细胞的物质输入和输出

 【教材分析】

人教版必修1第4章共3节内容，第1节《物质跨膜运输的实例》，第2节《生物膜的流动镶嵌模型》，第3节《物质跨膜运输的方式》。第1节主要说明细胞膜是选择透过性膜，膜为啥具有选择透过性？这与膜结构有关，膜结构也是解释物质跨膜运输的方式的基础。这3节内容的内在联系是：功能—结构—功能。由此可见，本节内容在第4章中起着承上启下的作用，有助于帮助学生建立结构与功能相适应的观点。 

本节主要包括两大部分内容：1、科学家对细胞膜结构的探索历程。利用科学史教育素材，通过引导学生分析科学家们的实验和结论，宛如亲历科学家探索的历程，使学生切身感受科学的魅力，加深对科学过程和办法的理解，明白科学发现是长期的过程；科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说并非一成不变，需要不断修正、发展和完善；科学发展与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展。2、生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，学生必须展开想象力，通过制作模型等，构建细胞膜的虚拟主机立体结构，理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型的基本要点。

【教学目标】

1.知识与技能

①通过分析科学家建立生物膜模型的过程，阐述科学发现的一般规律。 

②举例说明生物膜具有流动性特点。 

③简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。 

2.过程与办法 

①通过分析科学家建立生物膜模型的过程，学习做出假设。 

②发挥虚拟主机想象力，通过制作模型，构建细胞膜的虚拟主机立体结构。 

3.情感态度与价值观

①生物膜结构的研究是立足于生物膜所具有的功能特点上开展的，树立生物结构与功能相适应的辩证唯物主义自然观。 

②正确认识科学价值观，理解假说的提出要有实验和观察的依据，需要有严谨的推理和大胆的想象，并通过实验进一步验证。

③正确认识实验技术手段的进步在促进科学的发展中的作用。 

【教学重点】流动镶嵌模型的基本内容。 

【教学难点】探讨建立生物膜模型的过程怎样体现结构与功能相适应的观点。 

【教学办法】谈话法、探究法

【教具准备】多媒体课件、制作生物膜模型的废旧物品（包裹中药丸的球形蜡壳、电线、解剖针、泡沫塑料等）

【课时安排】1课时

【教学设计思路】

教学内容                                             基本策略

【教学实施的程序】

学生活动

教师的组织和引导

教学意图

1.回忆细胞膜的功能有哪些？上节课的探究实验说明细胞膜的啥功能？细胞膜具有弹性吗？细胞膜对物质的选择性吸收是否与其特定的结构相关？细胞膜结构是怎么样的呢？共4页，当前第1页1234

细胞的物质输入和输出

大屏幕演示：正常的洋葱表皮细胞与渗透作用失水后的图像（前后自身对照）

创设情境，激趣导入

2.阅读资料探究，小组讨论合作学习

（1）从生理功能入手的科学探究

实验一：1895年e.overton用植物细胞研究细胞膜的通透性。他选取用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次的研究，发现：脂溶性分子易透过细胞膜；而非脂溶性分子则难以通过。 问题①：你能推测出啥结论？ 问题②：最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？ 问题③：在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？ 实验二：20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶（能专一地分解蛋白质的物质）分解。 问题①：你能推测出啥结论？ 问题②：在此实验中为啥要选用红细胞膜来进行分析？ 实验三：1925年，两位荷兰科学家e.gorter和f.grendel作了丙酮抽提红细胞膜脂质实验：将抽提出的脂质在空气—水界面上铺成单分子层，测得其分子所占的面积相当于所用的红细胞表面积的2倍。 问题①：你能推测出啥结论？ 问题②：细胞膜中的脂质为啥会排列为连续两层呢？细胞膜中的磷脂分子会排列成怎么样两层呢？画出来进行比较哪种情况膜稳定性强？ 小结与思考 讨论对膜的研究为啥是从生理功能入手？ 脂质和蛋白质是怎么样形成膜的呢？蛋白质位于脂双层的啥位置？

