的_______________：多细胞生物体间的协调不仅依赖于___________________________,也有赖于______________。（1）内分泌腺分泌的激素通过__________运输到全身各处，与_____细胞的细胞膜表面的_________结合，将信息传递给靶细胞。（2）相邻两个细胞的_________________，信息从一个细胞传递到另一个细胞。如：_____和_________之间的识别和结合。（3）相邻两个细胞之间形成_______，携带的信息的_______通过通道进入另一个细胞。如：高等植物细胞通过_____________相互连接。【知识二：对细胞膜结构的探索】1.1895年欧文顿发现：__________的物质容易穿过细胞膜，_____________的物质不容易穿过细胞膜。推测：细胞膜是由________组成。最后利用__________________细胞，制备了较纯净的细胞膜，通过化学方法分析，得知细胞膜的脂质有________和_______，其中________含量最多。2.1925年戈特和哥伦德尔推测：细胞膜中的磷脂分子必然排列为________________。3.1935年丹尼利和戴维森推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有_________。【归纳】细胞膜的成分______（50%）、________（40%）_________（2%~10%）4.1959年罗伯特森在电镜下看到了清晰的_______________三层结构，推测细胞膜由_________—______—__________构成，中间的亮层是______，两边的暗层是______。细胞膜描述为_______的统一结构。5.1970年_____细胞和_____细胞融合，表明细胞膜具有___________。6.1972年辛格和尼科尔森提出了__________________模型为大多数人接受。【知识三：流动镶嵌模型】1.细胞膜是由______分子和_______分子构成。2.______________是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的________，______分子或离子不能自由通过，具有_____作用。________分子在物质运输方面有重要作用。3.细胞膜具有_______性，主要表现在____________分子可以侧向自由移动，膜中的__________大多也能运动。评价：_______三、合作研学（当堂完成）1、细胞膜的成分和功能（判断对错并改正）（1）细胞膜是一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入，而对细胞有害的物质则不能进入。（）改正：（2）细胞间的信息交流都依赖于信息分子和受体的识别。（）改正：（3）细胞膜的功能越复杂，细胞膜上的蛋白质的种类和数量越多。（）改正：（4）用苏丹Ⅲ对细胞膜成分染色,会出现橘黄色。（）改正：（5）罗伯森特提出了脂质—蛋白质—脂质的三层结构。（）改正：2.细胞膜的结构（1）图中①_________构成膜的支架。（2）③_________，其作用是_____________________________________________。（3）细胞膜中除了含有图中的脂质外，还含有的脂质类型是_________。（4）③一侧是细胞膜_____侧（填内或者外），细胞膜的选择透过性主要与_____成分有关（用图中的序号回答）。四、课堂检测（当堂完成）【选择题】（）1.科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料,并利用哺乳动物的红细胞通过一定的方法,制备出纯净的细胞膜,进行了化学分析。下列有关细胞膜成分的叙述,错误的是 ()A.细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质B.细胞膜上的蛋白质的种类和数量越多,功能越复杂C.细胞内的营养物质不能分泌到细胞外D.最初对细胞成分的认识是通过对现象的推理分析（）2.蝴蝶将一株油菜的花粉带到另一株油菜花的柱头上后，会发生花粉萌发、花粉管伸长、释放精子、精卵融合等一系列生理反应；若将一株油菜花的花粉带到一朵桃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．能进行细胞间的信息交流（）3.作为系统的边界,细胞膜在细胞的生命活动中有多种功能。有关图示的说法错误的是 ()A.图示信息主要体现了细胞膜能进行细胞间信息交流的功能B.甲细胞分泌a物质与细胞膜控制物质进出的功能有关C.乙细胞上识别a物质的受体b可以识别所有的信号分子D.b物质的主要成分是蛋白质（）4．对某动物细胞进行荧光标记实验，如图所示，其基本过程是：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点；②用激光束照射该细胞表现出荧光的某一区域，该区域荧光淬灭(即消失)；③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了荧光斑点。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的组成成分结合C．细胞膜具有信息传递功能D．根据荧光恢复的速率可推算出细胞膜中蛋白质或脂质的流动速率（）5.胰岛细胞和神经元细胞在细胞膜上的不同主要体现在()A．磷脂的含量高低B．蛋白质的含量及种类不同C．糖类的含量及种类不同D．脂质的含量及种类不同【非选择题】6.如图为细胞膜结构示意图,A、B表示细胞膜的两侧。请回答下列问题:(1)该结构模型为目前被公认的细胞膜模型,名称为

__________________。(2)图中1表示___________,动物细胞吸水时1的厚度会变小,这说明1具有_________。(3)图中__________________(填图中字母)侧是细胞膜的外侧。(4)气味物质分子首先要与图中[]________结合，才有产生嗅觉的可能。（[]中填序号）《第1节细胞膜的结构与功