細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界教案.doc

細(xì)胞膜系統(tǒng)的邊界教案教學(xué)目標(biāo)：1. 概述細(xì)胞膜的成分和功能2. 體驗科學(xué)家探索細(xì)胞膜的歷程3. 認(rèn)同細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，對于細(xì)胞的重要意義教學(xué)重難點：1. 用哺乳動物紅細(xì)胞制備細(xì)胞膜的方法2. 細(xì)胞膜對細(xì)胞這個生命系統(tǒng)的重要意義教學(xué)過程：這一章，將介紹細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)。今天，我們先從細(xì)胞膜開始講起。問題探討 ：是否有這樣的感受：用顯微鏡觀察細(xì)胞，分不出，在視野下的哪個是細(xì)胞。問題1：大家以前做實驗觀察細(xì)胞，怎么區(qū)分氣泡和細(xì)胞的，在實驗設(shè)備只有光鏡的情況下，介紹2種科學(xué)家辨別出細(xì)胞的方法。細(xì)胞比較復(fù)雜，有細(xì)胞核和一些細(xì)胞器當(dāng)然，如果是細(xì)胞，它具有立體結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)顯微鏡的焦距可以看到不同的層面問題2：在沒有能明確看到（電子顯微鏡）細(xì)胞膜之前，科學(xué)家已經(jīng)能確定細(xì)胞膜存在，他們是如何確定的，介紹一種在實驗設(shè)備只有光鏡條件的創(chuàng)造性實驗PPT展示伊紅注入變形蟲圖片并輔以講解，最后提問在以前，科學(xué)家用變形蟲，一種單細(xì)胞生物，做實驗，拿一種叫伊紅的物質(zhì)注入體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)擴散到整個細(xì)胞，同時，不容易逸出，通過這樣的實驗和現(xiàn)象說明了什么？意識到有一層邊界，就是細(xì)胞膜，證明了細(xì)胞膜的存在。當(dāng)然，用針觸碰，有彈性也可以感受到細(xì)胞膜的存在。（一）細(xì)胞膜系統(tǒng)的邊界通過對單細(xì)胞動物變形蟲的研究，我們知道動物細(xì)胞存在邊界，就是細(xì)胞膜。那么植物細(xì)胞呢？是不是也有邊界，邊界又是什么呢？區(qū)分細(xì)胞壁不是植物細(xì)胞邊界的原因。從細(xì)胞壁的成分和功能分析，補充細(xì)胞壁的全透性。展示邊境圖片，邊界對于系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要。所以，我們說，細(xì)胞膜是系統(tǒng)的邊界，不論動植物。而系統(tǒng)指細(xì)胞這個生命系統(tǒng)的邊界。（二）細(xì)胞膜的成分科學(xué)家對細(xì)胞膜開始探索，首先要把細(xì)胞膜與細(xì)胞的其他組分分開。先來看制備細(xì)胞膜的實驗。A.體驗制備細(xì)胞膜的實驗（1）取材那我們怎樣才能獲得細(xì)胞膜呢？我們第一步要獲取細(xì)胞。圖片展示，3種生物細(xì)胞圖：高等植物、高等動物、細(xì)菌那現(xiàn)在我從小白鼠身上采集動物細(xì)胞，或者外面采了一些葉子，植物細(xì)胞，或者是弄了點大腸桿菌，細(xì)菌細(xì)胞。請同學(xué)們思考一下，如果我們想要比較容易地分離出細(xì)胞膜，應(yīng)該選哪種材料合適？（提示：從易于分離組分，獲取細(xì)胞膜的角度考慮，細(xì)胞核和眾多細(xì)胞器也有膜。）提問：你會選擇那一類細(xì)胞呢？生：回答，原核或動物細(xì)胞。動物細(xì)胞，明顯，不用去除細(xì)胞壁。原核生物，簡單，因為沒有細(xì)胞核和眾多細(xì)胞器，省了去除細(xì)胞核的膜和眾多細(xì)胞器的膜這個步驟。高等動物和細(xì)菌細(xì)胞各有其優(yōu)越性，但也有其缺憾，那我們想要最省力地獲取細(xì)胞膜，在取材方面要怎么取舍呢？理想的實驗材料應(yīng)該是怎樣的呢？生：理想的實驗材料沒有細(xì)胞壁、細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器有沒有一種細(xì)胞，再簡單一點，組分再少一點呢？最理想的就是又沒有細(xì)胞壁，有沒有細(xì)胞核、細(xì)胞器了。