《细胞膜——系统的边界》-教学设计

《细胞膜——系统的边界》教学设计学院：生命科学学院姓名：胥婷婷实习学校：通化县第七中学13.1《细胞膜——系统的边界》教学设计一、教材分析“细胞膜——系统的边界”是人教版新课标高中《生物》必修1中第三章第一节的内容，是在学习了生物的物质基础和细胞的种类的基础上进行的，为以后的细胞器、物质出入细胞的方式以及生物膜系统等内容做铺垫，起着承上启下的桥梁作用，是生物学中十分重要的内容。二、学情分析学习者是高中一年级学生，对于细胞膜这部分内容初中有一定的基础。这个阶段的学生学习积极性较高，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。老师在教学过程中应该多联系生活实际，利用类比推理等方法，帮助学生识记和理解。三、教学目标（一）知识目标：1.通过学习，学生能够简述细胞膜的成分和掌握细胞膜的功能；（二）能力目标：1.通过学习，学生体验制备细胞膜的方法；2.通过观察、分析所给材料，提高学生获取信息的能力；（三）情感目标：1.学生能够认同细胞膜作为系统的边界，对于细胞这个生命系统的重要意义。四、教学重难点（一）教学重点1.细胞膜的成分和功能2.细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义（二）教学难点1.用哺乳动物红细胞制备细胞膜的方法。2.细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。2五、教学过程教学内容教师行为学生行为设计意图导入本章1min著名的生物学家翟中和院士说“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！”为什么一个细胞会比智能电脑更精巧呢？细胞到底有什么精巧之处？它的精巧会不会与其结构有关呢？今天我们就来学习第三章——细胞的基本结构。产生疑问的同时形成学习和探讨新知识的兴趣。引用名言，激发学生的兴趣和求知欲引入本节内容3min同学们都知道我国的地图像一只雄鸡，这只雄鸡是靠什么来圈定的呢？那就是边界。边界对于一个系统来说是至关重要的，细胞作为一个生命系统，它有没有边界呢？请看材料一，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。【学生讨论】伊红为什么不会逸出细胞？此实验说明了什么？分析材料可知，细胞也有边界，它的边界就是这堂课我们要学习的内容————细胞膜。学生阅读材料并进行思考，尝试回答问题，从而感知细胞边界的存在。创设问题情境引导学生思考和猜测现在我们知道细胞膜是系统的边界了，但它由哪些物质组成、具有什么功能呢？我们还是一无所知，也就是说我们需要研究细胞膜，拿什么来研究呢？首先就来学习细胞膜的制备。1.实验材料：思考几种实验材料，比较和初步分析，选择一种实验材料，并3一、体验细胞膜的制备方法13min对于一个实验来说，合适的实验材料是实验成功的关键。以下几种材料：哺乳动物成熟的红细胞、高等动物细胞、高等植物细胞、细菌细胞。【学生讨论】选择哪种材料制备细胞膜？为什么？结合学生的回答进一步补充，高等动物细胞、高等植物细胞有细胞核以及复杂的细胞器，植物细胞还有细胞壁。细菌细胞属于原核还是真核啊？原核，那它没有真正的细胞核，也没有核糖体以外的细胞器，但是，它最外面有一层细胞壁。用这些材料来制备细胞膜是很困难的，因此，选材应遵循的原则：①无细胞壁②无细胞核③无众多的细胞器。哺乳动物成熟红细胞为什么满足这些条件呢？因为它的主要功能是通过血红蛋白来运输氧，所以在发育过程中，它的细胞核和细胞器等逐渐退化并排出，为血红蛋白腾出更多的空间。【提问】鸡血红细胞行不行啊？为什么？对，鸡不属于哺乳动物。2.实验原理：【提问】有了实验材料，接下来要怎么操作呢？用针扎破细胞行不行？用镊子把细胞膜剥下来可以吗？为什么？细胞内的物质是有一定浓度的，把细胞放在清水里，水就会渗进细胞，细胞吸水多了会怎么样呢？就好像吹气球，越吹越大，然后就怎么样啊？会涨破。所以，实尝试说出原因。结合自己的思考，从老师的讲解中作出比较，思考为什么哺乳动物红细胞可以作为实验材料？