第三章 生命的结构基础

1 / 13 第三章 生命的结构基础 第三章生命的结构基础 第一节细胞膜 设计思路： 本节课是关于细胞膜的结构和物质通过细胞膜的方式，整个内容理论方面的知识比较多，内容比较枯燥。因此，在教学过程中，以科学家的研究过程来带动学生学习，让学生在学习知识的同时，了解科学探索的艰辛，培养学生一定的生物科学素养。但是在引入科学家发现过程时，也是比较枯燥的，这里通过学生感兴趣的动画人物 引出课题内容 提出研究方向 科学实验 得出结论 提出新的疑问 科学实验 得出结论 归纳总结，让学生在一个连续的科学探究和实验的过程 中，重新回顾科学探索的历程，而且在学习细胞膜结构时，先让学生自己尝试画出磷脂和蛋白质排布，让学生动手，让学生积极参与，这样既激发了探讨实验过程的热情，又培养学生科学探究的能力，感受科学发现的过程和方法。 一、教学目标 1、知识与技能 （ 1）理解细胞膜的组成成分和结构特点。 （ 2）理解物质通过细胞膜的各种方式。 2、过程与方法 描述细胞膜的磷脂双分子层结构以及磷脂分子与蛋白质分2 / 13 子的关系。 3、情感态度与价值观 通过学习细胞膜的组成、结构和功能，组部感悟结构与功能相适应的辨证观点。 二 、重点与难点 1、重点 （ 1）细胞膜的化学组成和结构特点 （ 2）被动运输和主动运输 2、难点 细胞膜上脂质和蛋白质都是运动的。 三、教学过程 PPT 和板书教师活动学生活动意义 在上新课之前，我请一为位同学回顾上节课我们学习的内容，生命的物质基础是什么？ 对，那么生命的结构基础是什么？请同学们看书 34 页，然后告诉我答案。 细胞 生命的结构基础是细胞，今天我们就来学习细胞的一个重要结构 细胞膜答：组成生物体的化合物 观察 34 图并阅读回答 通过问题引导，引出新课题 3 / 13 同学们都看过哆啦 A 梦吧，他有一个时光机器，能把他送到过去和未来，是不是啊？ 现在如果有时光机器，把你送回 19 世纪，要你去研究细胞膜的结构，你会从哪几个方面去研究呢？ 答： 是 学生思考通过学生感兴趣的话题，引出课程，从而使学生对本节产生兴趣，活跃气氛。 既然我们要研究细胞膜的结构，那是不是先要确定的细胞膜的组成成分有哪些呢？答： 是 同学们先阅读幻灯片上的资料，思考刚才的问题 19 世纪，欧文顿 ()用 500 多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，发现细胞膜对不同物质 的通透性是不一样的：可以溶于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。 这个现象说明什么问题呢？我们用相似相溶原理，你能提出怎样的假设？下面我请同学说说 对，我们就可以提出假设：细胞膜是由脂质组成的答：阅读4 / 13 材料并思考 个别学生回答 对前人的实验的学习，可以培养学生的生物科学素养。 后来，科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，然后用蛋白酶处理。细胞膜被破坏了。 这里解释一下蛋白酶，蛋白酶能专一性的催化蛋白质的分解，酶，它具有专 一性，即只能水解蛋白质，不能水解糖类、脂质、核酸等物质。那现在细胞膜用蛋白酶处理后，细胞膜被破坏了，说明了什么呢？ 是的，就说明细胞膜中有蛋白质，而蛋白质被水解后细胞膜就被破坏了。 答： 细胞膜中含有蛋白质 通过刚刚的两位科学家的实验，说明细胞膜的主要成分有哪些？ 5 / 13 脂质和蛋白质，组成膜的脂质中磷脂含量最多 所以主要成分是磷脂和蛋白质 既然我们已经得到了细胞膜是由磷脂和蛋白质构成的，接下来我们是不是应该要研究一下，它们两者是怎么样组成细胞膜的？学生讨论 培养学生分析问题的能力 引导学生：刚刚提到组成细胞膜的脂质含量最多的是磷脂，我们先来回顾一下磷脂，磷脂有哪两部分构成？亲水头部和疏水尾部 磷脂在细胞膜中应该是有序的排列，还是杂乱无章的呢？ 请同学们在学案上完成活动一的 1、空气 -水界面上铺成单层磷脂分子的分布图 现在我们就来一起看一下磷脂分子在空气 -水截面上是怎么样排布的，亲水的头部应该向下还是向上？学生画图 完成学案活动一通过学生自己动手画，培养学生的探究能力，有助于帮助学生加深记忆，也能活跃了课堂气氛 好，大部分同学都画对 的， 1925 年两位荷兰科学家用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞膜中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的 2 倍。请同学们猜测一下为什么单6 / 13 分子层的面积会是红细胞表面积的 2 倍？ 细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层 答：细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层 引导：细胞膜的外面是组织液，也就是水环境，细胞膜的里面是细胞质，也是水环境。