细胞膜—系统的边界

三维目标

1.知识与技能

（1）简述细胞膜的成分和功能。

（2）临时装片的制作和显微镜的熟练操作。

2.过程与方法

（1）体验制备细胞膜的方法，学会调整与选择观察范围。

（2）通过设计和分析实验，培养学生的探究能力。

3.情感态度与价值观

（1）参与问题的探讨与实验结果的分析。

（2）通过对细胞结构与功能的学习让学生体会生命的精致完美，教育学生崇尚生命、热爱科学。

教学重点和难点

1. 教学重点

   1. 细胞膜的成分与功能

   2. 实验技能的巩固提高

2. 教学难点

   1. 制备细胞膜时，观察红细胞的变化。

   2. 形象地理解细胞膜作为细胞这个生命系统的边界的重要意义。

教学用具

1. 红细胞稀释液与相关实验用具。

2. 多媒体课件

课时安排

1课时

教学过程

【引言】通过前面的学习，我们知道不论是微小的细菌还是高大的乔木，不论是低等的原生动物还是高智商的人类，他们都是由细胞构成的。细胞是生物体结构和功能的基本单位。是最基本的生命系统。它就象一台精密的生命机器，时刻不停地在高效、有序地运转。只有细胞的各项生理功能保持正常，生物体的各项生命活动才能够正常进行。今天就让我们拆开细胞这台生命机器，来了解一下组成细胞的各个部分的结构和功能。

【屏幕显示：动植物细胞的结构】

我们先来回忆一下动植物细胞的结构，从图示上看动物细胞是由细胞膜细胞质和细胞核三部分构成的。而植物细胞外还有一层细胞壁。我们现在看到的属于细胞结构的模式图，实际光学显微镜下的细胞并不是这样的。

【屏幕显示：光镜下未经染色的动物细胞】

现在屏幕上展示的是光镜下未经染色的动物细胞，现在请同学们仔细观察一下。在光学显微镜下我们能看见细胞膜吗？

【学生观察后回答：不能。】。

的确，在光镜下我们并不能观察到细胞膜的存在。科学家只有用电子显微镜才能看到细胞膜，但是在科学家用电镜清晰地观察到细胞膜存在之前，已经能够确定细胞膜的存在了。请大家推测一下，科学家是怎样确定细胞膜的存在的？

【学生思考后回答：因为细胞与外界之间存在明显的边界。】

任何系统都有边界，边界与系统的稳定性至关重要。例如不同国家间有国界，不同省份间有省界；人体与外界环境间有皮肤和黏膜来分隔，那么请同学们思考一下，在细胞的结构中，是什么使细胞与外界环境分隔开，使它成为一个独立的生命系统呢？

【学生思考后回答：细胞膜】

细胞膜作为细胞的边界，它的化学成分与功能与细胞的稳定性密切相关。而我们要研究细胞膜的化学组成。首先要把细胞膜与细胞的其他组分分离开，那么我们怎样获得细胞膜呢？

首先我们思考一下，应选用什么生物的细胞来获取细胞膜呢？【学生思考后回答：动物细胞没有细胞壁，所以选择动物细胞制备细胞膜更容易。】

动物细胞的细胞核和许多内部结构也有膜，这些膜会与细胞膜混在一起。怎样把细胞膜与其他膜结构分开呢？我们想象一下，如果有一种细胞没有细胞核和众多其他有膜的结构，那么用这种细胞作为制备细胞膜的材料，这个问题就迎刃而解了。那么有没有这么一种细胞呢？下面我们来阅读一则小资料。

【屏幕显示：哺乳动物的红细胞在发育成熟过程中，核逐渐退化，并从细胞中排出，为携带氧的血红蛋白，腾出空间，人的红细胞只能存活120左右。】

从这则小资料中我们可看到，的确存在没有细胞核及其他膜结构的细胞，我们可以用这种细胞作为制备细胞膜的材料。这种细胞就是（哺乳动物成熟的红细胞。）

那么有了材料以后，我们用什么方法才能获得细胞膜呢？用针扎破，让细胞内的物质流出来？还是用镊子剥下一块细胞膜？我们知道细胞太小了，这些方法不太可行，那么有什么方法呢？

【学生讨论，回答】

【教师总结】细胞内的物质是有一定浓度的，如果把细胞放在清水中，水会进入细胞，把细胞胀破，细胞内的物质流出来，这样我们就可以得到细胞膜了。

这个过程我们也可以表示出来：

【屏幕显示：红细胞吸水胀破】

下面，我们就来亲自体验一下制备细胞膜的过程。

我们的材料就是哺乳动物新鲜的红细胞稀释液。

这个实验怎样做最简便，大家可以讨论一下回答。

【学生思考后回答：滴一滴红细胞稀释液在载玻片上，制成临时装片，在高倍显微镜下观察，等观察清晰时，在一侧滴加蒸馏水，另一侧用吸水纸吸取，使红细胞浸泡在水中，即可观察到哺乳动物红细胞在水中逐步胀破的过程。】

【屏幕显示：】

（1）你怎样区分显微镜下的气泡和细胞？

（2）如果上述实验在试管中进行，细胞破裂后，还需用什么方法才能获得较纯的细胞膜？】

好了，我们亲自体验了一下科学家们制备细胞膜的过程，许多

有关细胞膜化学组成的资料，都来自对哺乳动物红细胞膜的研究。下面我们来阅读一则小资料：

【屏幕显示：科学家们在实验中发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。这些事实说明，组成细胞膜的物质中有什么？】