通过思考并结合老师的讲解，了解红细胞满足选材原则的根本原因。学生答不行，因为它不是哺乳动物。学生齐声回答不可以。回答老师的问题，因为细胞太小了。结合老师的比喻，气球不断吹会涨破，细胞也会涨破。学生回答呈面窝状。学生答球形。阅读教材看书，观察图片，对比。学生回答第二幅体会实验材料的正确选择对于科学研究的重要性，提高学生科学研究素养。培养学生的想象力，引导学生思考实验的原理。通过类比，帮助学生理解。通过问题和讨论，引导学生主动思考问题，产生对实验的兴趣，培养大胆创新的思想。4验原理就是细胞的吸水涨破。结合教材41页的图片来理解。【提问】第一副正常红细胞是什么形状啊？同学们都很善于观察啊，红细胞是两面略凹的圆饼形。第二幅图是吸水后的红细胞，什么形状呢？第三幅图就是吸水涨破的红细胞，可以看见细胞内容物流出来了。3.制备细胞膜的步骤：给大家2min时间自己阅读课本上P41的方法步骤和2副光镜下的照片，体会制备细胞膜的方法。注意显微镜的使用方法和注意事项。大家再看看41页上的两张光镜照片，注意，那一整个黄色的圆圈是你观察的视野，红细胞是视野里的小圆圈。【提问】有没有同学告诉我两幅图的区别？很好，图二显示一部分细胞吸水涨破了，小黑点就是涨破后的细胞不会反光而造成的。【学生讨论】显微镜下可以观察到细胞膜了，但是如果这个实验是在试管中完成的，细胞破裂后，细胞膜和细胞质混合着，还需要用什么方法才能获得较纯净的细胞膜？细胞膜和细胞质中的其他结构密度不一样。如果有条件的话，可以用不同转速离心的方法来将它们分离开来。有同学提到过滤，还有一种方法叫凝胶过滤，也是可以的。图里面有小黑点。思考与讨论学生回答蒸馏、萃取、过滤等等。思考并听讲5二、细胞膜的成分8min通过上述的实验，我们已经制备了较纯净的细胞膜，现在，我们就来研究细胞膜的成分。首先，我们一起看看科学家们的研究历程。有科学家做过这样的实验，用脂质溶剂去溶解细胞膜，发现细胞膜被溶解了，脂质分子进入到溶剂中。在化学上有一个理论叫相似相溶，意思是说结构成分相似的物质可以相互混溶。【学生讨论】你从以上实验中能得出什么结论？并说明理由。也就是说细胞膜里含有脂质。大家课后可以结合材料二（①1859年，欧文顿选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂质的物质，也容易穿过膜，反之，不易溶于脂质的物质，就不容易穿过膜。②1897年，Crijins和Hedin用红细胞做实验，同样也证明分子的通透性与其在脂质中的溶解度有关,且溶解度越大越容易通过。）再看一看。那是不是细胞膜里就只有脂质一种物质呢？科学家又做了这样的实验，请看材料三，科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜会被蛋白酶分解。（提示：蛋白酶是生物体内普遍存在的只对蛋白质分解起催化作用的物质）【学生讨论】你从以上实验中能得出什么结论？很好，实验证明了细胞膜含有蛋白质，如思考并讨论。学生回答细胞膜里含有脂质。学生回答细胞膜里含有蛋白质。学生回答用双缩鸟试剂，紫色反应。先A后B。学生回答不一样。结合材料培养学生分析和获取知识信息的能力，引导学生主动探讨，与寻求科学知识。6果让你设计一个实验来证明蛋白质的存在，怎么做？双缩脲试剂使用有什么要求？上述科学实验的研究发现，细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量糖类。脂质约占50%，蛋白质约占40%，糖类约占2%-10%。其中脂质以磷脂含量最为丰富，蛋白质在细胞膜形使功能时起到重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。那老师现在问你们，不同功能的细胞膜，它的蛋白质种类和数量一样吗？对，不一样。三、细胞膜的功能10min到这里，我们已经一步一步地揭开了细胞膜的神秘面纱。细胞膜可以作为一个细胞系统的边界，它到底有哪些功能呢？1.将细胞与外界环境分隔开我们可以把细胞膜形象地比喻为学校的围栏，把外面的喧嚣隔开了，让你们在一个安静舒适的环境下学习和生活。细胞膜将细胞与外界环境隔开，对于原始生命有着重要意义，它保障了细胞内部环境的相对稳定。