第2節(jié)生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型(市優(yōu)質(zhì)課)

1、生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型 教學(xué)設(shè)計(jì)【教材分析】1、地位作用生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型一節(jié)是人教版必修1分子與細(xì)胞第四章細(xì)胞的 物質(zhì)輸入和輸出之第二節(jié)，與第一節(jié)“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”所反映的生物膜對(duì) 物質(zhì)的進(jìn)岀控制具有選擇性等知識(shí)有一定的聯(lián)系，并對(duì)第三節(jié)學(xué)習(xí)“物質(zhì)跨膜運(yùn) 輸?shù)姆绞?#39;'作了知識(shí)準(zhǔn)備。這3節(jié)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系是：功能一結(jié)構(gòu)一功能，由此 可見，這節(jié)的內(nèi)容安排很巧妙在第四章中起著承上啟下的作用，有助于幫助學(xué)生 建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。2、本節(jié)主要內(nèi)容：（1）科學(xué)家對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。本節(jié)以較多的篇幅介紹了對(duì)生物膜結(jié)構(gòu) 的探索歷程，并安排了兩個(gè)思考與討論，讓學(xué)生在認(rèn)識(shí)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的

2、同時(shí)，了解 這些知識(shí)的來龍去脈，認(rèn)識(shí)到可以通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析提出假說，假說仍然需 要觀察和實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。隨著技術(shù)手段的改進(jìn)不斷發(fā)現(xiàn)新的證據(jù)，原有的觀點(diǎn)或理 論述會(huì)不斷得到修正和完善。（2）生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的假說中，細(xì)胞 膜的流動(dòng)鑲嵌模型是目前人們普遍認(rèn)同的，能較好地解釋人們對(duì)細(xì)胞膜功能的認(rèn) 識(shí)，學(xué)生必須展開想象力，通過畫圖、想象等，構(gòu)建細(xì)胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)，理 解和掌握生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本要點(diǎn)。【學(xué)情分析】1、學(xué)生已經(jīng)了解了細(xì)胞，知道了組成細(xì)胞的元素和化合物，掌握了細(xì)胞的基本 結(jié)構(gòu)，尤其是細(xì)胞膜作為最基木牛命系統(tǒng)的邊界等相關(guān)知識(shí)，為木節(jié)知識(shí)的學(xué)習(xí) 奠定了

3、基礎(chǔ)。2、高屮學(xué)生己具備了一定的觀察和認(rèn)知能力，分析思維的目的性、連續(xù)性和邏 輯性也已初步建立，但還很不完善，對(duì)事物的探索好奇，但往往具有盲目性，缺 乏目的性，并對(duì)探索科學(xué)的過程與方法及結(jié)論的形成缺乏理性的思考。所以教 師的思維導(dǎo)向就顯得十分重要。木節(jié)課利用科學(xué)史實(shí)驗(yàn)資料，設(shè)計(jì)學(xué)牛要探究的 問題，讓學(xué)生在問題引導(dǎo)下進(jìn)行基于資料和問題的課堂探究活動(dòng)，問題的設(shè)計(jì)層 層深入，按照學(xué)生的思維水平和能力達(dá)到一定深度，使學(xué)生順利由感性認(rèn)識(shí)向理 性認(rèn)識(shí)過渡?！窘谭ǚ治觥扛鶕?jù)主體性教學(xué)目標(biāo)，以“自主性、探究性、合作性”為學(xué)生學(xué)習(xí)的三個(gè)基 本維度，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)為指導(dǎo)，以側(cè)重科學(xué)方法教育為歸宿。本節(jié)課釆

