高中生物優(yōu)秀課例--生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型

1、第四章第二節(jié)生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型1、教學(xué)內(nèi)容：“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”是人教版分子與細(xì)胞模塊第四章第二節(jié)內(nèi)容。本章共三節(jié)，第一節(jié)主要說明細(xì)胞膜是選擇透過性膜，為什么具有選擇透過性，這與膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)，于是進(jìn)入第二節(jié)內(nèi)容。而第二節(jié)內(nèi)容又是解釋第三節(jié) “物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健钡幕A(chǔ)。這三節(jié)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系是：功能結(jié)構(gòu)功能。由此可見，本節(jié)“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”在第四章中起著承上啟下的作用，它是架起第一節(jié)和第三節(jié)的一座橋梁，并體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)決定功能的生物學(xué)觀點(diǎn)?！吧锬さ牧鲃?dòng)鑲嵌模型”主要介紹了對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程，目的是讓學(xué)生在認(rèn)識(shí)生物膜結(jié)構(gòu)的同時(shí)，了解人類探究生物膜結(jié)構(gòu)的過程和方法，認(rèn)識(shí)到可以通過對(duì)現(xiàn)象

2、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)或理論還會(huì)不斷得到修正和完善，并歸納總結(jié)出生物膜模型建構(gòu)的基本方法。2、學(xué)生分析：高中學(xué)生有較強(qiáng)的抽象思維能力，強(qiáng)烈的求知欲、好奇心和表現(xiàn)欲望，有著較強(qiáng)的動(dòng)手，動(dòng)腦和小組合作解決問題的能力，他們渴望他們做出的結(jié)論得到同學(xué)們的認(rèn)可，教師的認(rèn)可，更有甚者希望得到科學(xué)家的認(rèn)可，因此可引導(dǎo)學(xué)生們分組對(duì)生物膜模型建立過程中的幾個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的再現(xiàn)進(jìn)行分析，甚至把這些實(shí)驗(yàn)當(dāng)成對(duì)他們的有利證據(jù)，他們會(huì)激發(fā)出更高的求知欲和自信心。本節(jié)課前，學(xué)生對(duì)細(xì)胞膜及細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)有了一定的知識(shí)積累和體驗(yàn)，因此，在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，要充

3、分利用這些經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)他們進(jìn)入科學(xué)探究的主題。3、設(shè)計(jì)思路在課堂中，教師是主導(dǎo)，學(xué)生是主體，為了讓學(xué)生在課堂上充分掌握知識(shí)，鍛煉能力，本課的教學(xué)以“自主、探究、合作”為學(xué)生學(xué)習(xí)的基本模式，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為指導(dǎo)，采用“分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)或典型材料用模型模擬探究學(xué)生分組合作探究”的教學(xué)模式，融合直觀式、討論法、比較法及歸納法等多樣教法，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)，生生互動(dòng)。4、 教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)：簡(jiǎn)述生物膜的結(jié)構(gòu)。2.能力目標(biāo)：探討在建立生物膜模型的過程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步所起的作用；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)。.通過與同學(xué)和教師的充分調(diào)動(dòng)活動(dòng)，學(xué)會(huì)與人交流，逐步提高自已的語(yǔ)

4、文表達(dá)能力。3.情感態(tài)度和價(jià)值觀：.探討在建立生物膜模型過程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步所起的作用.探討在建立生物膜模型過程中如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。5、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。2.教學(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)。6、教學(xué)用具：教師精心準(zhǔn)備好相關(guān)資料、圖片，制作好多媒體課件，制作膜結(jié)構(gòu)模型的中藥蠟丸、蛋白質(zhì)模型7、教學(xué)課時(shí) 一課時(shí)8、教學(xué)過程一、導(dǎo)入師：在真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的三種材料中，選擇哪種材料更適合做細(xì)胞膜？生：思考并討論。設(shè)計(jì)意圖激發(fā)起學(xué)生的興趣，同時(shí)也讓他們認(rèn)識(shí)到建立結(jié)構(gòu)模型，必須從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)出發(fā)。師：生物學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為，結(jié)構(gòu)

5、決定功能，功能與結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，那么生物膜需要具備什么樣的結(jié)構(gòu)才能與功能相適應(yīng)呢？這是我們這節(jié)課需要探索的內(nèi)容。設(shè)計(jì)意圖進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生探究欲望，順利進(jìn)入科學(xué)探索主題。二、講授新課第一部分：探究生物膜的化學(xué)成分：（一）磷脂師：首先請(qǐng)大家閱讀一段材料：（用課件顯示出，并由學(xué)生朗讀）資料一時(shí)間：19世紀(jì)末 1895年人物：歐文頓（E.Overton）實(shí)驗(yàn)：用500多種物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜。提出假說：膜是由脂質(zhì)組成的?！驹O(shè)疑】1、歐文頓從實(shí)驗(yàn)中得出膜中有什么物質(zhì)呢？他的主要依據(jù)是什么呢？（脂質(zhì)、相似相溶原理）2、磷脂是怎么樣構(gòu)成生物膜的呢？要解決這個(gè)問題，首先得了