所以，从进化上讲，膜的出现是生命起源过程中一个非常重要的阶段。2.控制物质进出细胞第一个功能同学们理解了吗？那你们现在想想海关或边防检查站等，对于进出口的人和物品是不是都要进行严密的把关听讲并且结合老师的比喻理解细胞的功能回答理解了。没有校牌不能进。结合老师的比喻理解细胞膜的功能。通过形象的比喻，帮助学生理解和记忆细胞膜的功能。培养学生联系生活来学习的能力。7和检查啊？违禁物品、毒品等能不能入境？有校牌能进，没有的能不能进来啊？细胞膜控制物质进出也是一样的道理，细胞需要的营养物质可以进入，不需要或者有害的绝不通融，细胞内的代谢废物和一些分泌物也会及时排除去。这个功能与细胞膜的选择透过性是相适应的，关于细胞膜的结构和性质后期我们会详细学习。估计有同学会想，既然细胞膜能够控制有害物质的进出，我们是不是就不会生病了呢？当然不是，大家记住细胞膜这个功能是有相对性的，有害物质比较不容易进入细胞，但不表示不能，有些病菌、病毒也可以侵入细胞，使生物体患病。3.进行细胞间的信息交流在日常生活中，大家都是通过哪些途径和别人交流的啊？其实，细胞和细胞之间也有它们的秘密语言，它们也有交流。细胞膜就是细胞间交流的“信号转换站”，大家请看42页图3-2，第一幅图表示内分泌细胞分泌激素，经过血管的运输，激素到达靶细胞外面与靶细胞表面的受体蛋白结合。细胞表面的受体蛋白就存在于细胞膜上，所以是细胞膜把信号传递给了靶细胞。内分泌细胞就是发出信号的细胞，激素就是信号分子，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。靶细胞就是接受信号分子的细胞。受体是细胞膜表面的识别信号分子的物质，本质回答问题，打电话、发信息、微博、聊QQ、电子邮件等等学生回答不会。学生回答不是的。复杂的问题简单化，抽象的具体化，帮助学生理解。8是蛋白质。这里可以把内分泌细胞比喻为淘宝上的卖家，激素是你买的东西，卖家发货后，物流公司把你的东西送到目的地，然后就需要你核查信息才能签收。这样一个过程完成了具有一定距离的细胞间的信息传递。第二幅图表示相邻细胞之间通过接触来传递信息，接触后细胞膜会相互识别比如精子和卵细胞的结合。别看青蛙和蟾蜍长得像，自然环境中，青蛙的精子会与蟾蜍的卵细胞结合吗？第三幅图表示相邻细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道传递到另一个细胞。这种信息交流方式也不通过直接接触，打个比喻，通道就好像电话线，相邻的同学可以通过打电话，让信息从电话线一头传到另一头。如图上的细胞间的丝状物，是高等植物细胞形成的信号通道，叫做胞间连丝。现在，问大家一个问题，细胞间的信息交流是不是非要接触啊？上述只是细胞膜的一些基本功能，它还有免疫等功能后面会慢慢学习。有兴趣的同学可以自己查资料。四、细胞壁2min【提问】前面我们为什么不选择植物细胞作为实验材料啊？对，因为植物细胞具有细胞壁，它的化学成分是纤维素和果胶，对植物细胞有支持和保护作用。另外，细菌也有细胞壁，但成分是肽聚糖。既然植物细胞有细胞壁，为什么植物细胞学生回答因为它有细胞壁和细胞核以及细胞器。学生思考。回答问题。照应前文，帮助学生融会贯通。引导学生主动发问和思考。9不把细胞壁作为它系统的边界呢？主要是因为细胞壁不具备细胞膜那样的功能，不能控制物质进出，不能进行信息交流。细胞壁的性质是全透性。五、课后检查3min回答课后练习。完成《世纪金榜》自主演练和课后巩固。复习巩固。六、板书设计第一节细胞膜————系统的边界一、制备细胞膜材料：哺乳动物成熟红细胞原理：吸水涨破二、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、细胞壁成分：纤维素和果胶作用：支持和保护附材料：（发给学生）。材料一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。21世纪教育网版权所有思考与讨论：伊红为什么不会逸出细胞？此实验说明了什么？10材料二①1859年，E.Oerton选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透