1.本章思维导图
2.教学目标
1.通过观察、感受卵*膜及分析细胞膜的功能,概述细胞膜作为系统边界的功能。
2.通过分析细胞膜结构模型建立的历程及其他资料,能基于事实和证据进行推理、论证,提出或否定假说(或模型),加深对“模型与建模”的理解,感悟科学在质疑与创新中不断发展。
3.通过概括、比较不同细胞膜结构模型,说出不同模型的要点,阐释流动镶嵌模型。
4.通过“脂质体药物”的分析,体会科学知识与解决现实问题之间的密切联系,增强社会责任感。
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5.视频资源
1.细胞膜的探索历程
2.细胞膜——系统的边界
3.细胞膜的结构和功能
4.细胞膜的流动镶嵌模型
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6.教材旁栏问题和练习及答案
问题探讨
鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时,死细胞会被染成蓝色,而活细胞不会着色。讨论
1.为什么活细胞不能被染色,而死细胞能被染色?
活细胞的细胞膜具有选择透过性,染料台盼蓝是细胞不需要的物质,不易通过细胞膜,因此活细胞不被染色。死细胞的细胞膜失去控制物质出入细胞的功能,台盼蓝能通过细胞膜进入细胞,死细胞能被染成蓝色。
2.据此推测,细胞膜作为细胞的边界,应该具有什么功能?
细胞膜作为细胞的边界,具有控制物质进出细胞的功能。
思考?讨论
1.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与检测?
最初对细胞膜成分的认识,是通过对现象的推理分析得出的。
2.根据磷脂分子的特点解释,为什么磷脂在空气一水界面上铺展成单分子层?科学家是如何推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的?
因为磷脂分子的“头部”亲水,尾部疏水,所以在水-空气的界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触,“尾部”则朝向空气的一面。科学家因测得从红细胞中提取的脂质,铺成单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍,才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。
3.磷脂分子在水中能自发地形成双分子层,你如何解释这一现象?由此,你能否就细胞膜是由磷脂双分子层构成的原因作出分析?
由于磷脂分子有亲水的“头部”和疏水的“尾部”,在水溶液中,朝向水的是“头部”,“尾部”受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时,磷脂分子的“尾部”相对排列在内侧,“头部”则分别朝向两侧水的环境,形成磷脂双分子层。细胞的内外环境都是水溶液,所以细胞膜磷脂分子的“头部”向着膜的内外两侧而“尾部”相对排在内侧,形成磷脂双分子层。
4.如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中,磷脂分子将会如何分布?
如果将磷脂分子置于水-苯的混合溶剂中,磷脂的“头部”将与水接触,“尾部”与苯接触,磷脂分子分布成单层。
旁栏思考
既然膜内部分是疏水的,水分子为什么能跨膜运输呢?
一是因为水分子极小,可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙;二是因为膜上存在水通道蛋白,水分子可以通过通道蛋白通过膜。
练习与应用
一、概念检测
1.基于对细胞膜结构和功能的理解,判断下列相关表述是否正确。
(1)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性,而蛋白质是固定不动的。(×)
(2)细胞膜是细胞的一道屏障,只有细胞需要的物质才能进入,而对细胞有害的物质则不能进入。(×)
(3)向细胞内注射物质后,细胞膜上会留下一个空洞。(×)
2.细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是(B)
A.细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质,容易通过细胞膜
B.由于磷脂双分子层内部是疏水的,因此水分子不能通过细胞膜
C.细胞膜的蛋白质分子有物质运输功能
D.细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型
二、拓展应用
1.在解释不容易理解的陌生事物时,人们常用类比的方法,将陌生的事物与熟悉的事物作比较。有人在解释细胞膜时,把它与窗纱进行类比:窗纱能把昆虫挡在外面,同时窗纱的小洞又能让空气进岀。你认为这种类比有什么合理之处,有没有不妥当的地方?
把细胞膜与窗纱进行类比,合理之处是说明细胞膜与窗纱一样可以允许一些物质出入,阻挡其他物质出入。这样的类比也有不妥之处。例如,窗纱是一种简单的刚性的结构,功能较单纯,细胞膜的结构和功能要复杂得多;细胞膜是活细胞的重要组成部分,活细胞的生命活动是一个主动的过程,而窗纱是没有生命的,它只能是被动地在起作用。
2.下图是由磷脂分子构成的脂质体,它可以作为药物的运载体,将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中,能在水中结晶的药物被包在双分子层中,脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。
(1)为什么两类药物的包裹位置各不相同?
由双层磷脂分子构成的脂质体,两层磷脂分子之间的部分是疏水的,脂溶性药物能被稳定地包裹在其中;脂质体的内部是水溶液的环境,能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。
(2)请推测:脂质体到达细胞后,药物将如何进入细胞内发挥作用?
由于脂质体是磷脂双分子层构成的,到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合,也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞,从而使药物在细胞内发挥作用。
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7.教学参考
1.小狗啃骨头解读本节教材
2.细胞膜的成分
3.细胞膜的分离和功能
4.生物膜结构的研究过程
5.几种主要的生物膜结构模型
6.利用废旧物品制作生物膜模型
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(泰翔)
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