《细胞膜系统的边界》

细胞膜——系统的边界福建师大附中生物组林霞一、课程标准对这节课的要求：简述细胞膜系统的结构与功能二、教材提供的材料：体验制备细胞膜的方法，细胞膜的成分，细胞膜的功能。三、教学目标1、知识目标：简述细胞膜的成分和功能。2、能力目标：(1)通过阅读资料、图片，从中获取信息，并根据已有知识推理出新知识。(2)通过观察实验现象，分析实验现象不同的原因。3、情感、态度、价值观目标：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、教学重点、难点1、教学重点(1)细胞膜的成分和功能。(2)理解细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义2、教学难点(1)选择哺乳动物红细胞作为制备细胞膜的原因。(2)理解细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。五、教具多媒体课件、小烧杯（2个,编号A、B，分别装有3粒玉米粒）、解剖刀、放大镜、稀释20倍的红墨水、培养皿、清水、镊子六、教学过程：教师组织与引导学生活动教学意图章引入：我们知道，细胞是最基本的生命系统，它是由许多化合物构成的，那么细胞内部有什么结构，各结构有什么功能呢，今天开始我们进入第三章的学习，细胞的基本结构。节引入：每一个系统都有一定的边界，通过边界把系统与环境分隔开，比如，人的边界是皮肤和粘膜。国家的边界是国界线，而细胞的边界是什么？系统的边界是细胞膜，为什么不是细胞壁呢？通过今天的学习我们就能解决这个问题。（板书）你能不能列举出一些证据来证明细胞膜是真实的存在呢？光学显微镜虽然不能看见细胞膜，但是却能够清楚的观察到细胞与外界环境是有界限的。要想真正观察细胞膜要用电子显微镜，但是在电子显微镜诞生之前，科学家已经能够确定细胞膜的存在了，我们能不能通过一些其他的方法间接感知细胞膜的存在呢？介绍奈利实验。请大家认真观察，当微针刺向细胞时，它的表面发生了什么变化。（放视频）我们可以看到，用微针触碰细胞时，细胞表面有弹性，甚至出现了凹陷。用微针插入细胞内，细胞表面有一层结构被刺破；这表明细胞表面确实有一层膜，奈利把这层膜叫质膜，也就是我们说的细胞膜。科学家在研究中还发现：如果细胞膜被破坏的面积太大，细胞就会死亡，可见，细胞膜对于细胞来说是非常重要的，那么细胞膜到底有哪些重要的功能呢？这就要从生命的起源开学生思考回答（有的答细胞膜，有的答细胞壁）学生了解科学家的实验，并观看视频回顾上章节知识引入本章节学习创设情境，激发学生兴趣。用视频的方式介绍科学家进行显微探针感受阻力的实验：一开拓学生的实验思路；二激发学生兴趣介绍细胞壁始说起了。（1）播放《生命的起源》视频，帮助学生理解细胞膜的第一个功能：细胞膜将细胞与外界环境分隔开。（板书）原始生命誔生过程中，细胞膜的出现使各种生物大分子集中到一个相对稳定的微环境中，把细胞与环境分隔开，使细胞成为一个相对独立的系统，并保证了细胞内部各种理化性质的相对稳定，这样，细胞的各项生命活动才能够正常进行。也正因为如此，在生命的起源过程中，科学家把“膜”的形成作为生命起源中至关重要的阶段，没有膜就没有生命。那么细胞膜具有的这个功能，是否就意味着细胞是一个封闭的系统能？显然不是的，下面我们通过一个实验来体验一下。请大家拿出课前发的学案，我们来看看实验如何进行。小烧杯（2个,编号A、B，分别装有3粒玉米粒）、解剖刀、放大镜、稀释20倍的红墨水、培养皿、清水提供刀片，分A、B组。稀释20倍的红墨水。实验材料是玉米。