教案：3.1 细胞膜的结构和功能-【高效备课】高中生物2025-2026学年人教版（2019）必修1同步资源

3.1细胞膜的结构和功能教案教授本节内容时首先从细胞膜的功能入手，然后结合生物膜成分的探索和生物膜结构的探索进一步了解细胞膜的结构特点，理解流动镶嵌模型的基本内容。教学过程层层递进，由功能到结构，有利于学生构建完整的知识框架并从微观层面上深入理解生命的本质。教师在组织教学过程中要善于将课本知识与实际生活进行联系，以体验卵黄膜作为兴趣切入点，激发学生的好奇心。通过分析红苋菜在清水和沸水中浸泡相同时间后水中的颜色变化情况、思考嗅闻香水等实例，引导学生分析细胞膜的功能。通过问题导学，引导学生分析细胞膜成分的探索历程，感知科学探究的过程，提高提出问题的能力，发展科学思维和科学探究的能力。通过问题导学，引导学生分析细胞膜结构的探索历程，进一步理解结构与功能观，学习“提出假说”的科学方法，发展“质疑与创新”等科学思维。最后，利用细胞膜结构与功能这一科学知识分析脂质体药物的原理，完成细胞膜模型的制作，学以致用，培养社会责任，增加对模型与建模的理解。本节课为人教版（2019）《必修1分子与细胞》第3章《细胞的基本结构》第1节《细胞膜的结构和功能》。《普通高中生物学课程标准》的课程设计思路中明确指出，必修1《分子与细胞》模块重在引导学生“认识细胞结构与功能的统一”。在具体的内容标准中，要求学生通过学习本节内容，概述细胞都是由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流。通过本节内容的学习，引导学生领悟细胞膜的结构与功能相适应，这对于指导学生形成科学自然观是十分重要的。教材安排了大量科学史的内容，目的不在于让学生记住科学史，而是要让学生通过细胞膜的研究过程，让学生领悟“提出假说”与“构建模型”两种重要的科学方法，体会科学是在继承与不断修正的过程中完善和发展的，科学发展离不开技术手段的革新、科学思维的推动和科学精神的支持。初中生物学已涉及到细胞的基本结构等知识，学生通过课本、生活经验、科普读物等对细胞膜的功能已经具备基本的了解。教师要在学生已有的知识的基础上，进一步引导学生学习细胞膜的结构和功能，形成结构与功能相适应的生命观念。根据上述教材结构与内容分析，考虑到学生已有的认知结构特征，制定如下教学目标：生命观念：识记细胞膜的结构和功能，认同结构与功能相适应的观点科学思维：构建细胞膜的流动镶嵌模型科学探究：探究细胞膜的成分与结构特点社会责任：分析细胞膜成分与结构的探索历程，认同科学理论的形成是一个科学精神、科

学思维和技术手段结合下不断修正与完善的过程。教学重点：细胞膜的功能。流动镶嵌模型的主要内容。教学难点：细胞膜的结构与其组成成分的内在联系。对细胞膜结构的探索历程。确定的依据：教学重难点是由本节所学内容的教学目标所决定的，同时根据《标准》所提倡的“落实对学生科学探究能力的培养”，使学生能应用这些基本知识解决实际问题。突破方法：学生先通过大量的生物学事实了解细胞膜的功能，依托结构与功能相适应的生命观念，学习细胞膜结构，通过列举图片、文字等资料，结合科学史料引导学生分析细胞膜的物质组成和结构特点，最后归纳总结出流动镶嵌模型的主要内容。教法：多媒体辅助教学法和传统教学手段相结合，选用大量的图片、科学史料制成课件，问题导学法引导学生阅读、观察、分析和讨论，学生表达交流，教师评价总结。学法：以学习小组为单位通过分析、观察、讨论等方式，形成“自主——合作——探究”的学习模式。用具：多媒体课件和各种用于构建模型的实物。【创设情境，导入新课】教师主导活动学生主体活动设计思想活动：打破一个鸡蛋，将蛋清与蛋黄置于培养皿中，引导学生观察。教师：鸟类的卵细胞是自然界中较大的细胞，没有受精的鸡蛋黄可以看作一个卵细胞。请同学用牙签轻戳蛋黄并观察，蛋黄与蛋清之间被什么结构分隔开？体验卵黄膜，感受细胞膜的存在。

