自己尝试着设计了一堂细胞膜的课堂教学,放在这里,望有经验的同学或是老师指点指点: 第3章 生命的结构基础 3.1细胞膜——细胞膜的物质组成、结构及功能 生命科学学院09级生科2班 【教材分析】本章前言通过总结性的引导,把组成细胞的分子(物质基础)与细胞的结构联系起来,之后由外到内分析了细胞各部分结构特点,以及其生物学适应性。本节是这一章的开端,主要是介绍细胞膜的成分和功能。生命科学是以实验为基础的自然科学,实验的开展是更好地促进学生及老师,更深地理解和掌握有关细胞膜知识的重要方法,本节教材也安排了“体验制备细胞膜”的实验,在让学生亲自体验细胞膜制备的同时,更让学生体验选择正确的实验材料,对于科学研究的重要性。内容安排上,细胞膜成分内容只涉及其分析结果,即细胞膜的成分知识层面上,只要求学生记住结论即可;由此,细胞膜成分的具体研究,可以作为拓展模块来指导或引导学生自主性拓展学习。教材采用学生能理解的语言,再结合类比、打比方的手法,形象而深刻地介绍了细胞膜的“外界”作用,以及控制某些物质进出细胞膜的“细胞间信息交流”等重要功能。 【学生分析】在初中生物课上学生对细胞膜已经有所了解学习,尤其是细胞的基本结构。高一的学生思维活跃,上课热情高、积极发言、善于表现自己。经过了一段时间的学习,学生具有了一定的自学能力、分析材料及辨别重点难点的能力;高一的学生已初步具备了分析和想象的能力,可以通过科学实验史料。来引导学生构建细胞膜的成分与结构特点,并使其能理解物质进出细胞的方式与细胞膜具有重要的联系。学生在之前的教学基础上,知道或了解了细胞膜之间的“界限”,并且在第2章的教学中,已经知道或了解了蛋白质、糖类、脂质是重要的生命物质;但是对于细胞膜成分的组成,以及分布等重要信息不了解。由此,在这节内容的教学中可以使用“问题式”、“讨论式”等教学方法。由此,在本节内容的教学中,教师应该将细胞膜的物质组成与细胞膜的结构、功能之间有机结合起来,让学生对细胞膜有个系统的认识,能够通过自己的理解,用自己的语言描述细胞膜的组成成分、结构及功能特点。 【教学目标分析】 [1]知识与技能: (1)记住细胞膜的组成成分 (2)掌握细胞膜的结构特点 (3)理解细胞膜结构与功能的适应性 (4)了解细胞膜的科学研究 [2]过程与方法: (1)体验课堂讨论、合作学习,学会与同学交流 (2)初步培养科学探究的能力 [3]情感态度与价值观: (1)认同细胞膜作为细胞系统的边界的重要生物学意义 (2)树立结构与功能相适应的科学观念 (3)课堂体验科学研究的一般方法,树立实事求是、认真负责的科学研究态度 【教学重点、难点】 [1]教学重点: (1) 细胞膜的成分、结构及功能特点 (2)胞膜结构与功能的适应性 (3) 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 [2]教学难点: (1)胞膜结构与功能的适应性 (2)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 【教学方法】 主要是讲授法,结合讨论法、问题法,并借助一些多媒体设备。 【课时安排】 1课时 【教学过程】:
[新课导入]: 教师:生物体结构和功能的基本单位是什么?最基本的生命系统又是什么? 回答:细胞 教师:对,是细胞。我们知道系统都是有边界,例如,使人体内部与外界分隔开的皮肤及黏膜,就是人体的边界,一个国家有陆地,海域,领空的边界。边界对系统的稳定性至关重要,那么细胞作为一个基本的生命系统,它也是否具有边界呢?如果有,那又是什么呢? 学生思考及回答:(有,细胞膜)。 教师:是的,细胞作为生物体结构与功能的基本单位,也是具有边界的,它的边界就是同学们说的细胞膜。 教师:我们来看看一幅图(气泡和细胞的图片)[指导学生仔细观察,让学生尝试指出哪些是细胞?] 教师[提示]:气泡中间光亮,里面只有空气;边缘颜色较深。细胞具有细胞膜、细胞核和细胞质,而且是一个立体的结构,在显微镜下,通过调节焦距可以观察到细胞的不同层面.] 教师提问:在光学显微镜下我们看得见细胞膜吗? 学生回答:(各种各样的回答) 教师[总结]: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,科学家就已经能够确定细胞膜的存在了。今天,我们就一起来了解科学家是怎么探究细胞膜的,并一起学习细胞膜的相知识。 [导入新课:3.1 细胞膜—系统的边界 (主板书)]。(用时估计3分钟)
[制备细胞膜的方法介绍]: 教师[引言]:细胞膜作为细胞系统的边界,它的化学成分与细胞功能、细胞稳定性是密切相关。而我们要研究细胞膜的化学组成。首先要把细胞膜与细胞的其他组分分离开来,那么我们怎样才能获得细胞膜呢? [板书:1、制备细胞膜] 教师:你们认为什么样的细胞比较适合提取细胞膜呢?尝试说出原因?同学之间讨论1min。 学生讨论:思考:应选用什么样的细胞来获取细胞膜呢?(各种各样的答案)。 教师[总结]:哺乳动物的红细胞[板书]比较合适用来提取细胞膜,因为它没有细胞核及细胞器,在制备细胞膜过程中没有核膜、细胞器膜的影响。 (如果学生问为什么?教师:在发育成熟过程中,哺乳动物红细胞的核逐渐退化,并从细胞中排出,为能携带氧的血红蛋白腾出空间。人的红细胞只能存活120天左右。) 教师:这里我们运用了细胞溶血来获得细胞膜, 细胞溶血就是细胞内的物质具有一定的浓度,将细胞放入清水,水会进入细胞,将细胞涨破,细胞内容物流出,从而得到细胞膜。(用时估计3分钟) [细胞膜的化学成分]:教师:好,我们一起学习了科学家们制备细胞膜的过程,许多有关细胞膜化学组成的资料,都来自对哺乳动物红细胞膜的研究。 组织学生思考与讨论细胞膜有那些物质组成,让学生自行阅读教材3min(细胞膜成分部分)。 教师:大家看完书了,那我们一起来总结一下细胞膜的成分: 2、细胞膜成分:蛋白质(40%),脂质(50%)(磷脂最丰富) 糖类(2%~10%)(主板书)(用时估计5分钟)
[细胞膜的结构]: 教师:前面。我们一起学习了细胞膜的物质组成为脂质、蛋白质、糖类,那它们是怎样组合成完整的细胞膜呢?接下来我们一起来学习细胞膜的结构。 3、细胞膜结构[主板书] 教师:我们先看看细胞膜中含量最多的物质—脂质,是怎样参与构成细胞膜的。 教师:我给大家看一份资料:1925年荷兰的两位科学家Gortert和Grendel,用丙酮抽提红细胞脂质,并测定将这些脂质以单分子层在水溶液表面平铺时所占的面积,结果发现一个红细胞膜中脂质所占的面积,差不多是该细胞表面积的2倍。 教师:这实验结果说明了什么呢? 学生讨论(1min):(可能是细胞膜中的脂质排列为两层)。 教师:有些同学说到可能是细胞膜中的脂质排列为两层,很有科学家的头脑。Gortert、Grendel在分析实验结果后,也做出了“脂质可能是以双分子层的形式包被在细胞表面”的推论。随着科技技术的发展,后面的证实细胞膜是以双分子层的形式包被在细胞表面。 教师:同学们是不是已发现问题?细胞膜中的脂质为什么会排列为连续的两层呢?是怎么样排列的呢?下面我们一起来探讨这个问题。 学生思考讨论:(各种答案) 教师:这与构成细胞膜的脂质——磷脂分子的结构密切相关。磷脂分子的结构特点是:磷脂分子是由磷酸、甘油、脂肪酸组成,其磷酸“头部”是亲水性的,其脂肪酸“尾部”是疏水性的。该结构决定了细胞膜中的磷脂分子的排列方式。 教师:那么,细胞膜中的磷脂分子会排列为怎样连续的两层呢?是“头”相对“尾”朝外?