投影玉米种子的剖面结构图，稍作介绍，操作时请不要将2组玉米弄混了步骤：用刀片沿胚的中线纵向切开籽粒，用红墨水浸泡（以没过种子为宜）。2min后，倒去红墨水，用水冲洗籽粒数次，直到冲洗液无色为止（洗去浮色）。观察籽粒中胚的颜色。最后将实验现象填入学案的表格中，并思考实验分析中的2道思考题。（实验时注意安全，不要弄混两个烧杯内的玉米）学生实验描述观察到的现象？我在课前也做了这个实验，实验现象和大家是一样的(出示图片)为什么A组胚是红色的，B组胚几乎没有染上颜色呢？是因为这两组玉米，经过了不同的处理，A是煮熟的，B没有煮。为什么煮熟后红墨水会进入细胞，而生的却不容易进入呢？这与细胞膜的另一个功能——细胞膜能控制物质进出细胞（板书）有关，虽然细胞膜使细胞成为一个相对独立的系统，但细胞并不是一个封闭的系统，它的生长、发育等各项生命活动，都需要与外界进行物质交换（出示图片）：有选择性的允许细胞需要的营养物质进入，而细胞不需要的物质，比如红墨水，就不容易进入细胞，对细胞有害的物质也不容易进入细胞。细胞中的DNA等物质不能到细胞外，而细胞的代谢废物以及细胞的分泌物则可以到细胞外。这种功能只有活细胞的细胞膜才具有，细胞死亡，细胞膜的这种能力就丧失了。所以AB两组的现象会有差别。那么这两组的实验现象有没有共同之处呢？这个共同的现象说明了什么？所以科研上根据细胞膜的这个功能，来鉴别死细胞和活细胞，称为“染色排除法”。当然，这种控制作用是相对的。有些时候有害物质和病毒等也可能进入细胞，使生物体患病。对于细胞膜能控制物质进出细胞这一点功能，我们将在第四章会更详细的学习。生物在生活过程中不但要与外界进行物质交换，还需要不断接收环境的信息，并作出相应的反应。对于单细胞生物而言比较简单，但是多细胞生物体内，细胞都不是孤立存在的，它们认识细胞膜对生命系统的重要意义。学生动手实验，观察实验现象，分析实验结果，思考问题学生描述实验现象（A籽粒胚是红色的，B籽粒胚不是红色的）（因为细胞死亡了）学生观察并思考问题（胚乳都被染红了）（胚乳是死细胞）利用视频增加教学的直观性，促进学生对知识的理解。由实验结果引出细胞膜的第2个功能控制物质进出学生亲自实验，让学生在做中学设疑联系初中知识，讲解控制物质进出的功能利用所学知识解决问题如何能做到协调一致的应对外界变化呢？这就有赖于细胞间的信息交流。这些信息交流大多与细胞膜的结构和功能有关。请大家看书本42页图3-2，思考这三种信息交流方式有什么区别。（板书）（放映有关细胞间进行信息传递的动画、图片等，同步解说）细胞间进行信息交流的方式：1靶细胞（胰岛素与靶细胞）2细胞间信息的传递（精子与卵细胞结合）3相邻两个细胞通过通道进入另一个细胞（高等植物细胞的胞间连丝）我们知道，有什么样的结构才可能具备怎样的功能，结构与功能是相统一的，那么细胞膜具有怎样的结构呢？这点我们会在第四章详细学习，我们今天先来研究一下细胞膜的功能是由膜上哪些成分来完成的。要想解决这个问题，我们应当想办法获取细胞膜。下面我们就结合实验体验一下细胞膜的制备。1.首先，我们应该确定合适的实验材料。对于一个实验来说，合适的实验材料是实验成功的关键。（课件展示几种细胞的图片，高等植物、高等动物、哺乳动物成熟红细胞、细菌）讨论：哪一种细胞比较适合提取细胞膜呢？请尝试说出原因？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？（多媒体放映小资料）：哺乳动物的红细胞在发育成熟过程中，核逐渐退化，并从细胞中排出，为携带氧的血红蛋白，腾出空间。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。