细胞膜——系统的边界 一、教学目标 1．知识目标：简述细胞膜的成分和功能，解释细胞膜在维持细胞结构和功能中的重要作用。 2．能力目标：进行用哺乳动物红细胞制备细胞膜的实验，体验制备细胞膜的方法。 3．情感目标：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。 二、教学重点和难点 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）用哺乳动物红细胞制备细胞膜的方法 （2）理解细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义 三、教学方法 讲授与学生讨论相结合、问题引导法、资料分析法 四、教学用具 多媒体、课件、教科书、黑板、粉笔 五、课时安排 1课时 六、教学过程 导入：在前面的学习中，我们认识了细胞这个基本的生命系统的物质成分，从今天开始，我们将进一步认识细胞这个基本的生命系统，我们来认识由水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸组成的一个有机整体——细胞的基本结构。 大家对于细胞应该有了一定的认识——我们在初中学习过，在前面的实验中我们也曾经观察过一些细胞。 t：你认为细胞最外面的结构是什么？ s：……（学生发言：脱口而出的同学可能往往回答细胞膜；略有思考的同学回答细胞壁；比较严谨的同学会回答＂植物细胞的最外层是细胞壁，动物细胞的最外层是细胞膜＂，等） （教师点评后总结，注意点评学生的思维习惯） t：动物细胞没有细胞壁，而像植物、真菌、细菌等生物，细胞往往具有细胞壁。植物细胞的细胞壁，主要成分是纤维素和果胶，它们没有生命活动的特殊功能，主要是对植物细胞有支持和保护作用。而对于真菌和细菌的细胞壁与植物不同，我们在以后的学习中会逐步了解。 然而我们今天要重点讨论的话题不是细胞壁，因为我们将讨论的是＂系统的边界＂，系统的边界是什么？这里的答案就只有一个：细胞膜。 因为，我们这里指的＂系统＂是：生命系统！在组成细胞的结构中，具有生命活性的结构是细胞膜、细胞质和细胞核，而细胞壁并没有像它们这样的生命活性。这里的＂生命活性＂可能对大家还比较抽象，不过随着我们对细胞膜等功能的深入，你就会慢慢了解。 （板书：细胞膜——系统的边界） t：对于细胞膜作为系统的边界，同学们有没有这方面的感性认识？也就是说你能不能列举出一些证据来证明细胞膜这个系统边界的存在？ s：直接借助光学显微镜、电子显微镜观察得到。 t：很好，电子显微镜可以看清楚细胞膜的存在，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。 除了这样的直接观察，我们还能不能通过一些其他的感受间接感知细胞膜的存在呢？ （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） 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。 过渡：通过刚才的实验，我们也可以看到，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？ （学生活动）阅读课本42页内容，联系生活经验，理解细胞膜的功能。 （板书：细胞膜的功能） （请学生发言，让他们结合生活经验，解释细胞膜的功能，教师适时点评） s：细胞膜将细胞与外界环境分隔开。（板书） 只有这样，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。这就好比我们的学校的围墙，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。 s：…… t：同学们的比方非常形象。作为生命体，要保证自身代谢顺利进行，一个相对独立的内部环境何等重要；有了细胞膜，这个边界将细胞与外界环境分隔开，细胞内才能保持各种理化性质的相对稳定，才可能具备代谢的正常条件。也正因为如此，在生命的起源过程中，科学家把＂原始界膜＂的形成作为生命演变中的重要阶段，具有了原始界膜后，才使得原始生命的诞生成为可能！ s：细胞膜能控制物质进出细胞。（板书） 既然细胞膜是细胞的边界，这就好像皮肤是我们人体的边界一样，我们的皮肤可以阻止一些病毒、细菌等进入我们体内，细胞膜也应该有类似的功能。 s：…… t：这个类比是比较恰当的。对于细胞膜能控制物质进出细胞这一点功能，我们将在第四章会有更加详细的学习，现在需要大家先了解细胞膜具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，或者对细胞有害的物质就不容易进入细胞。细胞膜的这样一种生理功能我们称之为＂选择透过性＂。不过选择透过性只有活的细胞的细胞膜也具有，细胞死亡，这种选择透过性就丧失了。 记得在我们初中的学习中，我们通过实验的方法来检验玉米的种子是否还具有萌发的活性（也就是说玉米种子是否还是活的），也就是利用细胞膜的这点特性。下面给大家如下材料，请你设计实验来检验这些玉米种子是否还能萌发。 （投影）材料：玉米种子，红墨水，镊子，刀片，培养皿，烧杯，酒精灯。 （学生思考、讨论、发言） （投影）方法步骤： 1、将玉米种子放在20－25 的温水中浸泡36h。 2、取20粒已经泡涨的种子，将其中的10粒放在沸水中煮5min后，冷却，作为对照的实验材料。 3、分别取煮过和未煮过的玉米种子放在培养皿中，用刀片沿胚的中线纵向切开籽粒，用稀释20倍的红墨水浸泡（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）。 4、观察籽粒中胚的颜色。 （投影）结果预期： 未煮过的籽粒的胚细胞未被染成红色；煮过的籽粒的胚细胞被染成红色。 （胚细胞被染红说明了胚细胞的细胞膜失去了选择透过性，也就说明胚细胞死亡，不再具有萌发活性） s：细胞膜进行细胞间的信息交流。（板书） 细胞作为一个个体的基本组成单位，对于一个个体来说，生活在外界环境中，与周围的环境关系密切，不断地与外界环境发生着物质和信息的交流。构成个体的细胞也应该是这样的，只有这样，细胞才能联合起来组成能行使同一功能的组织，再构成器官……而细胞之间的信息传递，应该就是考系统的边界——细胞膜。 t：（放映有关细胞间进行信息传递的动画、图片等，同步解说） 在多细胞生物体内，各个细胞都不是单独存在的。它们必须保持功能的协调。这种协调不仅依赖于物质和能量的交换，也有赖于信息的交流。这种信息的交流大多与细胞膜的结构和功能有关。 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） 过渡：通过刚才的学习，可以看到细胞膜的功能对于一个细胞的正常运作是必需的；当然细胞膜的功能除了上述介绍的三点，还有一些其他的功能，这个问题大家可以在课下查找资料，也可以在后面的学习中逐渐了解，总结。 我们知道有什么样的结构才可能具有什么样功能，功能与结构是相统一的，那么，细胞膜具有什么样的结构才能完成上述的功能呢？ 鉴于细胞膜的结构我们还会在第四章详细学习，我们这里主要来研究细胞膜的组成，看看完成细胞膜功能的是靠细胞膜上的哪些成分来完成的。 （板书：细胞膜的成分） t：我们要分析细胞膜的成分，首先要获得细胞膜。那么，怎样获得比较纯净的细胞膜呢？ 请大家阅读课本40页－41页的实验：体验制备细胞膜的方法，完成下面几个问题的思考。 （板书：体验制备细胞膜的方法） 问题：1、选用植物细胞好不好？ 2、为什么选用哺乳动物成熟的红细胞？ 3、细胞破裂后，怎样分离出比较纯净的细胞膜？ 4、归纳实验的原理。 （学生进行实验体验，教师指导，后进行点评总结） s：…… t：我们利用动物细胞在蒸馏水中会吸水涨破，细胞内的物质就会流出来，从而获得细胞膜。再由于哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核以及其他膜结构的细胞器，所以，可以避免其他膜的干扰。最后利用离心的方法将细胞膜与细胞内的其他物质分离开来，获得比较纯净的细胞膜。 t：现在细胞膜的提取过程大家已经体验过来，接下来的工作就是分析细胞膜的成分有哪些？怎么分析呢？ 借助现在的科学技术手段，我们大可以通过先进的仪器分析得知，但是我们手头上没有大家能利用的仪器。我们有什么呢？请大家看下面的资料，来分析一下细胞膜的成分。 （投影： 1．发现脂溶性的小分子，例如酒精、甘油等很容易通过细胞膜； 2．如果用脂质溶剂处理细胞，发现细胞膜被溶解； 3．如果用蛋白酶来处理细胞，发现也能破坏膜结构。） （学生讨论、发言） s：…… s：（归纳总结）细胞膜的成分中含有脂质和蛋白质。（板书） t：好，大家一起来看课本，享受已经发现的研究结果：细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。此外，还有少量的糖类。其中脂质约占细胞膜总量的50％，蛋白质约占40％，糖类占2％－10％。在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富。 通过这则资料，其实也告诉大家了一种研究物质组成成分的方法：酶解法。 我们在各种膜的研究中还发现，功能越复杂的细胞膜，其蛋白质的种类和数量就越多。这也和我们前面了解的蛋白质的功能是相一致的：蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞膜的功能中也少不了蛋白质的一份！我们也将在后面章节的学习中，越来越多地了解细胞膜的各种成分在其功能中的具体作用。 t：好，这节课我们就进行到这里。 七、课后反思 对于这节课的内容，虽然有问题探讨、有实验，但是基于学生的生物学基础，还不能很大程度的实现自我探究。就像＂问题探讨＂中的问题，我认为有一些超出了学生的知识认识水平，所以，我采用提供一些直观的资料，再由学生进行体验，进行总结。 整节课我认为最重要的就是要实现学生能够积极的参与进入老师的话题中，能够紧紧跟上老师的脚步，其中，最关键的就是要有学生自己的思考，不过，我想这样的思考多数学生都可以，但是怎样让全部的学生都能够做到这样，还需要不断的探讨，这也包括课堂上的教师的积极课堂感染。 一堂课，是不是都是学生活动就成功了？我认为不！不管是传统的，还是新课改，不管采用哪种教学方式，思维的引导很重要：我觉得只要课堂上，能够使学生养成生物学的思考习惯就达到目的了，教是为了不教，就是要让学生有自己的分析问题的能力。