“尾”相对“头”朝外?还是“头”“尾”相接?你们可以尝试着画磷脂双分子层。 学生画图:(各种图样) 教师 [教师下来看看同学们画得如何,并展示画的好的图]:只有“尾”相对“头”朝外,才符合细胞内外均为有水环境的事实。由此我们推断出细胞膜的磷脂分子的排列方式是尾对尾,头隔尾而相望。这就是脂质在细胞膜中的结构,磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架。[板书] 3.1脂质:磷脂双分子疏水尾部对尾部,形成磷脂双分子层,构成细胞膜的基本骨架。 教师:好。我们解决了脂质如何参与构成细胞膜的问题,那细胞膜中含量40%左右的蛋白质呢?它又是如何参与构成细胞膜的呢?下面我们就一起来解决这个问题。 教师:我再给大家看两份资料:资料2[20世纪50年代电子显微镜诞生,可以拍摄细胞膜结构]。1959年,J.D.Robertsen根据电镜下观察到的细胞膜暗——亮——暗的三层结构,提出单位膜结构模型[展示单位膜结构模型的主要内容]。随着科学技术的进步,人们从新的实验现象入手对细胞膜的分子结构做出了新的判断。 资料3[展示20世纪60年代电镜冰冻蚀刻细胞膜示意图]。 教师:结合刚才我们学的磷脂双分子层知识,同学们是否能分析一下细胞膜“暗——亮——暗”的三层结构是什么?从这副示意图上看到了什么? 学生讨论回答:(蛋白质分子可以嵌入磷脂双分子层中,且蛋白质的分布是不均匀的)。 教师[通过上述资料的分析和推理,学生不仅知道了细胞膜的基本结构,还学习了科学家进行科学研究时寻找科学方法的思路。这时接着给学生讲细胞膜的基本结构]: 蛋白质分子镶、嵌插、贯穿在整个磷脂双分子层中 3.2蛋白质:蛋白质分子镶嵌、附着、贯穿在整个磷脂双分子层中[板书] 。 教师:蛋白质与脂质是细胞膜的主要成分,以磷脂双分子层作为基本骨架,蛋白质分子镶嵌、附着、贯穿在整个磷脂双分子层中。这构成了细胞膜的基本结构。 教师:到这里我们基本了解了细胞膜的基本结构,但是不要忘了,细胞膜的成分中还含有糖类,糖类又如何参与构成细胞膜?我们来带着问题看看细胞膜结构模式图[展示],看看同学是否能从图中找到答案(2min)。 学生仔细看细胞膜结构模式图后回答:(与蛋白质结合(连接)、与脂质相连) 教师:糖类与细胞膜上的蛋白质相连,形成蛋白质—糖,称为糖被(或糖蛋白);也可以和磷脂分子连接,形成磷脂—糖,称为糖脂。 3.3 糖类 3.3.1 糖被:糖类与细胞膜上的蛋白质相连 3.3.2 糖脂:与细胞膜上的磷脂分子连接[板书] 教师[带学生一起总结细胞膜的组成及结构]:细胞膜主要由脂质、蛋白质、糖类组成,其中脂质以磷脂双分子层的 形式构成细胞膜的基本骨架,蛋白质分子镶嵌、附着、贯穿在整个磷脂双分子层中,糖类则与细胞膜上磷脂分子或蛋白质分子连接形成糖蛋白或糖脂。 教师:那细胞膜是否具有其结构特性呢? 教师:我们来看看两则动画 动画1[播放]:人鼠细胞融合 教师[动画说明]:1970年Larry Frye等人,将人和属细胞表面膜蛋白分别用蓝色、红色荧光标记后,让两种细胞融合,杂交得到的细胞一半发蓝色荧光,另一半发红色荧光,在37摄氏度下放置一段时间后,发现两种荧光均匀分布在融合细胞表面。 动画2[播放]:白细胞胞吞 教师:从这两则材料中同学们能分析出什么样的结论?或是这则材料说明了什么? 学生思考、回答:(各种答案) 教师[总结介绍]:细胞膜是具有结构特性的,就是细胞膜能够流动。但是细胞膜是不能随意流动的,细胞膜的流动性还受温度的影响,这主要是细胞膜中的胆固醇对细胞膜磷脂分子流动性的调节作用随温度的不同而改变。 3.4 细胞膜结构特性:细胞膜具有一定的流动性。[板书] (用时估计15分钟)
