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高中生物教案系統(tǒng)的邊界細胞膜
細胞膜——系統(tǒng)的邊界
一、教學(xué)目標
1．知識目標：簡述細胞膜的成分和功能，解釋細胞膜在維持細胞結(jié)構(gòu)和功能中的重要作用。
2．能力目標：進行用哺乳動物紅細胞制備細胞膜的實驗，體驗制備細胞膜的方法。
3．情感目標：認同細胞膜作為系統(tǒng)的邊界，對于細胞這個生命系統(tǒng)的重要意義。
二、教學(xué)重點和難點
1．教學(xué)重點
�。�1）細胞膜的成分和功能
（2）理解細胞膜對于細胞這個生命系統(tǒng)的重要意義
2．教學(xué)難點
�。�1）用哺乳動物紅細胞制備細胞膜的方法
（2）理解細胞膜對于細胞這個生命系統(tǒng)的重要意義
三、教學(xué)方法
講授與學(xué)生討論相結(jié)合、問題引導(dǎo)法、資料分析法
四、教學(xué)用具
多媒體、課件、教科書、黑板、粉筆
五、課時安排
1課時
六、教學(xué)過程
導(dǎo)入：在前面的學(xué)習(xí)中，我們認識了細胞這個基本的生命系統(tǒng)的物質(zhì)成分，從今天開始，我們將進一步認識細胞這個基本的生命系統(tǒng)，我們來認識由水、無機鹽、糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸組成的一個有機整體——細胞的基本結(jié)構(gòu)。
大家對于細胞應(yīng)該有了一定的認識——我們在初中學(xué)習(xí)過，在前面的實驗中我們也曾經(jīng)觀察過一些細胞。
T：你認為細胞最外面的結(jié)構(gòu)是什么？
S：……（學(xué)生發(fā)言：脫口而出的同學(xué)可能往往回答細胞膜；略有思考的同學(xué)回答細胞壁；比較嚴謹?shù)耐瑢W(xué)會回答“植物細胞的最外層是細胞壁，動物細胞的最外層是細胞膜”，等）
（教師點評后總結(jié)，注意點評學(xué)生的思維習(xí)慣）
T：動物細胞沒有細胞壁，而像植物、真菌、細菌等生物，細胞往往具有細胞壁。植物細胞的細胞壁，主要成分是纖維素和果膠，它們沒有生命活動的特殊功能，主要是對植物細胞有支持和保護作用。而對于真菌和細菌的細胞壁與植物不同，我們在以后的學(xué)習(xí)中會逐步了解。
然而我們今天要重點討論的話題不是細胞壁，因為我們將討論的是“系統(tǒng)的邊界”，系統(tǒng)的邊界是什么？這里的答案就只有一個：細胞膜。
因為，我們這里指的“系統(tǒng)”是：生命系統(tǒng)！在組成細胞的結(jié)構(gòu)中，具有生命活性的結(jié)構(gòu)是細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核，而細胞壁并沒有像它們這樣的生命活性。這里的“生命活性”可能對大家還比較抽象，不過隨著我們對細胞膜等功能的深入，你就會慢慢了解。
（板書：細胞膜——系統(tǒng)的邊界）
T：對于細胞膜作為系統(tǒng)的邊界，同學(xué)們有沒有這方面的感性認識？也就是說你能不能列舉出一些證據(jù)來證明細胞膜這個系統(tǒng)邊界的存在？
S：直接借助光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡觀察得到。
T：很好，電子顯微鏡可以看清楚細胞膜的存在，光學(xué)顯微鏡雖然不能看見細胞膜，但是卻能夠清楚的觀察到細胞與外界環(huán)境是有界限的。
除了這樣的直接觀察，我們還能不能通過一些其他的感受間接感知細胞膜的存在呢？
（用視頻的方式介紹科學(xué)家進行顯微探針感受阻力的實驗：一開拓學(xué)生的實驗思路；二激發(fā)學(xué)生興趣）
用顯微注射器將一種叫伊紅的物質(zhì)注入變形蟲體內(nèi)，顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，伊紅會很快的擴散到整個細胞，卻不能很快逸出細胞。
另外，我們還可以在顯微鏡下看到：用微針觸碰細胞表面時，細胞表面有彈性，可伸展；用微針插入細胞內(nèi)，細胞表面有一層結(jié)構(gòu)被刺破；如果細胞表面結(jié)構(gòu)受損面過大，細胞會死亡。
過渡：通過剛才的實驗，我們也可以看到，當(dāng)細胞膜被破壞的時候，細胞也就死亡了。這說明了細胞膜對于生命系統(tǒng)來講，是非常重要的。那么，細胞膜有哪些重要功能呢？
�。▽W(xué)生活動）閱讀課本42頁內(nèi)容，聯(lián)系生活經(jīng)驗，理解細胞膜的功能。