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，人和其他哺乳動物成熟的紅細(xì)胞中沒有細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器。所以，我們制備細(xì)胞膜取材的最優(yōu)方案是什么？為什么要這么做呢？生：哺乳動物成熟紅細(xì)胞，特點是什么三無當(dāng)然，紅細(xì)胞的特殊性也很好理解，紅細(xì)胞的功能是什么？紅細(xì)胞特殊的結(jié)構(gòu)其實是和它的功能相適應(yīng)的。為了更好的運輸氧氣，紅細(xì)胞里細(xì)胞核也退化了，為血紅蛋白騰出空間。拓展：如果我取材的時候，抽了鴿子的血可以嗎？生：鴿子是鳥類，不屬于哺乳動物（2）原理現(xiàn)在，選好了實驗材料，哺乳動物成熟紅細(xì)胞，那么，具體要用什么方法來分離細(xì)胞膜和其他組分呢？PPT展示紅細(xì)胞簡圖，聯(lián)系氣球，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)得到紅細(xì)胞膜的簡便方法。紅細(xì)胞的模型大致是這樣的，細(xì)胞膜作為邊界包裹著內(nèi)部富含血紅蛋白的細(xì)胞質(zhì)。大家可以想象一個氣球，裝了水溶液。想一想，有什么簡單易行的方法，原來完整的紅細(xì)胞，處理之后，細(xì)胞膜和里面的物質(zhì)就自然分開了？生：灌水這里我們有一個知識。細(xì)胞本身有一定濃度，外界環(huán)境也有一定濃度。當(dāng)外界環(huán)境的濃度低的時候，外界的水會主動進入細(xì)胞。你們覺得，如果現(xiàn)在人工創(chuàng)造一個低濃度環(huán)境，把紅細(xì)胞置于清水，結(jié)局會如何？生：細(xì)胞主動吸水，最終漲破制備細(xì)胞膜的原理：吸水漲破的方法。（3）實驗步驟那具體要怎么操作呢？PPT展示實驗流程為了體驗紅細(xì)胞吸水漲破的整個過程。紅細(xì)胞看不到，需要制作臨時裝片，借助顯微鏡來觀察現(xiàn)象。首先取紅細(xì)胞，抽血，先將血液稀釋一下。然后在載玻片上滴樣本，蓋上蓋玻片，這是制片的過程。臨時裝片完成后，就要放到光學(xué)顯微鏡下觀察。這里為了觀察到紅細(xì)胞吸水漲破的整個過程，你需要持續(xù)在顯微鏡下觀察。在正常的紅細(xì)胞和吸水脹破后的紅細(xì)胞的不同。所以接下來的操作都要在載物臺上完成。在蓋玻片的一側(cè)滴加蒸餾水，在另一側(cè)用吸水紙慢慢吸引，可以重復(fù)幾次。通過顯微鏡觀察紅細(xì)胞吸水漲破的整個過程。（4） 實驗現(xiàn)象在顯微鏡下，我們會看到這樣的變化，書上選取了兩張顯微鏡下的細(xì)胞圖像。請同學(xué)們思考一下，這兩張圖代表了什么？是在哪一步驟下發(fā)生的？我們要怎樣描述這樣的現(xiàn)象呢？生：在顯微鏡下持續(xù)觀察，細(xì)胞吸水脹破（5）拓展在書上的這個實驗，主要是讓同學(xué)們體驗制備細(xì)胞膜，到吸水脹破這一步就結(jié)束了，但實際上，細(xì)胞破裂后，細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)部的物質(zhì)有沒有分開呢？所以，實際我們操作要制備細(xì)胞膜會有一些不同的地方。第一個不同是在細(xì)胞吸水脹破的過程。在書上，為了方便大家更好地看到細(xì)胞變化的過程，是直接在裝片上滴蒸餾水的，但在實際操作的時候，我們是通過一根試管，在試管中加入血液后加入蒸餾水，到這里完成了細(xì)胞吸水脹破的一步。在書上，到這里結(jié)束了，但這時，試管內(nèi)的細(xì)胞膜并沒有分離出來，還是混在一起。所以還有一步操作讓它們徹底分開。聯(lián)系榨汁機，思考一下要怎樣做讓它被分離出來。生：沒有分開，離心力完全分開B.細(xì)胞膜的成分科學(xué)家繼續(xù)對細(xì)胞膜進行探索。PPT展示資料，請同學(xué)們體驗科學(xué)家探索細(xì)胞膜的過程資料1：E.Overton滲透實驗，脂溶性物質(zhì)易進入細(xì)胞。請同學(xué)們看一看，他通過做這樣的實驗，觀測到這樣的結(jié)果，可以說明什么問題？（提示：化學(xué)中的相似相溶現(xiàn)象）生：閱讀材料，總結(jié)出細(xì)胞膜的重要成分是脂質(zhì)資料2：細(xì)胞膜在蛋白酶作用下會崩解。這個實驗和現(xiàn)象能說明什么？（提示：蛋白酶的作用）生：閱讀材料，總結(jié)出細(xì)胞膜的重要成分是蛋白質(zhì)投影細(xì)胞膜的簡圖和細(xì)胞膜成分的比例，結(jié)合圖像和數(shù)據(jù)讓同學(xué)們理解細(xì)胞膜組成。