我们现在又知道细胞膜中的磷脂分子为连续的两层 猜测：细胞膜中的磷脂分子分布情况，完成学案第二题。 画完之后，我 们就一起来看一下同学们画的跟实际的排布情况是不是一样，应该是两层磷脂的亲水头部向外，尾部向内。 学生画图 完成第二题 磷脂的排布情况我们现在知道了，是双分子层，但是细胞膜的组成成分中还有蛋白质，那蛋白质在细胞膜的分布又是怎么样的呢？ 请同学们在刚刚那张磷脂双分子层的基础上，尝试着画出蛋白质的排布情况。 7 / 13 引导：我们可以仔细观察这张细胞膜结构模式图， 展示部分同学的答案 学生画图 完成学案第三题培养学生观察读图能力 那同学们是不是正确呢？ 我们先看科学家的实验，科学家又用冰冻蚀刻电子显微法做了一个实验，我们可以看到，图片上磷脂双分子层被分开了，有些蛋白质附着在磷脂双分子层的内外两侧，有的以不同程度镶嵌或贯穿在磷脂双分子层中。 将人细胞和鼠细胞的细胞膜上的蛋白质分别用红色荧光和绿色荧光标记，然后经过诱导融合，把人细胞和鼠细胞融合成一个细胞，我们可以看到刚开始的时候细胞一半呈红色，一半呈绿色，但是 40 分钟后，我们可以看到融合的细胞表面的荧光颜色，呈均匀分布了。这个现象说明了什么？ 蛋白质具有流动性 答：蛋白质具有流动性 1、磷脂双分子层构成膜的基本支架，磷脂具有流动性 2、大多数蛋白质分子可以运动。 8 / 13 所以我们说细胞膜具有流动性，这对于细胞膜完成其生理功能有重要作用，例如变形虫的运动和白细胞的吞噬作用都依靠膜的流动性来完成。 通过具体的例子加深同学们的印象 现在对细胞膜的了解还不全面，所以人类对生物膜的研究在继续 板书：物质通过细胞膜的方式 1、扩散：高低 2、被动运输： 高低 膜我们知道每个活的细胞都要与周围的环境进行物质交换，比如氧气，无机盐等，以保证正常的生理活动。 那这些物质是怎么进出细胞的呢？ 下面我们就来学习一下，物质通过细胞膜的方式 我们先来看一个很简单实验，请同学们仔细观察之后告诉我， 这种现象叫什么？ 对，扩散，物质由浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种9 / 13 运动叫做扩散 如果细胞内外的物质的浓度不同，物质就从高浓度的一侧通过膜扩散到低浓度的一侧，这种现象叫做被动运输。 学生观察实验，并回答问题 物质通过简单的扩散作用进出细胞我们一起再来看一下水分子是怎么跨膜运输的？ 问 :水是以什么方式进出细胞的呢 ? . 师 :我们把象水这样跨膜运输的方式称为自由扩散 !请同学尝试对自由扩散下一个定义？ 师 :具有什么特征呢 ? 师 :除了水以外，如 o2、 co2、乙醇、甘油等也是以这样的方式进出细胞，我们把这样的跨膜运输方式叫自由扩散。 归纳定义：物质通过简单的扩散作用进出细胞。分子很小或脂溶性强的物质，如 o2、 co2、水、乙醇、甘油等通过此方式通过细胞 . 答： 生 :扩散 10 / 13 生 :物质通过简单的扩散作用进出细胞。 生 :总是从高浓度向 低浓度运输 . 把物质进出细胞膜的方式以动画的形式，播放给学生看，能给学生一个更直观的印象。有助于以后的学习。 进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散 师 :其他物质到底是不是也是一样呢 ?我们来看一下葡萄糖进入红细胞的跨膜运输方式 . （多媒体展示协助扩散 flash 动画） 师：这样的方式我们把它称为协助扩散。请同学对其下一个定义。 师：具有什么特点呢？ 进出细胞的物质借助载体蛋白 的扩散，我们称为协助扩11 / 13 散讨论得出：顺浓度梯度运输，需要载体蛋白的辅助作用 生：进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散，这样的跨膜运输方式称为协助扩散。 生：从高浓度向低浓度运输，需要载体蛋白协助 资料分析：看幻灯片 问：前面我们学过的两种被动运输，都是顺浓度梯度运输，这种方式可能是什么呢？ 主动运输 问：如果逆浓度运输肯定需要什么呢？ 生：能量 （多媒体展示主动运输 flash 动画） 特征：逆浓度梯度，低浓度 高浓度运输，需要载体 蛋白 学生分析：存在逆浓度运输 12 / 13 学生观察并思考 总结：主动运输是指从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时也需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。例如（ 1） ca2+、 mg2+、 I-等离子通过细胞膜；（ 2）葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜都是以主动运输的方式进行。 资料：看幻灯片 请同学们结合上述材料分析主动运输对生命活动有何重要意义。 （ 3）主动运输对生命活动的意义：主动运输保证了活细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收需要的营 养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物