细胞的基本结构一细胞膜教案.docx
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细胞的基本结构一细胞膜教案
适用学科
高中生物
适用年级
高一
适用区域
人教版区域
课时时长(分钟)
2课时
知识点
1.细胞膜的成分和功能
2.生物膜的结构(流动镶嵌模型)
3.举例说出细胞膜是选择透过性膜(渗透作用)
4.质壁分离复原实验
5.物质进出细胞的方式
教学目标
1.细胞膜的成分和功能
2.举例说出细胞膜是选择透过性膜
3.质壁分离复原实验
4.流动镶嵌模型的基本内容
5.物质进出细胞的方式
教学重点
1.细胞膜的成分和功能
2.举例说出细胞膜是选择透过性膜
3.质壁分离复原实验
4.流动镶嵌模型的基本内容
5.物质进出细胞的方式
教学难点
1.细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义
2.探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点
3.主动运输
教学过程
一、导入
使用建议:
细胞的基本结构是细胞膜、细胞核和细胞器,本讲重点讲述细胞膜的有关内容。
学生需要知道细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成;具有分隔、信息交流和控制物质进出的功能。
指导学生将细胞的物质组成与细胞的结构有机地联系起来,对细胞形成系统的认识。
而且,具体讲解生物膜的流动镶嵌模型、物质跨膜运输实例(细胞的吸水和失水)、物质的运输方式,以细胞是基本的生命系统为主线展开,系统的、全面的讲述细胞膜的物质组成、结构、功能和发展变化。
你有过这样的经历吗?
自己心爱的自行车出了毛病,你将一些零件拆卸下来,却发现再组装成原样并非易事。
细胞的结构可比自行车复杂多了。
虽然人类对细胞中的物质和结构已经有了深入的了解,但是至今也未实现人工组装细胞。
不同的事实揭示同样的道理:
系统不是其组合的简单堆砌,而是通过分组间结构和功能的密切联系,形成的统一整体。
二、知识讲解
考点1细胞膜的成分和功能
使用建议:
通过“体验制备细胞膜的方法”的实验感知细胞膜的存在。
学生知道了蛋白质、糖类和脂质是重要的化合物,但对于这些物质的存在位置还不清楚,因此需引导学生从生命系统的结构基础的角度,认识“蛋白质是生命活动的主要承担者”。
1.细胞膜的成分
实验“体验制备细胞膜的方法”——哺乳动物成熟红细胞没有细胞核,没有细胞器,是最佳材料。
研究发现:
①细胞膜主要由脂质和蛋白质组成,还有少量糖类。
②组成细胞膜的脂质中,磷脂最丰富。
③蛋白质在细胞膜中行使功能时起重要作用,故功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多。
2.细胞膜的功能
(1)将细胞与外界环境分隔开;
(2)控制物质进出细胞;
(3)进行细胞间的信息交流:
细胞间的交流方式多种多样,如图。
考点2生物膜的结构
使用建议:
通过细胞膜的组成和功能的学习,让学生归纳总结出流动镶嵌模型的基本要点,教师手绘生物膜的结构模型示意图,结合该图阐述流动镶嵌模型的基本内容。
再让学生想象细胞膜的三维立体结构。
1.流动镶嵌模型:
E
E
F
A
G
磷脂双分子层
D
C
B
A
游离蛋白
B
镶嵌蛋白
C
贯穿蛋白
D
通道蛋白
E
糖类
F
磷脂分子
G
胆固醇
E+B
糖蛋白
E+F
糖脂
2.糖蛋白——细胞的糖蛋白具有识别和信息交流的功能;有糖蛋白的一侧为细胞的外侧。
3.细胞膜的特性:
一定的流动性和选择透过性。
考点3细胞的吸水和失水
结构层次
使用建议:
细胞与环境进行物质交换必须经过细胞膜。
分析教材中“水分进出哺乳动物红细胞的状况”,并结合物理学知识,了解渗透作用,学习细胞的吸水和失水原理。
同时进行探究实验“植物细胞的吸水和失水”(质壁分离复原),证明细胞膜是选择透过性膜。
1.渗透作用
(1)条件:
半透膜,半透膜两侧具有浓度差,H2O分子的移动。
(2)①当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时,细胞吸水膨胀,过度吸水涨破。