【学生分析后回答：说明细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成，】

那么大家联想一下前面的知识，回想一下，在组成细胞膜的脂质中哪种脂质最丰富，含量最多？

【学生思考后回答：磷脂，磷脂是细胞膜的主要成分。】

而我们前面又学过蛋白质是生命活动的主要承担者，那么细胞膜的各项功能与膜上的蛋白质密切相关，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。

那么除了脂质和蛋白质以外，细胞膜还含有哪些成分呢？

请同学们阅读一下课本P41。

通过阅读，我们知道细胞膜还含有少量糖类。

细胞膜作为细胞的边界，它的化学组成与它的功能密切相关。在了解了细胞膜的化学组成之后，我们先来阅读一则小资料。

【屏幕显示：细胞膜及细胞内组成其他结构的膜，化学成分相似，基本结构大致相同，统称为生物膜。近年来，人们对生物膜的研究不断深入，在许多方面取得了令人鼓舞的成绩。人们尝试模拟生物膜的功能，进行淡化海水，净化污水等工作；并从生物膜的结构和功能入手，寻找培育抗寒、抗旱、耐盐的农作物新途径；在医学上，人们模拟生物膜的功能，找到了治疗尿毒症的新方法――血液透析，挽救了许多尿毒症患者的生命。】

由阅读大家可以了解到，细胞膜的功能非常多，而且非常重要，现在我们就来学习了解一下细胞膜的功能。

下面请同学互相讨论一下作为生命系统的边界的细胞膜有哪些功能呢？

【学生讨论后回答：将细胞与外界环境分隔开】

【教师讲述】细胞膜作为系统的边界，它的最明显的功能是分隔作用。将细胞膜与外界环境分隔开，保持了相对稳定的细胞内部环境。我们知道生命起源于原始的海洋，原始海洋中的有机物逐渐聚集并相互作用，演化出原始的生命。而在这个过程中，膜的出现至关重要。它使生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的生命系统。

【学生回答：控制物质进出细胞 】

【屏幕显示：物质进出细胞的示意图】

【教师讲述】从图解我们可以清楚地看出，有些物质可以从外界进入细胞，而有些物质则不容易进入。细胞内的某些物质可以排出到细胞外，而有些成分则不能出去。由此可见，细胞膜像边防检查站一样，对进出细胞的物质进行严格的“检查”，所以细胞膜有控制物质进出细胞的功能。细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞，细胞不需要，或对细胞有害的物质则不容易进入。细胞产生的废物及分泌的抗体、激素合成后可以排到细胞外，而细胞内的核酸等重要成分却不会流失到细胞外。

【屏幕显示：有人把细胞膜的这个功能比喻窗纱，窗纱能将小虫挡在外面，而能让空气进入，你认为这种比喻恰当吗？有没有不妥的地方？】

【学生思考后回答：有相同之处：对通过的物质有选择性。也有不同之处：细胞膜对进出细胞的物质的选择有主动性。而窗纱没有，只是机械的阻隔。】

【学生回答：有信息交流的作用】

【教师讲述】在多细胞生物体内，每个细胞都不是孤立存在的，它们之间必须保持功能的协调，才能使生物体健康地生存，这种协调性与细胞膜的功能密切相关，所以细胞膜的另一重要功能是进行细胞间的信息交流。

信息交流的方式多种多样：

【屏幕显示：激素分泌传递作用过程】

【教师讲述】例如：内分泌细胞分泌的激素，随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。

由图解大家可以看到，不同的细胞细胞膜的受体不同，接受的激素种类不同。传递的信息也不同。

【屏幕显示：细胞识别过程】

【教师讲述】细胞可以通过细胞膜的直接接触来传递信息。

精子和卵细胞之间的识别和结合就属于这种方式。

【屏幕显示：胞间连丝】

【教师讲述】还有一种信息交流的方式是相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞，例如高等植物细胞间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。

对多细胞生物来说，如果没有信息交流，生物体不可能作为一个整体完成生命活动，由此也可以看出，细胞膜结构和功能的重要性。

除了以上提到的几种功能外，你认为细胞膜还可能具有哪些功能？这个作为一个课后作业，大家可以上网查资料来了解细胞膜的更多功能。

下面同学们阅读一下课本，巩固理解细胞膜的功能。

【课堂小结】

这节课我们通过亲自动手制备细胞膜，体验了实验材料的正确选择对于科学研究的重要性，以及制备细胞膜的方法中所蕴涵的科学原理。

我们主要学习了细胞膜的化学成分和功能，希望大家能够掌握好。

另外，我们知道植物细胞在细胞膜的外面还有一层细胞壁，通过刚才的阅读大家也了解到，细胞壁的成分主要是纤维素和果胶。对植物细胞有支持和保护的作用。

【屏幕显示：】

课堂练习：

1、  科学家常用哺乳动物的红细胞作为材料来研究细胞膜的组成，是因为：

A、哺乳动物的红细胞容易得到

B、哺乳动物的红细胞在水中容易张破

C、哺乳动物成熟的红细胞内没有核膜、线粒体等膜结构

D、哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下容易观察。

2、组成细胞膜的主要成分是：

　　 A、磷脂、蛋白质、糖类

　 B、糖脂、糖蛋白

　 C、脂质、蛋白质、无机盐

　 D、磷脂、蛋白质、核酸

3、下列哪一项不属于细胞膜的功能？

A、控制物质进出细胞

B、将胰岛细胞形成的胰岛素，分泌到胰岛细胞外

C、提高细胞内化学反应的速率

D、作为系统的边界，维持细胞内环境的稳定

4、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，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。你能解释“染色排除法”的原理吗？

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