4、用“引導(dǎo)探究”教學(xué)模式，融合討論法、比較法、歸納法等多種教學(xué)方法，并配 以多媒體輔助教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生模擬科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程。與此同時(shí)耍注重教師與學(xué)生之 間以及學(xué)生和學(xué)生之間的互動(dòng),適時(shí)適度的引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生自己去進(jìn)行分析、討 論、歸納和總結(jié)?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1. 知識(shí)與技能 通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程，闡述科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一般規(guī)律。 舉例說明生物膜具有流動(dòng)性特點(diǎn)。 簡述牛物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基木內(nèi)容。2. 過程與方法 通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程，學(xué)習(xí)做出假設(shè)。 發(fā)揮空間想象力，通過畫圖和相應(yīng)動(dòng)畫的幫助下，構(gòu)建細(xì)胞膜的空間立體結(jié) 構(gòu)。3. 情感態(tài)度與價(jià)值觀 生痂莫結(jié)構(gòu)的研究是立足于生物膜所具有的功

5、能特點(diǎn)上開展的，樹立生物結(jié)構(gòu) 與功能相適應(yīng)的辯證唯物主義自然觀。 正確認(rèn)識(shí)科學(xué)價(jià)值觀，理解假說的提出要有實(shí)驗(yàn)和觀察的依據(jù)，需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?推理和大膽的想象，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。 正確認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段的進(jìn)步在促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展中的作用。【教學(xué)重點(diǎn)】流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。【教學(xué)方法】討論法、比較法、歸納法等【教具準(zhǔn)備】多媒體課件、牛物膜模型，多媒體課件、制作牛物膜模型的廢舊物 品（冋形針、泡沫塑料等）【課時(shí)安排】1課時(shí)【教學(xué)設(shè)計(jì)思路】設(shè)問引入體驗(yàn)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程闡述流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容【教學(xué)流程圖】動(dòng)嵌型本容導(dǎo)入新課：分析課本

6、p65頁問題探討：塑料袋、 普通布和彈力布，讓學(xué)生選擇并解 釋原因?qū)ι锬そY(jié)構(gòu)的探索歷程v學(xué)生總結(jié)歸納細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)特性桑格和尼克森提出流動(dòng)鑲嵌模型丿【教學(xué)實(shí)施的程序】教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)意圖新課導(dǎo)入：課本p65 問題探討: 在制作真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型的活動(dòng) 中，選用塑料袋、普通布和彈力布三 種材料做細(xì)胞膜，哪種材料更合適？分小組討論回答：三種材料的特性：塑料 袋不具有通透性，普通布 雖具有一定的通透性但點(diǎn)燃學(xué)生的 好奇之火，激 發(fā)學(xué)生對(duì)生 物膜結(jié)構(gòu)的是不具有彈性，而彈力布 不僅具有一定的彈性，還 具有一定的通透性。強(qiáng)烈興趣和 渴望探索的 動(dòng)機(jī)。師生共識(shí)：選擇彈力布做細(xì)胞膜的材料，相對(duì)好一些

7、。教師提問：為什么彈力布適于體現(xiàn)細(xì)胞膜的功 能，能不能舉出實(shí)例進(jìn)行解釋？舉例：細(xì)胞膜很薄，是 細(xì)胞這個(gè)生命系統(tǒng)的邊 界。細(xì)胞膜是選擇透過 性膜，能夠控制物質(zhì)的進(jìn) 出，讓一部分物質(zhì)通過， 其他物質(zhì)不能通過。 植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù) 原的實(shí)驗(yàn)告訴我們，細(xì)胞 能夠在一定范圍內(nèi)脹大 和縮小，說明細(xì)胞膜具有 一定的彈性。塑料袋只 能滿足作為系統(tǒng)邊界的 要求，普通布能夠滿足系 統(tǒng)的邊界和讓一部分物 質(zhì)透過這兩項(xiàng)功能的要 求，只有彈力布能夠滿足 前面提到的三項(xiàng)功能的 要求。教師講述：當(dāng)然，這幾種材料的特點(diǎn)與真實(shí)的細(xì)胞膜之間還有不小的差距。今天 就讓我們沿著科學(xué)家的腳步看看科學(xué)家是怎樣一步步的揭開膜結(jié)構(gòu)的神秘面