[细胞膜的功能]: 教师:前面我们一起学习了细胞膜的物质组成、基本结构,接着我们要讨论学习什么呢? 学生:有些学生没有反应,有些学生还是很认真的回答(功能) 教师:下面我们就来学习细胞膜的功能及功能特性。 4.细胞膜的功能[板书] 教师:我们来看则材料: 材料1:用显微注射器将一种叫伊红的物质注入变形虫体内,显微镜下观察发现,伊红会很快的扩散到整个细胞,却不能很快逸出细胞。另外,我们还可以在显微镜下看到:用微针触碰细胞表面时,细胞表面有弹性,可伸展;用微针插入细胞内,细胞表面有一层结构被刺破;如果细胞表面结构受损面过大,细胞会死亡。 教师:通过材料分析,我们也可以知道,当细胞膜被破坏的时候,细胞也就死亡了。这说明了细胞膜对于生命系统来讲,是非常重要的。那么,细胞膜有哪些重要功能呢? 学生思考:(保护作用等) 教师:细胞膜对细胞具有一定的保护作用,细胞膜是细胞的屏障。 4.1保护作用:细胞膜是细胞的屏障[板书],将细胞与外界环境分隔开。 保持细胞膜完整,细胞才能获得一个相对比较稳定的内部环境,才能减小受到的各种外部干扰,才能正常的进行各种代谢活动。这就好比我们学校的围墙,班级的墙壁,如果没有这些,喧嚣的街道,隔壁班级的活动直接影响到我们班级同学的学习,那么,我们的学习不可能正常进行。 教师:我们再来看两则材料 材料:2:研究得出水分子、葡萄糖、氨基酸、尿素、氯离子等可以自由通过细胞膜;但是蛋白质、钠、钾等不易透过细胞膜。 材料3:科学家做过这样的实验:准备好含Ca2+、Mg2+、Si4+的培养液,将番茄和水稻分别放在上述培养液中培养。一段时间后,番茄培养液中的Ca2+、和Mg2+下降,水稻培养液中的Ca2+、和Mg2+浓度增加。Si4+的情况刚好相反:水稻吸收大量的Si4+ ,而番茄几乎不吸收Si4+ 。 教师:同学们分析这两则材料得出什么推论? 学生:(有些物质可以被细胞吸收,而有些则不能等各种回答) 教师:细胞膜具有选择透过性,可以让有些物质自由透过细胞膜,而有些则不能。这就是细胞膜的选择透过性功能特点。 4.2 细胞膜功能特点:具有选择透过性[板书]。控制物质进出细胞,进行细胞间的信息交流。 教师:细胞膜除了具有保护细胞功能外,还有 4.3 其它功能[板书]:激素作用、酶促反应、细胞识别和传递信息、电子传递、与周围环境之间的物质交换、物质转运等重要功能。由于时间有限,就不在课堂上一一来讲,有兴趣的同学可以自行去了解学习。 (用时估计8分钟)
[课堂小结]:
和同学们一起互动、提问的方式来总结这节课的内容,主要以板书为主线: 1、制备细胞膜:红细胞 2、细胞膜成分: 脂质(50%)(磷脂最丰富);蛋白质(40%);糖类(2%~10%) 3、细胞膜结构 3.1脂质:磷脂分子疏水尾部对尾部,形成磷脂双分子层,构成细胞膜的基本骨架。 3.2蛋白质:蛋白质分子镶嵌、附着、贯穿在整个磷脂双分子层中 3.3 糖类: 3.3.1 糖被:糖类与细胞膜上的蛋白质相连,与细胞识别有关。 3.3.2 糖脂:与细胞膜上的磷脂分子连接 3.4 细胞膜结构特性:细胞膜具有一定的流动性 4.细胞膜的功能 4.1保护作用:细胞膜是细胞的屏障 4.2 细胞膜功能特点:具有选择透过性 4.3 其它功能:激素作用、酶促反应、细胞识别和信息交流、电子传递、与周围环境之间的物质交换、物质转运。 (用时估计3分钟)
[作业与拓展]: 1.作业:完成练习册上相应内容的练习。 2.拓展:刚才老师没有给大家介绍科学家们是怎么发现细胞膜,并怎么来研究细胞膜的化学组成,有兴趣的同学可以在课余时间,通过查找资料或是与同学合作讨论等形式去了解,如果可以的话,在下节课前5分钟一起来和同学们分享。
[结语]: 好,今天我们的课就上到这里,有问题的话,欢迎同学们课下来讨论。
|