多媒体课件演示相关内容

学生小组讨论后，推选代表发言

学生评价、教师评价

“提出假说”的科学办法简介。

主要是限于当时的条件。实验、推理想象—假说—进一步验证完善。

开始学习模型建构的办法。

假说是怎么样提出的。

（2）单位膜模型的提出

实验四：1959年，j.d.robertsen根据电镜下观察到的细胞膜暗—亮—暗的三层结构，提出单位膜结构模型。

问题①：单位膜结构的主要内容是啥？

问题②：单位膜结构有啥缺陷？

细胞的物质输入和输出

问题③：有哪些证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？

展示20世纪50年代数码显微镜诞生后拍摄的细胞膜结构的电镜照片

洋葱表皮细胞渗透作用失水图片

人的红细胞渗透作用吸水涨破的图片

胞吞胞吐的图片

引导学生观察后思考

了解技术进步对科学研究发展的作用

（3）新技术带来新模型

实验五：展示1970年l.d.frye和h.edidin的人——鼠细胞融合实验。

问题：①该实验表明啥？

②根据已有的生物知识或生活经验，你能列举哪些证明细胞膜具有流动性的证据。

实验六：动物细胞吸水膨胀时，磷脂双分子层的厚度变小。

问题：说明啥？

实验七：展示1972年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型示意图

问题：①细胞膜的组成成分？

②细胞膜的基本支架？

③蛋白质分子在磷脂双分子层上怎样排布的？

④细胞膜的结构特点和功能特点？

探究思路引导

细胞膜具有流动性，必然体现在膜的形状变化或其上分子的运动。如

①白细胞吞噬细菌的过程；②变形虫的伪足运动现象；③受精时细胞的融合过程；④动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程；

提出技术进步推动了假说发展着技术进步，假说不断被修正和完善。突出模型建构办法：实验、推理想象—提出假说—进一步验证完善—不断发展。 

了解技术进步对科学研究发展的作用

小结

①19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由___________组成的。

②20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由___________和__________组成。

③1925年，荷兰科学家得出：脂质分子是        层分布的；

④1959年，罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由           三层结构组成；

⑤1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有     性；

⑥1972年桑格和尼克森提出⑥1972年，桑格和尼克森提出了          模型.模型。

思考

①生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？

②纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术的进步所起到怎么样的作用？共4页，当前第3页1234

细胞的物质输入和输出

③分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是怎样体现的？

①生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺

②实验技术的进步所起到关键性的推动作用

③在建立生物膜模型的过程中，结构和功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识、再实践、再认识，使人类一步步接近生物膜的真相

总结结构与功能相适应的观点；人类对自然的认识是永无止境的

3.阅读有关生物膜流动镶嵌模型的正文，填写

①组成成分：磷脂、蛋白质、糖类

②基本支架：磷脂双分子层

③蛋白质分布：覆盖、镶嵌、贯穿

④结构特点：具有一定的流动性

⑤功能特点：选择透过性 

4.画细胞膜结构的简图，并注明主要分子的名称 

5.利用废旧物制作生物膜模型，交流

6.课后延伸

利用互联网搜索科学家对生物膜研究的最新进展资料，并通过自己的加工将资料整理出来，拿到班上相互交流

动画演示生物膜的流动镶嵌模型 

个别学生板演，师生评价

指导，展示优秀模型，总结归纳流动镶嵌模型的基本内容。

强化流动镶嵌模型的基本内容。

【教后反思】

1.尽量为学生创造探究活动的机会，激发学习兴趣。本节教学设计上主要突出科学史教育，经过教师精心设计，将各位科学家实验的资料，再加工成一连串环环相扣的问题来引导学生探究，让学生身临其境，仿佛自己就是科学家在进行研究，从中学习模型建构办法：实验、推理想象—提出假说—进一步验证完善—不断发展；正确认识实验技术手段的进步在促进科学的发展中的作用；总结科学发现的一般规律。

2.保护学生的自尊心，培育学生创造的激情。教师必须设置好探究历程的梯度（如，补充磷脂分子结构与特性的知识），并不能超出学生当前的认知结构和认知水平，并适时、恰当地给学生创新提供帮助，使其能享受成功喜悦，激发并能维持学生的创造热情。

3.以活动促发展，促进学生知识建构。本节既有资料探究，小组讨论学习的活动，也有通过多媒体课件、学生画图、模型制作等手段，让学生动脑、动口、动眼、动手，学生学习方式多样，落实新课程标准提倡自主、探究、合作学习的要求，有效实现三维目标，学生学得既灵活也实在。

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