思考：蛋清中的营养物质如何透过卵黄膜进入细胞？细胞中的代谢废物如何通过卵黄膜排出细胞？联系实际生活，感受细胞膜的存在并进一步思考。过渡：细胞作为最基本的生命系统，其边界就是细胞膜，也叫质膜。细胞膜作为系统的边界，它在细胞生命活动中起什么作用呢？一、细胞膜的功能教师主导活动学生主体活动设计思想引导学生思考：卵细胞的细胞膜在细胞的生命活动过程中起到什么作用呢？PPT展示：红细胞、巨噬细胞、神经细胞等细胞的显微照片。实验展示：取生长状况一致、大小相似、数量相等的红苋菜均分为两份，分为A、B两组，A组置于含有清水的烧杯中，B组置于含有等量沸水且同样大小的烧杯中，5min后观察水中的颜色变化。提问：为什么B组的水中红色较深？这体现了细胞膜的什么功能？追问：1.细胞膜“控制物质进出”的功能和“与外界环境分隔开”的功能相矛盾吗？2.细胞膜的选择透过性是绝对的吗？细胞不需要的物质一定不能进入细胞吗？请举例论证自己的观点。过渡：喷洒香水后，鼻子接触香水分子，为什么大脑皮层能产生“香”的感觉？提问：1.上述实例说明细胞膜还具备什么功能？2.对于多细胞生物而言，细胞膜的上述功能有何意义？PPT展示并结合教材，引导学生总结细胞间信息交流的方式。引导学生总结：细胞膜的功能。观察图片，思考并回答：细胞膜是细胞的边界。结合卵黄膜将卵细胞与卵清分开，推理得出：细胞膜的功能之一是将细胞与外界环境分隔开。小组讨论并推理得出：正常情况下细胞内的物质不会轻易出细胞，但如果因为高温等原因使得细胞膜失活，则对细胞内的物质不再具有控制能力。这说明细胞膜还具有控制物质进出的功能。讨论并回答：细胞根据自己生命活动的需要有选择地吸收营养物质，不需要的物质则不能通过，还能通过细胞膜排出代谢废物，说明细胞膜具有选择透过性。细胞膜的选择性是相对的，一些有害物质，如病菌、病毒等也可能侵入。讨论并推理得出：1.细胞膜能接收信息和释放信息，与体内其他细胞间进行信息交流。概括出细胞膜还具有进行细胞间信息交流的功能。2.多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞“社会”。如果没有信息交流，生物体不可能作为一个整体完成生命活动。细胞不是孤立存在的，它们要通过信息交流保持功能的协调。结合课本图例总结细胞间信息交流的三种方式：1.通过信息分子间接交流；2.通过信息分子直接交流；3.通过通道交流，如高等植物的胞间连丝。理解并说出细胞膜的主要功能。通过实例，提升分析推理能力，引导学生概括细胞膜作为系统的边界所具有的三个主要功能。过渡：细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。细胞膜应该具有怎样的成分呢？二、对细胞膜成分的探索教师主导活动学生主体活动设计思想引导学生阅读课本“科学家对细胞膜成分的探索历程”内容，用问题串引导学生思考问题：问题1：欧文顿如何得出“细胞膜是由脂质组成的”这一推论的？怎样进一步研究构成细胞膜的脂质的类型？展示补充资料：1917年，科学家朗缪尔把溶有膜脂的挥发性溶剂倾倒在水面上，溶剂挥发掉以后，脂类分子在水面上铺成一层，并且测得脂分子的极性一端被吸附在水分子上，而非极性一端直立在水面上。如下图所示。问题2：朗缪尔的实验说明组成细胞膜的脂质有何特点？问题3：科学家利用红细胞制备细胞膜并进行成分分析的结果是什么？问题4：细胞内液和细胞外液均为水环境，磷脂分子应如何分布？问题5：1925年，戈特和格伦德尔的实验是如何得出“细胞膜中的磷脂分子排列为两层”的？问题6：为什么选择红细胞作为实验材料？展示红细胞图片，介绍哺乳动物成熟红细胞的结构特点。问题7：1935年，丹尼利和戴维森的实验结果是什么？得出什么推论？补充资料：科学家陆续测定了不同细胞生物膜的化学组成如下表。生物膜蛋白质/%脂类/%糖类/%人的红细胞膜49438内质网膜6733少线粒体内膜7624少线粒体外膜5248少大鼠的肝细胞核膜59352.9问题8：根据以上数据，概述细胞膜的组成成分有哪些？补充：蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要的作用，因此功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量就越多。阅读教材中科学家“对细胞膜成分的探索”历程，思考并回答问题：1.根据“相似相溶”原理，细胞膜可能是由脂质组成的。2.朗缪尔发现构成细胞膜的脂质分子由亲水头端和疏水尾端组成。3.科学家利用红细胞制备细胞膜并进行成分分析得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。4.由于细胞内外均为水环境，磷脂分子可能的分布情况如下：5.