高中生物教案系統的邊界細胞膜
高中生物教案系統的邊界細胞膜
細胞膜——系統的邊界
一、教學目標
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構和功能中的重要作用。
2．能力目標：進行用哺乳動物紅細胞製備細胞膜的實驗，體驗製備細胞膜的方法。
3．情感目標：認同細胞膜作為系統的邊界，對於細胞這個生命系統的重要意義。
二、教學重點和難點
1．教學重點
（1）細胞膜的成分和功能
（2）理解細胞膜對於細胞這個生命系統的重要意義
2．教學難點
（1）用哺乳動物紅細胞製備細胞膜的方法
（2）理解細胞膜對於細胞這個生命系統的重要意義
三、教學方法
講授與學生討論相結合、問題引導法、資料分析法
四、教學用具
多媒體、課件、教科書、黑板、粉筆
五、課時安排
1課時
六、教學過程
匯入：在前面的學習中，我們認識了細胞這個基本的生命系統的物質成分，從今天開始，我們將進一步認識細胞這個基本的生命系統，我們來認識由水、無機鹽、糖類、脂質、蛋白質和核酸組成的一個有機整體——細胞的基本結構。
大家對於細胞應該有了一定的認識——我們在初中學習過，在前面的實驗中我們也曾經觀察過一些細胞。
T：你認為細胞最外面的結構是什麼？
S：……（學生髮言：脫口而出的同學可能往往回答細胞膜；略有思考的同學回答細胞壁；比較嚴謹的同學會回答“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）
（教師點評後總結，注意點評學生的思維習慣）
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援和保護作用。而對於真菌和細菌的細胞壁與植物不同，我們在以後的學習中會逐步瞭解。
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“系統的邊界”，系統的邊界是什麼？這裡的答案就只有一個：細胞膜。
因為，我們這裡指的“系統”是：生命系統！在組成細胞的結構中，具有生命活性的結構是細胞膜、細胞質和細胞核，而細胞壁並沒有像它們這樣的生命活性。這裡的“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——系統的邊界）
T：對於細胞膜作為系統的邊界，同學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來證明細胞膜這個系統邊界的存在？
S：直接藉助光學顯微鏡、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境是有界限的。
除了這樣的直接觀察，我們還能不能透過一些其他的感受間接感知細胞膜的存在呢？
（用影片的方式介紹科學家進行顯微探針感受阻力的實驗：一開拓學生的實驗思路；二激發學生興趣）
用顯微注射器將一種叫伊紅的物質注入變形蟲體內，顯微鏡下觀察發現，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，細胞表面有一層結構被刺破；如果細胞表面結構受損面過大，細胞會死亡。
過渡：透過剛才的實驗，我們也可以看到，當細胞膜被破壞的時候，細胞也就死亡了。這說明了細胞膜對於生命系統來講，是非常重要的。那麼，細胞膜有哪些重要功能呢？
（學生活動）閱讀課本42頁內容，聯絡生活經驗，理解細胞膜的功能。
（板書：細胞膜的功能）
（請學生髮言，讓他們結合生活經驗，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境分隔開。（板書）
只有這樣，細胞才能獲得一個相對比較穩定的內部環境，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。這就好比我們的學校的圍牆，班級的牆壁，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的學習，那麼，我們的學習不可能正常進行。
S：……
T：同學們的比方非常形象。作為生命體，要保證自身代謝順利進行，一個相對獨立的內部環境何等重要；有了細胞膜，這個邊界將細胞與外界環境分隔開，細胞內才能保持各種理化性質的相對穩定，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，具有了原始界膜後，才使得原始生命的誕生成為可能！
S：細胞膜能控制物質進出細胞。（板書）
既然細胞膜是細胞的邊界，這就好像皮膚是我們人體的邊界一樣，我們的皮膚可以阻止一些病毒、細菌等進入我們體內，細胞膜也應該有類似的功能。
S：……
T：這個類比是比較恰當的。對於細胞膜能控制物質進出細胞這一點功能，我們將在第四章會有更加詳細的學習，現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物質進入，而細胞不需要的，或者對細胞有害的物質就不容易進入細胞。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習中，我們透過實驗的方法來檢驗玉米的種子是否還具有萌發的活性（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，請你設計實驗來檢驗這些玉米種子是否還能萌發。