8、紗 的！一、生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程教師講述：科學(xué)家是怎樣開始對(duì)膜結(jié) 構(gòu)的研究的呢？閱讀回答問題：ppt展示:實(shí)驗(yàn):19世紀(jì)末e. overton用植物學(xué)生閱讀課本p65p67 內(nèi)容：沿著科學(xué)家 的足跡，感同 身受的體會(huì) 發(fā)現(xiàn)過程。細(xì)胞研究細(xì)胞膜的通透性。他選取用 500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透 性進(jìn)行上萬次的硏究發(fā)現(xiàn)：脂溶性分 子易透過細(xì)胞膜；而非脂溶性分子則 難以通過。提問1：歐文頓得出了什么結(jié)論?他是 依據(jù)什么得岀的？小組討論回答：1、膜是由脂質(zhì)組成的。 依據(jù)相似相溶原理。實(shí)驗(yàn)二：20世紀(jì)初，科學(xué)家第一次將膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來,提問2：根據(jù)所學(xué)知識(shí)分析，提取細(xì)胞 膜的材料是什么

9、？為什么選擇該材 料？提問3：科學(xué)家通過實(shí)騎得出了什么結(jié) 論？該結(jié)論是否支持歐文頓的發(fā)現(xiàn)？小組討論回答：2、制備細(xì)胞膜的材料是 哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞， 原因是該材料沒有細(xì)胞 膜和眾多的細(xì)胞器。3、細(xì)胞膜的主要成分是 脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。該結(jié)論支 持歐文頓的發(fā)現(xiàn)。重溫舊知，鞏 固新知。實(shí)驗(yàn)三:1917年美國科學(xué)家朗姆瓦提 出磷脂分子的頭部親水，尾部疏水。提問4：磷脂分子的組成是怎樣的? 教師活動(dòng)：介紹磷脂分子。酸 肪 脂訓(xùn)練學(xué)生分 析問題和解 決問題的能 力。小組討論回答：4、磷脂分子由一分子膽 堿，一分子磷酸，一分子 甘油組成頭部，具有親水 性；兩分子脂肪酸（一分 子飽和脂肪酸，一分子不 飽和脂肪酸

10、）構(gòu)成尾部， 具有疏水性活動(dòng)一：請(qǐng)根據(jù)磷脂分子的特點(diǎn)，建 構(gòu)磷脂分子在空氣一一水界面的分布 模型。（請(qǐng)1-2名學(xué)生將自己制作的 模型放到實(shí)物展臺(tái)供大家參考）活動(dòng)二：請(qǐng)根據(jù)組織細(xì)胞生活的環(huán)境, 構(gòu)建磷脂分子在細(xì)胞膜中的排布模 型。（請(qǐng)1-2名學(xué)生將自己制作的模 型放到實(shí)物展臺(tái)供大家參考）膜內(nèi)（水沿液）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出假說：磷脂分子在細(xì) 胞膜屮排列為兩層小組合作，請(qǐng)1-2名學(xué)生 將白己制作的模型放到 實(shí)物展臺(tái)供大家參考。磷 脂分子頭部靠近水面，尾 部在空氣中。小組合作，請(qǐng)1-2名學(xué)生 將自己制作的模型放到 實(shí)物展臺(tái)供大家參考。細(xì) 胞膜是由雙層磷脂分子 構(gòu)成。親水頭部朝外，疏 水尾部朝內(nèi)。學(xué)習(xí)模型建

11、 構(gòu)的方法。培養(yǎng)學(xué)牛合 作探究能力, 交流表達(dá)能 力、動(dòng)手操作 能力。訓(xùn)練學(xué) 生分析問題 和解決問題 的能力。提問5：提出假說后是否需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn) 證？5、假說的提出要有實(shí)驗(yàn) 和觀察的依據(jù)，需要通過 觀察和實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證 和完善。實(shí)驗(yàn)四:1925年，兩位荷蘭科學(xué)家戈 特（e. gorter ）和格倫德爾（f. grendel） 用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取膜脂質(zhì)， 將提出的脂質(zhì)在空氣一水界面上鋪成 單分子層，測(cè)得其分子所占的而積恰 為紅細(xì)胞表面積的2倍。提問6：戈特和格倫德爾的實(shí)驗(yàn)得出了 什么結(jié)論？實(shí)驗(yàn)五：1959 年，j. d. robertsen 根 據(jù)電鏡下觀察到的細(xì)胞膜暗一亮一暗 的三層結(jié)構(gòu)，