②当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时,细胞失水皱缩。
③当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时,水分进出细胞处于动态平衡。
2.质壁分离复原实验
(1)质:
原生质层——细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
原生质层相当于一层半透膜。
(2)实验原理:
渗透作用
(3)实验材料:
紫色洋葱外表皮细胞(不必染色,易观察)
(4)实验结果:
质量分数为30%的蔗糖溶液使洋葱鳞茎外表皮细胞发生质壁分离,而清水又可使质壁分离得到复原。
(5)实验结论:
细胞膜是选择透过性膜;细胞是活细胞。
(6)实验设计:
清水处理细胞高浓度蔗糖溶液处理细胞再清水处理细胞
考点4物质进出细胞的方式
结构层次
使用建议:
根据课本中的“问题探讨”的实验结果,引导学生总结出物质跨膜运输的方式。
不跨膜运输
种类:
胞吞和胞吐(如:
分泌蛋白)
特点:
消耗能量;不穿过磷脂双分子层
主动
条件:
①低浓度——高浓度;②消耗能量;③需要载体蛋白。
运输
举例:
①小肠绒毛上皮细胞吸收营养物质。
②一般情况下,离子的运输。
跨膜运输
被动
条件:
①高浓度——低浓度;②不消耗能量;
运输
种类
自由扩散:
CO2,O2,H2O,酒精,丙酮酸,甘油
协助扩散
①葡萄糖进入血红细胞;
②通道蛋白的运输。
三、例题精析
使用建议:
此处内容主要用于教师课堂的精讲,每个题目结合试题本身、答案和解析部分,覆盖基础、巩固和拔高三个例题。
例题1
右图是三个相邻的植物细胞之间水分流动方向示意图。
图中三个细胞的细胞液浓度关系是()
A.甲>乙>丙B.甲<乙<丙
C.甲>乙,乙<丙D.甲<乙,乙>丙
【答案】B
【解析】细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程,即水分子可以由低浓度溶液向高浓度溶液渗透,根据图示细胞之间水分子的流动方向可知,图中三个细胞的细胞液浓度关系为:
甲<乙<丙,B项正确,A、C、D项错误。
例题2
下列物质中,出入细胞既不需要载体也不消耗能量的是()
A.氨基酸B.Na+C.葡萄糖D.O2
【答案】D
【解析】物质跨膜运输的方式。
例题3
有关细胞膜的叙述,不正确的是()
A.细胞膜具有全透性B.细胞膜具有一定的流动性
C.细胞膜结构不对称D.细胞膜具有识别的功能
【答案】A
【解析】细胞膜的特性:
一定的流动性、选择透过性。
细胞膜中的糖蛋白——具有识别和信息交流的功能;有糖蛋白的一侧为细胞的外侧。
例题4
将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间,撕取外表皮,先用浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理,细胞发生质壁分离后,立即将外表皮放入蒸馏水中,直到细胞中的水分不再增加。
若在该实验过程中,蔗糖溶液处理前外表皮细胞溶液的浓度为甲,细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙,则甲、乙的关系,以及实验过程中水分进出细胞的方式为()
A.甲<乙,被动运输B.甲>乙,被动运输
C.甲>乙,主动运输D.甲=乙,主动运输
【答案】B
【解析】首先水分子的跨膜运输是自由扩散属于被动运输,甲浓度时植物正常生长时的细胞液浓度,如果放在蒸馏水中可以吸水;而乙浓度是植物不在吸收蒸馏水的浓度,根据渗透作用的原理甲浓度大于乙浓度。
例题5
右图为氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图。
下表选项中正确的是()
选项
管腔中氨基酸
→上皮细胞
管腔中Na+
→上皮细胞
上皮细胞中氨
基酸→组织液
A
主动运输
被动运输
主动运输
B
被动运输
被动运输
被动运输
C
被动运输
主动运输
被动运输
D
主动运输
被动运输
被动运输