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�。ㄕ垖W(xué)生發(fā)言，讓他們結(jié)合生活經(jīng)驗，解釋細胞膜的功能，教師適時點評）
S：細胞膜將細胞與外界環(huán)境分隔開。（板書）
只有這樣，細胞才能獲得一個相對比較穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，才能減小受到的各種外部干擾，才能正常的進行各種代謝活動。這就好比我們的學(xué)校的圍墻，班級的墻壁，如果沒有這些，喧囂的街道，隔壁班級的活動直接影響到我們班級同學(xué)的學(xué)習(xí)，那么，我們的學(xué)習(xí)不可能正常進行。
S：……
T：同學(xué)們的比方非常形象。作為生命體，要保證自身代謝順利進行，一個相對獨立的內(nèi)部環(huán)境何等重要；有了細胞膜，這個邊界將細胞與外界環(huán)境分隔開，細胞內(nèi)才能保持各種理化性質(zhì)的相對穩(wěn)定，才可能具備代謝的正常條件。也正因為如此，在生命的起源過程中，科學(xué)家把“原始界膜”的形成作為生命演變中的重要階段，具有了原始界膜后，才使得原始生命的誕生成為可能！
S：細胞膜能控制物質(zhì)進出細胞。（板書）
既然細胞膜是細胞的邊界，這就好像皮膚是我們?nèi)梭w的邊界一樣，我們的皮膚可以阻止一些病毒、細菌等進入我們體內(nèi)，細胞膜也應(yīng)該有類似的功能。
S：……
T：這個類比是比較恰當(dāng)?shù)�。對于細胞膜能控制物質(zhì)進出細胞這一點功能，我們將在第四章會有更加詳細的學(xué)習(xí)，現(xiàn)在需要大家先了解細胞膜具有選擇性的允許細胞需要的營養(yǎng)物質(zhì)進入，而細胞不需要的，或者對細胞有害的物質(zhì)就不容易進入細胞。細胞膜的這樣一種生理功能我們稱之為“選擇透過性”。不過選擇透過性只有活的細胞的細胞膜也具有，細胞死亡，這種選擇透過性就喪失了。
記得在我們初中的學(xué)習(xí)中，我們通過實驗的方法來檢驗玉米的種子是否還具有萌發(fā)的活性（也就是說玉米種子是否還是活的），也就是利用細胞膜的這點特性。下面給大家如下材料，請你設(shè)計實驗來檢驗這些玉米種子是否還能萌發(fā)。
�。ㄍ队埃┎牧希河衩追N子，紅墨水，鑷子，刀片，培養(yǎng)皿，燒杯，酒精燈。
�。▽W(xué)生思考、討論、發(fā)言）
�。ㄍ队埃┓椒ú襟E：
1、將玉米種子放在20－25℃的溫水中浸泡36h。
2、取20粒已經(jīng)泡漲的種子，將其中的10粒放在沸水中煮5min后，冷卻，作為對照的實驗材料。
3、分別取煮過和未煮過的玉米種子放在培養(yǎng)皿中，用刀片沿胚的中線縱向切開籽粒，用稀釋20倍的紅墨水浸泡（以沒過種子為宜）。2min后，倒去紅墨水，用水沖洗籽粒數(shù)次，直到?jīng)_洗液無色為止（洗去浮色）。
4、觀察籽粒中胚的顏色。
�。ㄍ队埃┙Y(jié)果預(yù)期：
未煮過的籽粒的胚細胞未被染成紅色；煮過的籽粒的胚細胞被染成紅色。
�。ㄅ呒毎蝗炯t說明了胚細胞的細胞膜失去了選擇透過性，也就說明胚細胞死亡，不再具有萌發(fā)活性）
S：細胞膜進行細胞間的信息交流。（板書）
細胞作為一個個體的基本組成單位，對于一個個體來說，生活在外界環(huán)境中，與周圍的環(huán)境關(guān)系密切，不斷地與外界環(huán)境發(fā)生著物質(zhì)和信息的交流。構(gòu)成個體的細胞也應(yīng)該是這樣的，只有這樣，細胞才能聯(lián)合起來組成能行使同一功能的組織，再構(gòu)成器官……而細胞之間的信息傳遞，應(yīng)該就是考系統(tǒng)的邊界——細胞膜。
T：（放映有關(guān)細胞間進行信息傳遞的動畫、圖片等，同步解說）
在多細胞生物體內(nèi)，各個細胞都不是單獨存在的。它們必須保持功能的協(xié)調(diào)。這種協(xié)調(diào)不僅依賴于物質(zhì)和能量的交換，也有賴于信息的交流。這種信息的交流大多與細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)。
細胞間進行信息交流的方式：1 靶細胞（胰島素與靶細胞） 2 細胞間信息的傳遞（精子與卵細胞結(jié)合） 3 相鄰兩個細胞通過通道進入另一個細胞（高等植物細胞的胞間連絲）
過渡：通過剛才的學(xué)習(xí)，可以看到細胞膜的功能對于一個細胞的正常運作是必需的；當(dāng)然細胞膜的功能除了上述介紹的三點，還有一些其他的功能，這個問題大家可以在課下查找資料，也可以在后面的學(xué)習(xí)中逐漸了解，總結(jié)。
我們知道有什么樣的結(jié)構(gòu)才可能具有什么樣功能，功能與結(jié)構(gòu)是相統(tǒng)一的，那么，細胞膜具有什么樣的結(jié)構(gòu)才能完成上述的功能呢？