6、解磷脂分子的特點(diǎn)。生：討論、分析設(shè)計(jì)意圖通過讓學(xué)生閱讀材料，并結(jié)合化學(xué)知識(shí)分析討論，自行得出構(gòu)成生物膜的主要成分。師：【課件展示】磷脂分子圖并結(jié)合圖片講述，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)親水基和疏水基?！驹O(shè)疑】請(qǐng)大家討論并動(dòng)手在紙上畫一畫。并找學(xué)生到黑板上演示、解釋。1、我們把磷脂分子放在水空氣界面上，它會(huì)以什么樣的方式排布在水中？（答案圖1）2、如果磷脂按進(jìn)了水中，會(huì)怎樣排列呢？（答案圖2）3、如果磷脂周圍全是水，磷脂分子怎樣排布最穩(wěn)固？（答案圖3）圖1圖2圖34、在細(xì)胞膜上的磷脂與最后的情況一樣嗎？周圍是不是都有水？如果情況屬實(shí)，我們把細(xì)胞縱切開，會(huì)看到什么情景呢？生：分組利用紙筆和手中的磷脂模型和已經(jīng)討論出和

7、結(jié)論模擬磷脂分子在水中的排布情況；討論分析推導(dǎo)細(xì)胞膜上的磷脂分子的構(gòu)成情況。設(shè)計(jì)意圖利用學(xué)生有強(qiáng)烈的好奇心和強(qiáng)烈的動(dòng)手欲望，通過閱讀分析第一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手構(gòu)建模型，并據(jù)此推導(dǎo)出磷脂分子的特性，并用實(shí)驗(yàn)中的思維方式激發(fā)學(xué)生的思路，使學(xué)生自然而然的做出設(shè)想：師：如果磷脂真的這樣排布，我們不妨計(jì)算一下：設(shè)每層的膜面積為S，兩層膜面積就為2S，把兩層膜展開在水空氣界面上鋪成一層，就會(huì)形成面積為2S的單層膜。我們的猜測(cè)對(duì)嗎？對(duì)不對(duì)我們可以請(qǐng)科學(xué)家做判定。【課件展示】資料二 ：時(shí)間：1925年人物：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel實(shí)驗(yàn)：從紅細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，在水空氣界面鋪成單層分子，發(fā)現(xiàn)面積是紅細(xì)

8、胞膜的2倍生：帶著尋找證據(jù)的心理閱讀材料，師：我們是否感覺到：我們的思維不比生物學(xué)家們差，科學(xué)其實(shí)并不神秘？設(shè)計(jì)意圖利用提供的材料來為學(xué)生們的猜想做證明，對(duì)學(xué)生的推導(dǎo)成功做出肯定，大大地鼓動(dòng)了學(xué)習(xí)的積極性。（二）蛋白質(zhì)師：膜中有脂質(zhì)已經(jīng)被我們成功地驗(yàn)證了，那么歐文頓的推論是否完全正確呢？除了磷脂外再也沒有其他成分了？我們不能靠推測(cè)，來借助一斷段料：【課件展示】資料三科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：脂溶性物質(zhì)能優(yōu)先通過生物膜，并且生物膜會(huì)被溶解脂的溶劑溶解，也會(huì)被蛋白酶分解，這些事實(shí)說明：膜中有“蛋白質(zhì)”成分。生：閱讀、討論、分析設(shè)計(jì)意圖根據(jù)材料進(jìn)行討論，讓學(xué)生自行得出膜中另一種重要的成份。（三）膜中磷脂、

9、蛋白質(zhì)的位置關(guān)系師：膜中的成分我們已經(jīng)了解了，再來考慮一個(gè)問題：蛋白質(zhì)以怎樣的形式結(jié)合在磷脂層上的呢？請(qǐng)同學(xué)們?cè)趧偛诺牧字瑢拥哪欠鶊D上添加蛋白質(zhì)。利用手中的模型來試著組裝一下磷脂和蛋白質(zhì)，看看具有什么樣的位置關(guān)系。生：動(dòng)手操作討論，教師巡視指導(dǎo)提問設(shè)計(jì)意圖鍛煉學(xué)生動(dòng)手，動(dòng)腦的能力和小組間的配合能力以及抽象思維能力。師：我們的推論正確嗎？還得進(jìn)行驗(yàn)證?！菊n件展示】資料四電子顯微鏡是用電子束來照射實(shí)驗(yàn)樣品，由于樣品內(nèi)部本身組成物質(zhì)的不同，比如細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)和磷脂分子本身C、H、O、N、P這種形成化學(xué)鍵的電子排布不同，而電子與蛋白質(zhì)和磷脂不同的原子發(fā)生碰撞對(duì)電子有不同的散射度，蛋白質(zhì)的電子密度高，黑