【答案】D
【解析】根据图形可知,肾小管管腔中的氨基酸进入上皮细胞为逆浓度的运输,属于主动运输(其动力来自于Na+协同运输中的离子梯度);管腔中的钠离子进入上皮细胞为顺浓度梯度的运输,不消耗能量,为被动运输;上皮细胞中的氨基酸进入组织液为顺浓度梯度的运输,属被动运输,综合分析,D选项正确。
四、课堂运用
使用建议:
在对课堂知识讲解完,把握了重点突破了难点以及练习精讲了之后,再用练习马上进行课堂检测,根据学生情况建议分3个难度层次:
易,中,难。
基础
1.细胞膜功能的复杂程度,主要取决于膜上的( )
A.磷脂含量B.蛋白质的种类和数量
C.糖的种类D.水含量
【答案】B
【解析】细胞膜功能的复杂程度,主要取决于膜上蛋白质的种类和数量,选B。
2.科研上鉴别死细胞和活细胞常用“染色排除法”。
例如:
用台盼蓝染色,死的细胞会被染成蓝色,而活的细胞不着色,从而判断细胞是否死亡。
此方法所利用的是细胞膜的哪种功能( )
A.保护细胞内部结构的功能B.吸收功能
C.控制物质进出的功能D.免疫功能
【答案】C
【解析】活的细胞其细胞膜具有选择透过性,能控制物质进出细胞;细胞死亡后,细胞膜的选择透过性功能消失,不能控制物质进出细胞,所以用台盼蓝染色,死的细胞会被染成蓝色,而活的细胞不着色,从而判断细胞是否死亡。
故选C。
3.下列关于制备细胞膜的叙述,错误的是( )
A.鸟类的红细胞不是制备纯净细胞膜的理想材料
B.制备出的细胞膜中,其基本支架是磷脂双分子层
C.选取的材料最好用没有细胞器膜和核膜的细胞
D.哺乳动物的成熟红细胞不是制备纯净细胞膜的理想材料
【答案】D
【解析】鸟类的红细胞和正常的动物细胞一样具备细胞器膜和核膜,不是制备纯净细胞膜的理想材料,A正确;细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,B正确;选取的材料最好用没有细胞器膜和核膜的细胞,如哺乳动物成熟的红细胞,C正确;哺乳动物的成熟红细胞是制备纯净细胞膜的理想材料,D错误。
巩固
1.2019年诺贝尔生理学或医学奖授予James Rothman等三位科学家,以表彰他们在细胞的“囊泡转运”研究方面做出的重大贡献,细胞内囊泡的膜与细胞膜的成分相似,它们的主要成分是( )
A.磷脂和蛋白质B.油脂和糖类
C.蛋白质和DNAD.纤维素和果胶
【答案】A
【解析】生物膜的化学组成
2.运动时汗腺分泌大量汗液,汗液初始的渗透压与血浆相等,在流经汗腺导管排出体外过程中大部分Na+、Cl-被重吸收,而水很少被重吸收,下列叙述正确的是()
A.出汗可使血浆渗透压降低B.出汗不利于体温维持稳定
C.汗腺导管重吸收需Na+消耗ATPD.下丘脑渗透压感受器兴奋减弱
【答案】C
【解析】汗液在流经汗腺导管排出体外过程中大部分Na+、Cl-被重吸收,而水很少被重吸收,使血浆渗透压升高,下丘脑渗透压感受器兴奋增加;运动时机体产热增加,出汗有利于机体散热,从而维持体温稳定;Na+的吸叫属于主动运输,需要消耗ATP水解释放的能量。
3.将人的红细胞放入4℃蒸馏水中,一段时间后红细胞破裂,主要原因是()。
A.红细胞具有水溶性B.红细胞的液泡体积增大
C.蒸馏水大量进入红细胞D.低温时红细胞膜流动性增大
【答案】C
【解析】本题考查渗透作用的原理,在蒸馏水中,细胞液浓度大于外界溶液浓度,导致红细胞渗透吸水;吸水过程中,蒸馏水会不断进入红细胞内,又因为红细胞外无细胞壁保护,最终造成过度吸水而涨破,故本题正确答案为C。
拔高
1.胰岛素可使骨骼肌细胞和脂肪细胞膜上葡萄糖转运载体的数量增加,已知这些细胞膜上的载体转运葡萄糖的过程不消耗ATP。
回答下列问题:
(1)胰岛素从胰岛B细胞释放到细胞外的运输方式是____,葡萄糖进入骨骼肌细胞内的运输方式是____。
(2)当血糖浓度上升时,胰岛素分泌____,引起骨骼肌细胞膜上葡萄糖转运载体的数量增加,其意义是____。
(3)脂肪细胞____(填“是”或“不是”)胰岛素作用的靶细胞。
(4)健康人进餐后,血糖浓度有小幅度增加。
然后恢复到餐前水平。
在此
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