生：細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，還包含少量糖類在描述細(xì)胞膜成分的比例時，用到了“約”，這個“約”怎么理解呢？（不同細(xì)胞膜或是同一細(xì)胞膜）不同細(xì)胞膜，來自不同生物或者同一生物不同功能的細(xì)胞，比例會波動。蛋白質(zhì)生命活動的主要承擔(dān)者，它在生命活動中有多樣化的功能，你們覺得如果一個細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)比例比較高，它的功能是越復(fù)雜還是越簡單？生：功能越復(fù)雜的膜，膜上的蛋白質(zhì)種類和數(shù)量越多，理解結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)那么，同一個細(xì)胞它的成分會一直一樣嗎？大家可以看看與生活的聯(lián)系。認(rèn)識甲胎蛋白AFP和癌胚抗原CEA。同一個細(xì)胞膜的成分一般是穩(wěn)定的，但是也會發(fā)生變化，特別是癌變。像正常細(xì)胞是不會有這兩種蛋白質(zhì)的。所以如果我們想檢查是不是患了癌癥，就會利用癌細(xì)胞膜與正常細(xì)胞膜成分的不同。生：閱讀書本，利用癌細(xì)胞膜與正常細(xì)胞膜成分的不同檢查是不是患了癌癥，現(xiàn)實應(yīng)用（三）細(xì)胞膜的功能最后，作為系統(tǒng)的邊界，細(xì)胞膜究竟在生命活動中起什么樣的作用呢？請大家在書本上找找細(xì)胞膜的具體功能，總結(jié)一下三種功能。功能1：將細(xì)胞與外界分隔開展示PPT簡圖，模擬原始海洋中膜的出現(xiàn)，體會細(xì)胞膜對生命的重要意義同學(xué)們，大家都聽過生命起源于海洋，那我們來看一下，如果沒有細(xì)胞膜這層邊界，細(xì)胞會變成什么樣？細(xì)胞是物質(zhì)性的，對不對？之前我們知道細(xì)胞由許多無機物和有機物組成。那么自然界是不是物質(zhì)性的？生：回憶細(xì)胞的物質(zhì)組成，肯定生命的物質(zhì)性假如沒有了細(xì)胞膜，是不是細(xì)胞里的物質(zhì)會直接暴露在海洋中？那么還有生命嗎？所以，你們覺得，在這里細(xì)胞膜體現(xiàn)了一種怎樣的功能？生：混合物狀態(tài)，無所謂生命或者環(huán)境，總結(jié)細(xì)胞膜的第一個功能是將細(xì)胞和外界環(huán)境分隔開對于生命而言，膜的出現(xiàn)是生命起源里至關(guān)重要的一步。原始海洋中的生命演化是這樣進行的。最開始是化學(xué)物質(zhì)，由簡單到復(fù)雜。從無機小分子（原始大氣，氨氣、水、）到有機小分子（氨基酸、單糖）再到有機大分子（蛋白質(zhì)、核酸），但這時這些物質(zhì)還暴露在海洋中，只有當(dāng)它們被膜包裹，和外界分隔開，才可以獨立出來，慢慢演化出第一個單細(xì)胞生物。功能2：控制物質(zhì)進出展示PPT簡圖，細(xì)胞與外界環(huán)境的物質(zhì)交換，理解細(xì)胞系統(tǒng)的開放性請同學(xué)們思考一下，細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，分隔開了細(xì)胞與外界環(huán)境，那么被細(xì)胞膜圍起來的這個系統(tǒng)是完全封閉的嗎？這個邊界是完全封鎖的嗎？細(xì)胞是有生命的，對嗎？作為活的生命，它要存活長大，就會不斷進行新陳代謝。新陳代謝是什么？就是物質(zhì)的更新。這代表了什么？雖然這層主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)構(gòu)成的細(xì)胞膜隔開了細(xì)胞與外界環(huán)境，但細(xì)胞與外界環(huán)境還是會有物質(zhì)交換。生：聯(lián)系生活，理解生命的運動性那么，細(xì)胞膜在這個過程，與外界環(huán)境必然會有的物質(zhì)交換中又體現(xiàn)了什么功能呢？同學(xué)們可以聯(lián)系海關(guān)想一想。生：聯(lián)系生活，總結(jié)細(xì)胞膜的第二個功能，控制物質(zhì)進出那么細(xì)胞膜究竟可以控制哪些物質(zhì)進出細(xì)胞呢？同學(xué)們可以對照書本將箭頭（進出細(xì)胞）對應(yīng)的物質(zhì)填一填。生：對照書本，控制特定物質(zhì)進出細(xì)胞膜是有活性的，可以讓它想要的進來，不想要的出去，會分泌一些物質(zhì)到胞外。我們可以把它稱為選擇透過性，它能控制物質(zhì)進出。但，