12、提出單位膜結(jié)構(gòu)模型。訓(xùn)練學(xué)生分 析問題和解 決問題的能 力?；顒?dòng)三：展開你的想像力，嘗試構(gòu)建 蛋白質(zhì)分子在磷脂雙分子層中的排布 模型。（請(qǐng)1-2名學(xué)生將自己制作的 模型放到實(shí)物展臺(tái)供大家參考）教師講述：在靜態(tài)的三層結(jié)構(gòu)模型下, 細(xì)胞膜的復(fù)制功能難以實(shí)現(xiàn)，對(duì)細(xì)胞 牛長、變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)等現(xiàn)象不好 解釋，因此對(duì)膜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生質(zhì)疑。（ppt動(dòng)畫展示變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)）6、細(xì)胞中的脂質(zhì)分子必 然排列為連續(xù)的兩層。小組討論回答： 實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是什么？（在電鏡下看到了細(xì)胞膜 清晰的“暗一亮一暗”三 層結(jié)構(gòu)。） 羅伯特森提出了什么 假說？（所有生物膜都 是由“蛋白質(zhì)一脂質(zhì)一蛋 白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜 態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。）

13、 討論單位膜模型的局 限性？（把生物膜描述 為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，解釋 不了膜的許多生理功 能。）小組合作，請(qǐng)1-2名學(xué)生 將自己制作的模型放到 實(shí)物展臺(tái)供大家參考學(xué)生觀察并討論回答：科學(xué)家用掃描電鏡技術(shù) 和冰凍蝕刻技術(shù)揭示了 細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中蛋白顆粒 分彳j示意圖。小組討論回答：實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是什么？ （實(shí)驗(yàn)表明蛋白質(zhì)并不是 全部平鋪在脂質(zhì)的表面，了解技術(shù)進(jìn) 步對(duì)科學(xué)研 究發(fā)展的作 用。培養(yǎng)學(xué)生合 作探究能力, 交流表達(dá)能 力。了解技術(shù)進(jìn) 步對(duì)科學(xué)研 究發(fā)展的作 用。有的蛋白質(zhì)是鑲或嵌在 脂質(zhì)雙分子層中的。）學(xué)生觀察并討論回答： 觀察：flash演示小鼠細(xì) 胞和人細(xì)胞的融合過程。 小組討論回答： 實(shí)驗(yàn)的

14、現(xiàn)象是什么？ （兩種顏色的熒光均勻分布。） 實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？ 細(xì)胞膜具有流動(dòng)性（膜 分子是運(yùn)動(dòng)的）。了解技術(shù)進(jìn) 步對(duì)科學(xué)研 究發(fā)展的作 用。實(shí)驗(yàn)八：展示1972年桑格和尼克森提 岀的流動(dòng)鑲嵌模型示意圖。學(xué)牛閱讀課文，結(jié)合ppt 展示的流動(dòng)鑲嵌模型示 意圖思考和總結(jié)：讓學(xué)牛進(jìn)一 步認(rèn)同技術(shù) 進(jìn)步推動(dòng)了 假說的發(fā)展, 并且假說不 斷被修正和 完善。突出模 型建構(gòu)方法: 實(shí)驗(yàn)、推理想 象一提出假 說一進(jìn)一步 驗(yàn)證完善一 不斷發(fā)展。實(shí)驗(yàn)六：20世紀(jì)60年代，科學(xué)家用掃 描電鏡技術(shù)和冰凍蝕刻技術(shù)揭示了細(xì) 胞膜結(jié)構(gòu)中蛋口顆粒 實(shí)驗(yàn)七：1970年，弗雷（frye）和埃迪 登（edidin）用發(fā)綠色熒光的染料