那么，红细胞那么小，我们要如何操作才能使细胞膜与细胞的其他成分分开呢？细胞内的物质具有一定的浓度，将细胞放入清水，水会不断进入细胞，细胞会膨胀，最终将细胞涨破，细胞内容物流出，从而得到细胞膜。我们可以用光学显微镜来观察到这一变化。进行实验操作：（录像）这是实验现象，大圈是视野，小点是红细胞，可以看到，正常的红细胞边缘是很清晰的，涨破后有什么区别？在视野中可以找到少数胀破的红细胞，它们已失去完整发亮的边缘，变成不规则。这个实验只是观察到细胞膜的存在和破裂，并没有真正把细胞膜提取出来。里面还有血红蛋白等，如果把这个实验在试管中进行的话，你能够想办法获得较为纯净的细胞膜吗？细胞膜和细胞质中的其他结构密度不一样。采用不同转速离心的方法将细胞膜与其他物质分开。如果没有离心机的话，我们还可以采取静置的方法离心机（介绍）获得较纯净的细胞膜后，就可以分析细胞膜的成分了，我们来回顾一下科学家是如何研究的，请大家阅读学案中提供的资料，来分析一下细胞膜的成分。提供材料：材料一:1895年美国生化学家欧文顿研究了各种卵细胞的透性，他发现：脂溶性物质能够优先通过细胞膜。后来，其他科学家发现细胞膜能够被溶解脂类物质的溶剂溶解。材料二：科学家对细胞膜化学成分进行深层分析发现，细学生读图分析讨论动植物细胞都有细胞膜，细胞内的细胞核以及叶绿体、线粒体等等结构也有膜，细菌虽然没有其他的膜结构干扰，但是外面有细胞壁，也不容易获取细胞膜。学生讨论后确定：哺乳动物成熟的红细胞。原因是没有细胞壁，没有细胞核和众多的细胞器。可把哺乳动物红细胞放到清水里，红细胞会因吸水而胀破。学生观看视频明确细胞膜的制备方法阅读材料、提取信息，回答问题注重与现实生活的联系，引导学生利用类比的方法解决问题，使学生在现实生活的背景中学习生物学。体会实验材料的正确选择对于科学研究的重要性。拓展知识，增加学生对红细胞的了解通过评价的激励机制和导向作用，鼓励学生主动思考和大胆推测。感受细胞膜的存在介绍离心机，开拓学生的视野训练学生知识迁移和分析推理的能力。增强学生依据科学史料构建生物胞膜会被蛋白酶分解。（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）请根据以上资料思考细胞膜在组成上有何特点?小结：科学家将制备的细胞膜进一步提纯、分析，发现细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。此外，还有少量糖类。其中脂质占细胞膜总量的50%，蛋白质约占40%，糖类占2%～10%。在组成细胞膜的脂质中，那种脂质最丰富？科学家在各种膜的研究中还发现，不同的膜，各成分的比例不是固定的。比如蛋白质，这也体现了“蛋白质是生命活动的主要承担者”，蛋白质对细胞膜功能的行使是起重要作用的！植物细胞在细胞膜外还有一层细胞壁，它的化学成分是纤维素和果胶，细胞壁对植物细胞有支持和保护的作用。但是它对物质进出没有选择性，是全透的。这就是为什么细胞壁不能作为系统的边界的原因。通过今天这堂课的学习，我们了解了细胞膜的成分和功能，体验了细胞膜的制备过程。明确了细胞膜对细胞的重要意义。有关细胞的其他结构我们下节课再介绍。课后练习1.细胞膜表面的糖被具有识别功能，而癌细胞的膜成分发生了改变。请你从网络或其他媒体上收集资料，解释为什么癌细胞容易扩散。细胞膜中含有蛋白质和脂质。磷脂，(前面已经学过：磷脂是细胞膜的重要成分)。学知识的能力回顾旧知识训练学生知识迁移的能力。总结板书：第3章细胞的基本结构第1节细胞膜——系统的边界一、细胞膜的功能二、细胞膜的成分1、将细胞与外界环境分隔开1、细胞膜的制备2、控制物质进出2、成分：脂质3、进行细胞间的信息交流蛋白质糖类