鑒于細胞膜的結(jié)構(gòu)我們還會在第四章詳細學(xué)習(xí)，我們這里主要來研究細胞膜的組成，看看完成細胞膜功能的是靠細胞膜上的哪些成分來完成的。
（板書：細胞膜的成分）
T：我們要分析細胞膜的成分，首先要獲得細胞膜。那么，怎樣獲得比較純凈的細胞膜呢？
請大家閱讀課本40頁－41頁的實驗：體驗制備細胞膜的方法，完成下面幾個問題的思考。
�。ò鍟后w驗制備細胞膜的方法）
問題：1、選用植物細胞好不好？
2、為什么選用哺乳動物成熟的紅細胞？
3、細胞破裂后，怎樣分離出比較純凈的細胞膜？
4、歸納實驗的原理。
�。▽W(xué)生進行實驗體驗，教師指導(dǎo)，后進行點評總結(jié)）
S：……
T：我們利用動物細胞在蒸餾水中會吸水漲破，細胞內(nèi)的物質(zhì)就會流出來，從而獲得細胞膜。再由于哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核以及其他膜結(jié)構(gòu)的細胞器，所以，可以避免其他膜的干擾。最后利用離心的方法將細胞膜與細胞內(nèi)的其他物質(zhì)分離開來，獲得比較純凈的細胞膜。
T：現(xiàn)在細胞膜的提取過程大家已經(jīng)體驗過來，接下來的工作就是分析細胞膜的成分有哪些？怎么分析呢？
借助現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)手段，我們大可以通過先進的儀器分析得知，但是我們手頭上沒有大家能利用的儀器。我們有什么呢？請大家看下面的資料，來分析一下細胞膜的成分。
�。ㄍ队埃�
1．發(fā)現(xiàn)脂溶性的小分子，例如酒精、甘油等很容易通過細胞膜；
2．如果用脂質(zhì)溶劑處理細胞，發(fā)現(xiàn)細胞膜被溶解；
3．如果用蛋白酶來處理細胞，發(fā)現(xiàn)也能破壞膜結(jié)構(gòu)。）
�。▽W(xué)生討論、發(fā)言）
S：……
S：（歸納總結(jié)）細胞膜的成分中含有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。（板書）
T：好，大家一起來看課本，享受已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的研究結(jié)果：細胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成。此外，還有少量的糖類。其中脂質(zhì)約占細胞膜總量的50％，蛋白質(zhì)約占40％，糖類占2％－10％。在組成細胞膜的脂質(zhì)中，磷脂最豐富。
通過這則資料，其實也告訴大家了一種研究物質(zhì)組成成分的方法：酶解法。
我們在各種膜的研究中還發(fā)現(xiàn)，功能越復(fù)雜的細胞膜，其蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量就越多。這也和我們前面了解的蛋白質(zhì)的功能是相一致的：蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者，細胞膜的功能中也少不了蛋白質(zhì)的一份！我們也將在后面章節(jié)的學(xué)習(xí)中，越來越多地了解細胞膜的各種成分在其功能中的具體作用。
T：好，這節(jié)課我們就進行到這里。
七、課后反思
對于這節(jié)課的內(nèi)容，雖然有問題探討、有實驗，但是基于學(xué)生的生物學(xué)基礎(chǔ)，還不能很大程度的實現(xiàn)自我探究。就像“問題探討”中的問題，我認為有一些超出了學(xué)生的知識認識水平，所以，我采用提供一些直觀的資料，再由學(xué)生進行體驗，進行總結(jié)。
整節(jié)課我認為最重要的就是要實現(xiàn)學(xué)生能夠積極的參與進入老師的話題中，能夠緊緊跟上老師的腳步，其中，最關(guān)鍵的就是要有學(xué)生自己的思考，不過，我想這樣的思考多數(shù)學(xué)生都可以，但是怎樣讓全部的學(xué)生都能夠做到這樣，還需要不斷的探討，這也包括課堂上的教師的積極課堂感染。
一堂課，是不是都是學(xué)生活動就成功了？我認為不！不管是傳統(tǒng)的，還是新課改，不管采用哪種教學(xué)方式，思維的引導(dǎo)很重要：我覺得只要課堂上，能夠使學(xué)生養(yǎng)成生物學(xué)的思考習(xí)慣就達到目的了，教是為了不教，就是要讓學(xué)生有自己的分析問題的能力。
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