戈特和格伦德尔的实验结果是脂质单层分子的面积是膜表面积的2倍，与问题4的猜测一致。6.根据哺乳动物成熟红细胞的结构特点可知，红细胞结构简单，无核膜和细胞器膜的干扰。7.丹尼利和戴维森研究了细胞膜表面的张力，发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。由于人们已经发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低，因此得出的推论是细胞膜除了含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。8.细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量的糖类。结合科学史料，通过问题导学引导学生分析细胞膜的成分。让学生通过科学史感悟科学家进行科学探究的过程，培养学生的科学思维能力。过渡：脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的？三、对细胞膜结构的探索教师主导活动学生主体活动设计思想引导学生思考：脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的？依次回答下列问题问题1：罗伯特森提出的蛋白质—脂质—蛋白质的静态结构模型能解释与细胞膜结构有关的大多数生物学现象吗？补充资料：1959年，罗伯特森利用电子显微镜拍摄到了细胞膜的图像为暗—亮—暗的三层结构，测定细胞膜的厚度为7—8nm，恰好是单层磷脂膜厚度的两倍，若“三明治”模型成立，两层磷脂加上两侧的蛋白质，膜的总厚度应当超过20nm。问题2：根据以上资料，对细胞膜结构中磷脂和蛋白质的分布情况提出你的推测。补充资料：物理学家采用冰冻蚀刻法在低温下将细胞膜断开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面，发现蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中。展示图片，简述人鼠细胞融合实验的过程和结果。问题3：该实验的结论是什么？1.如果细胞膜的静态统一的结构，很难解释细胞的生长、变形虫的变形运动等现象。2.实验结果否定了“三明治”模型中的三层结构，支持细胞膜是由两层磷脂构成的。推测蛋白质分子不是位于磷脂双分子层两侧，而是镶嵌在其中的。3.构成细胞膜的蛋白质分子是运动的，细胞膜具有流动性。结合科学史，通过问题导学引导学生体会“模型与建模”的过程，认同“结构与功能相适应”的生命观念，培养学生的科学思维能力。过渡：在新的观察和实验证据的基础上，又有学者提出了一些关于细胞膜的分子结构模型。其中，1972年，辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。我们一起来看看这一模型的基本内容。四、流动镶嵌模型的基本内容教师主导活动学生主体活动设计思想引导学生基于以上科学史料的分析，总结辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型的要点，并用该模型解释细胞膜的功能讨论并总结流动镶嵌模型的要点，重点阐释镶嵌在膜上的蛋白质于物质运输功能的联系，通过膜的流动性解释细胞的生长、运动、分裂等生命现象。概括流动镶嵌模型的要点。过渡：生物膜在实际生活中有哪些用途呢？我们一起来了解一下五、拓展延伸教师主导活动学生主体活动设计思想引导学生阅读教材第46页拓展应用2“脂质体药物”的相关内容，回答问题：1.为什么两类药物包裹的位置各不相同？2.请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？学生讨论并回答，体会教学过程重实践的新课程理念。感受细胞膜在医药健康领域中的应用，培养社会责任感。六、课后作业教师主导活动学生主体活动设计思想利用废旧物品制作生物膜模型。制作细胞膜模型，体验构建模型的乐趣。锻炼动手能力，体验模型与建模的过程，锻炼科学思维能力。3.1细胞膜的结构和功能一、细胞膜的功能1.将细胞与外界环境分隔开2.控制物质进出细胞3.进行细胞间的信息交流（1）间接交流：如内分泌细胞与靶细胞通过激