（投影）材料：玉米種子，紅墨水，鑷子，刀片，培養皿，燒杯，酒精燈。
（學生思考、討論、發言）
（投影）方法步驟：
1、將玉米種子放在20－25℃的溫水中浸泡36h。
2、取20粒已經泡漲的種子，將其中的10粒放在沸水中煮5min後，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後，倒去紅墨水，用水沖洗籽粒數次，直到沖洗液無色為止（洗去浮色）。
4、觀察籽粒中胚的顏色。
（投影）結果預期：
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。
（胚細胞被染紅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，不再具有萌發活性）
S：細胞膜進行細胞間的資訊交流。（板書）
細胞作為一個個體的基本組成單位，對於一個個體來說，生活在外界環境中，與周圍的環境關係密切，不斷地與外界環境發生著物質和資訊的交流。構成個體的細胞也應該是這樣的，只有這樣，細胞才能聯合起來組成能行使同一功能的組織，再構成器官……而細胞之間的資訊傳遞，應該就是考系統的邊界——細胞膜。
T：（放映有關細胞間進行資訊傳遞的動畫、圖片等，同步解說）
在多細胞生物體內，各個細胞都不是單獨存在的。它們必須保持功能的協調。這種協調不僅依賴於物質和能量的交換，也有賴於資訊的交流。這種資訊的`交流大多與細胞膜的結構和功能有關。
細胞間進行資訊交流的方式：1 靶細胞（胰島素與靶細胞） 2 細胞間資訊的傳遞（精子與卵細胞結合） 3 相鄰兩個細胞透過通道進入另一個細胞（高等植物細胞的胞間連絲）
過渡：透過剛才的學習，可以看到細胞膜的功能對於一個細胞的正常運作是必需的；當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詢資料，也可以在後面的學習中逐漸瞭解，總結。
我們知道有什麼樣的結構才可能具有什麼樣功能，功能與結構是相統一的，那麼，細胞膜具有什麼樣的結構才能完成上述的功能呢？
鑑於細胞膜的結構我們還會在第四章詳細學習，我們這裡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。那麼，怎樣獲得比較純淨的細胞膜呢？
請大家閱讀課本40頁－41頁的實驗：體驗製備細胞膜的方法，完成下面幾個問題的思考。
（板書：體驗製備細胞膜的方法）
問題：1、選用植物細胞好不好？
2、為什麼選用哺乳動物成熟的紅細胞？
3、細胞破裂後，怎樣分離出比較純淨的細胞膜？
4、歸納實驗的原理。
（學生進行實驗體驗，教師指導，後進行點評總結）
S：……
T：我們利用動物細胞在蒸餾水中會吸水漲破，細胞內的物質就會流出來，從而獲得細胞膜。再由於哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核以及其他膜結構的細胞器，所以，可以避免其他膜的干擾。最後利用離心的方法將細胞膜與細胞內的其他物質分離開來，獲得比較純淨的細胞膜。
T：現在細胞膜的提取過程大家已經體驗過來，接下來的工作就是分析細胞膜的成分有哪些？怎麼分析呢？
藉助現在的科學技術手段，我們大可以透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。我們有什麼呢？請大家看下面的資料，來分析一下細胞膜的成分。
（投影：
1．發現脂溶性的小分子，例如酒精、甘油等很容易透過細胞膜；
2．如果用脂質溶劑處理細胞，發現細胞膜被溶解；
3．如果用蛋白酶來處理細胞，發現也能破壞膜結構。）
（學生討論、發言）
S：……
S：（歸納總結）細胞膜的成分中含有脂質和蛋白質。（板書）
T：好，大家一起來看課本，享受已經發現的研究結果：細胞膜主要由脂質和蛋白質組成。此外，還有少量的糖類。其中脂質約佔細胞膜總量的50％，蛋白質約佔40％，糖類佔2％－10％。在組成細胞膜的脂質中，磷脂最豐富。
透過這則資料，其實也告訴大家了一種研究物質組成成分的方法：酶解法。
我們在各種膜的研究中還發現，功能越複雜的細胞膜，其蛋白質的種類和數量就越多。這也和我們前面瞭解的蛋白質的功能是相一致的：蛋白質是生命活動的主要承擔者，細胞膜的功能中也少不了蛋白質的一份！我們也將在後面章節的學習中，越來越多地瞭解細胞膜的各種成分在其功能中的具體作用。
T：好，這節課我們就進行到這裡。
七、課後反思
對於這節課的內容，雖然有問題探討、有實驗，但是基於學生的生物學基礎，還不能很大程度的實現自我探究。就像“問題探討”中的問題，我認為有一些超出了學生的知識認識水平，所以，我採用提供一些直觀的資料，再由學生進行體驗，進行總結。
整節課我認為最重要的就是要實現學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，最關鍵的就是要有學生自己的思考，不過，我想這樣的思考多數學生都可以，但是怎樣讓全部的學生都能夠做到這樣，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，是不是都是學生活動就成功了？我認為不！不管是傳統的，還是新課改，不管採用哪種教學方式，思維的引導很重要：我覺得只要課堂上，能夠使學生養成生物學的思考習慣就達到目的了，教是為了不教，就是要讓學生有自己的分析問題的能力。