泸县五中+冯霞+《基于大单元大概念的教学设计案例》

观看细胞起源的视频，建立物质-结构-功能的观念，导入新课

教师：细胞作为基本的生命系统，在第二章我们了解了组成细胞的物质基础，即组成细胞的元素和化合物，如果将细胞内含有的各种物质配齐，并按照它们在细胞中的比例放进一个试管中，是否就能构建出一个有生命的细胞呢？为什么？

播放视频《细胞的起源》，提问从生物大分子阶段到细胞阶段经历了什么过程？从生命物质到能完成生命活动的细胞的关键是什么？其中“界膜”起到了什么作用？

导入到本节课要学习的《第三章 构成细胞的结构》中的第1节《细胞膜的结构和功能》。

观看视频，获取信息，思考并回答：从生物大分子阶段到细胞阶段还经过了分子体系阶段。组成细胞的分子必须有序地组织成细胞的结构，才能成为一个基本的生命系统，从而发挥生命功能。“界膜”作为细胞膜的前身，将生命物质与无机环境分隔开，从而构建起一个独立的体系，才有了后来的细胞。

通过细胞起源的视频，建立起系统观、物质-结构-功能观，认同细胞膜作为系统边界，对细胞起源的重要性。

分析细胞膜成分的科学探索历程，思考并讨论问题，尝试模型建构，概述组成细胞膜的成分。

教师：细胞膜，也叫质膜，作为细胞这一系统的边界，要知道细胞膜的功能，就应当先了解细胞膜的成分组成及结构。请同学们阅读课本P.42“科学家对细胞膜成分的探索历程”内容，思考问题：

问题1：欧文顿实验得出“细胞膜是由脂质组成的”这一结论的依据是什么？

问题2：科学家得出“组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多”这一结论的依据是什么？

补充资料：细胞核与许多细胞器也有膜，在制备细胞膜时，这些膜会与细胞膜混在一起；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。

问题3：结合以下资料，想一想为什么在多种研究材料中，哺乳动物的成熟红细胞是制备纯净细胞膜的最佳材料？

活动探究1：磷脂分子的结构特点：一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾。

①根据磷脂分子的结构推测，磷脂分子在空气-水界面如何排列？

教师：点评并展示磷脂分子在空气-水界面的排列示意图：

②磷脂分子在水-苯的混合溶剂中如何排列？

引导学生根据磷脂分子亲水和疏水的特点，推测排列方式如下图：

立体结构示意图：

③根据细胞结构及细胞生存的环境，细胞膜处于怎样的环境中？构成细胞膜的磷脂分子应如何排列呢？

教师：点评并展示细胞膜中磷脂分子排列示意图（排列为连续的两层）：

立体结构示意图：

问题4：科学家得出“细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层”这一结论的依据是什么？

教师：1935年，英国学者丹尼利和戴维森通过细胞膜的张力，推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。

补充资料：科学家陆续测定了不同细胞的生物膜的化学组成（如下表）：

问题5：请概述细胞膜的成分组成。

问题6：根据科学家对细胞膜成分的探索历程，思考科学家最初对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和检测？

教师：对细胞膜成分的探索历程，反映了“提出假说”这一科学方法的作用。

阅读课本科学家“对细胞膜成分的探索”历程，讨论回答老师提出的一系列问题：

回答问题1：根据实验现象“细胞膜对不同物质的通透性不一样：溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜”，依据化学“相似相溶”原理得出推论“细胞膜是由脂质组成的”。

回答问题2：利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析，

回答问题3：哺乳动物的成熟红细胞中没有细胞核和众多细胞器。

小组合作探究：利用磷脂分子模型，模拟磷脂分子在空气-水界面的排列情况，展示、交流并评价：

小组合作探究：细胞膜内外侧均处于水环境中。利用磷脂分子模型，构建细胞膜中的磷脂分子的排列模型，并展示、交流和点评。

回答问题4：测得磷脂单层分子的面积恰为红细胞表面积的两倍。由此推测得出。

回答问题5：细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，还有少量的糖类。

回答问题6：最初是通过对现象的推理分析。

结合科学史资料和相关问题，引导学生分析得出细胞膜的成分。帮助学生感知科学探究历程，培养科学思维，认识提出假说的科学方法，体会科学精神。

根据磷脂分子的结构特点，进行小组合作探究和模型建构，培养小组合作学习能力和模型构建能力。

分析细胞膜结构的科学探索历程，思考并讨论问题，进行模型建构，理解“流动镶嵌模型”的内容

教师：脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜的“暗—亮—暗”三层结构，大胆提出了细胞膜模型的假说：细胞膜是“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成的静态结构。

问题1：联系生活，罗伯特森提出的静态膜结构模型不能解释细胞的哪些生命现象?