15、標(biāo)記 小鼠細(xì)胞表面蛋白質(zhì)分子，發(fā)紅色熒 光的染料標(biāo)記人細(xì)胞表而蛋口質(zhì)分 子，將人鼠細(xì)胞融合（動(dòng)畫展示）師生共識(shí)：細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特性是具有一定的流動(dòng)性。二、生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的內(nèi)容:flash演示：細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)模型 教師展示：細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型1、學(xué)生觀察:教師提問： 細(xì)胞膜的組成成分？ 細(xì)胞膜的基木支架？ 蛋白質(zhì)分子在磷脂雙分子層上如何 排布的？ 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么，為什么 細(xì)胞膜會(huì)有這樣的特點(diǎn)？ 細(xì)胞膜外表面的特殊結(jié)構(gòu)是什么， 有什么作用？教師提供材料：制作生物膜模型的廢舊物品（回形針、 泡沫塑料等）教師引導(dǎo)學(xué)生小結(jié):2、通過觀察回答問題： 、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類。 、磷脂雙分子層

16、構(gòu)成膜 的基本支架。 、蛋片質(zhì)分子或鑲或 嵌，或貫穿于磷脂雙分子 層中，大多數(shù)蛋白質(zhì)是可 以運(yùn)動(dòng)的。 、生物膜具有一定的流 動(dòng)性。組成細(xì)胞膜的磷脂 分子和蛋白質(zhì)分子是可 以運(yùn)動(dòng)的，所以使得細(xì)胞 膜具有了流動(dòng)性。 、細(xì)胞膜外表,有_層 由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與 糖類結(jié)合形成的糖蛋白， 叫做糖被。具有保護(hù)、潤 滑、識(shí)別的作用2、學(xué)生分小組制作生物膜模型:3、每個(gè)學(xué)生小組派代表展示、講解:學(xué)生回顧所學(xué)知識(shí)： 19世紀(jì)末，歐文頓：膜 由脂質(zhì)組成 20世紀(jì)初，科學(xué)家：膜 的主要成分是脂質(zhì)和蛋 白質(zhì) 1925年，戈特和格倫德 爾：脂質(zhì)分子排列為兩層 1959年，羅伯特森：蛋 白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)靜態(tài) 統(tǒng)一結(jié)構(gòu)

17、1970年，弗雷和埃迪登:通過動(dòng)畫演 示、提問強(qiáng)化 生物膜“流動(dòng) 鑲嵌模型”的 基本內(nèi)容。通過學(xué)生動(dòng) 手制作模型 強(qiáng)化牛物膜“流動(dòng)鑲嵌 模型”的基本 內(nèi)容?？偨Y(jié)結(jié)構(gòu)與 功能相適應(yīng) 的觀點(diǎn)細(xì)胞膜具有流動(dòng)性 1972年，桑格和尼克森： 流動(dòng)鑲嵌模型流動(dòng)鑲嵌模型的內(nèi)容： 細(xì)胞膜的基本支架是磷 脂雙分子層；磷脂分子具 有流動(dòng)性；蛋白質(zhì)分子 鑲、嵌、貫穿于磷脂分子 中；大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可 以運(yùn)動(dòng)；蛋白質(zhì)和多糖結(jié) 合形成的糖蛋口具有保 護(hù)、潤滑、識(shí)別的作用； 細(xì)胞膜上還有由多糖和 磷脂分子結(jié)合形成的糖 脂?！景鍟O(shè)計(jì)】第2節(jié)生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型時(shí)間人物結(jié)論生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程二、生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的內(nèi)容:【教學(xué)反思】1、盡量為學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會(huì)進(jìn)行探究活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)上主 要突出科學(xué)史實(shí)教育，經(jīng)過教師精心設(shè)計(jì)，將各位科學(xué)家實(shí)驗(yàn)的資料，再加工成 一連串環(huán)環(huán)相扣的問題來引導(dǎo)學(xué)生探究，讓學(xué)生身臨其境，仿佛自己就是科學(xué)家 在進(jìn)行研究，從中學(xué)習(xí)模型建構(gòu)方法：實(shí)驗(yàn)、推理想象一一提出假說一一進(jìn)一步 驗(yàn)證完善一一不斷發(fā)展；正確認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段的進(jìn)步在促進(jìn)