问题2：1970年，科学家人鼠细胞融合实验，得出了什么结论？

补充：此实验用到了“荧光标记技术”。

补充资料：科学家利用冰冻蚀刻电子显微法，发现蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中。

教师：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。

活动探究2：我们已经知道细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层（即磷脂双分子层），结合以上资料，以及教材P.44-45流动镶嵌模型的基本内容，想一想蛋白质分子和糖类分子是如何存在于膜结构中的？并利用提供的材料将细胞膜的结构模型补充完整。

问题3：流动镶嵌模型指出，细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，体现在什么地方？

阅读课本科学家对细胞膜结构的探索历程，讨论回答老师提出的一系列问题：

回答问题1：不能解释细胞的分裂、变形虫的变形运动、白细胞的吞噬作用等。

回答问题2：构成细胞膜的蛋白质是可以运动的，细胞膜具有一定的流动性。进一步否定罗伯特森的静态膜结构模型。

小组合作探究：根据细腻膜结构探索历程得出的结论，结合流动镶嵌模型的基本内容，利用蛋白质分子模型和糖类分子模型，将它们连接到构建好的磷脂双分子层结构模型中。

进行小组展示、交流和点评，总结流动镶嵌模型的主要内容：

①磷脂双分子层是膜的基本支架；

②蛋白质分子有的镶磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。

③细胞膜外表面的糖类分子，和蛋白质分子结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂。

回答问题3：细胞膜的流动性主要体现在构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也可以运动。

结合科学探究过程和相关问题，引导学生理解“模型与建模”，概括“流动镶嵌模型”的主要内容，培养学生的科学思维和基本的科学探究能力。

通过实例分析、问题讨论，分析细胞膜的功能

引导思考：细胞膜作为系统的边界，具有什么样的功能呢？这些功能与细胞膜的组成成分和结构有什么样的联系？

问题1：结合《细胞的起源》视频内容，思考为什么说细胞膜是细胞的边界？

问题2：细胞与环境之间要进行物质交换吗？哪些物质可以进出细胞，哪些物质不能进出细胞？由此可以归纳出细胞膜具有怎样的功能和功能特点？

追问1：为什么SARS病毒、HIV病毒等对细胞有害的结构也可以侵入人体细胞呢？

追问2：在烹饪菠菜和红苋菜时可以明显看到细胞内的色素被释放出来，原因是什么？从这个角度出发，想一想我们可以用什么方法来鉴别列细胞和活细胞？（结合课本“问题探讨”资料进行分析）

问题3：手被针刺了一下，大脑皮层却产后了“痛”的感觉，这说明了什么？

PPT展示并结合教材，总结细胞间信息交流的方式。

引导学生总结：细胞膜的功能。

根据老师举出的实例和提出的一系列问题，思考讨论并回答问题。

回答问题1：细胞膜将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。

回答问题2：细胞需要的营养物质可以进入细胞，不需要的物质不容易进入细胞；抗体、激素、代谢废物等物质要排出细胞，核酸等物质不能出细胞。体现了细胞膜具有控制物质进出的功能，具有选择透过性的功能特点。

讨论回答：

细胞膜控制物质进出的能力是相对的。

蔬菜在烹饪过程中细胞膜被破坏，丧失控制物质进出的功能，细胞内的色素被释放出来。由此我们可以用“染色排除法”来鉴别死细胞和活细胞。

回答问题3：细胞间能进行信息交流，细胞间的信息交流也与细胞膜有关。

理解并能够说出细胞膜的主要功能。

通过视频和生活实例，引导学生概括细胞膜作为系统边界所具有的主要功能，帮助学生认同“结构与功能相适应”的观念。

拓展资料分析应用

核心问题：了解了细胞膜的结构和功能，在实际生活中有什么应用 ？

拓展：阅读教材P.46拓展应用2“脂质体药物”的相关内容，并回答相关问题。

讨论回答问题，体会基础科学知识与解决现实问题之间的密切联系。

感受细胞膜在实际生活中的应用，培养社会责任意识。

生物膜模型制作

作业：利用废旧物品制作生物膜模型。

制作细胞膜模型，形成对生物膜分子组成和空间结构的形象认识。

锻炼动手能力，增加对模型与建模的理解；渗透废物利用的理念。