10、色發(fā)暗，磷脂分子的電子密度低發(fā)亮師：1、圖中的細(xì)胞膜是暗亮暗三層結(jié)構(gòu)，暗、亮帶分別是什么物質(zhì)？生：討論分析推測(cè)：暗、亮帶分別是什么成分。師：這幅圖是不是說暗的一層完全由蛋白質(zhì)構(gòu)成，亮的一層完全是磷脂呢？對(duì)于問題2，我們?nèi)匀徊荒苤豢客茰y(cè)，來一看段材料：【課件展示】（出示課件：冰凍蝕刻下的膜的結(jié)構(gòu)圖）生：通過對(duì)照課件，肯定了自己的猜想師：在這幅圖中，我們明顯看到蛋白質(zhì)并不是簡(jiǎn)單地附著在磷脂層的兩側(cè)，而是以鑲嵌、貫穿、嵌插的形式結(jié)合在磷脂層中，這和同學(xué)們推測(cè)的結(jié)果是不是吻合呢？看來我們又一次成功地解決了一個(gè)問題！設(shè)計(jì)意圖使學(xué)生經(jīng)歷“分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)動(dòng)物構(gòu)建模型展示分析成因”的過程。（四）膜的流動(dòng)性師：羅

11、伯森特提出膜的三明治結(jié)構(gòu)的同時(shí)，又提出膜是靜態(tài)的結(jié)構(gòu)，那么他的推測(cè)對(duì)嗎？我們可以觀察現(xiàn)實(shí)生活中的證據(jù)：生：討論、交流、發(fā)言師：下面我們來看一段視頻：變形蟲的運(yùn)動(dòng)?！菊n件展示】（播放視頻：變形蟲的運(yùn)動(dòng)）生：欣賞視頻，并進(jìn)行猜想師：變形蟲有什么特點(diǎn)？它的運(yùn)動(dòng)實(shí)際就是膜的變形，說明膜并非鐵板一塊，而是流動(dòng)的。設(shè)計(jì)意圖訓(xùn)練學(xué)生通過現(xiàn)象分析本質(zhì)的能力和基本思想。師：但這仍然是我們的推測(cè)，我們?cè)賮眚?yàn)證一下，看我們正確不正確?！菊n件展示】（課件：熒光標(biāo)記實(shí)驗(yàn)）資料五：時(shí)間：1970年人物：Larry Frye等實(shí)驗(yàn)：將人和鼠的細(xì)胞膜用不同的熒光染料標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合，雜交細(xì)胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠

12、色熒光，放置一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布，提出假說：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性師：對(duì)“熒光染料標(biāo)記實(shí)驗(yàn)”觀察得到怎樣的動(dòng)態(tài)現(xiàn)象？這一動(dòng)態(tài)現(xiàn)象說明了什么？ 能推出什么結(jié)論？生：分析討論師：白細(xì)胞吞噬病菌、變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)、植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離等例子都能說明細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。第三次證實(shí)：我們的思維很清晰，思路很正確，科學(xué)并不神秘。設(shè)計(jì)意圖通過現(xiàn)實(shí)生活中的種種現(xiàn)象來解釋膜的流動(dòng)性，并通過經(jīng)典實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到，科學(xué)不能只憑表面現(xiàn)象，必須有確鑿的證據(jù)，同時(shí)讓學(xué)生樹立：科學(xué)并不神秘，我也一定行的豪氣。第二部分：生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容師：在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的基礎(chǔ)上，又有學(xué)者提出一些關(guān)于生物膜的分

13、子結(jié)構(gòu)模型。其中年桑格和尼克森提出的流動(dòng)鑲嵌模型為大多數(shù)人所接受。它的具體內(nèi)容是什么呢？【課件展示】【教師講述】生：結(jié)合生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程，學(xué)生展開想像，自我構(gòu)建細(xì)胞膜的三維立體結(jié)構(gòu)。師：課件展示“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)”，有順序、有層次清楚地分析基本內(nèi)容：1、生物膜的組成：主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成，還含少量的糖類。2、生物膜的基本骨架：磷脂雙分子層（親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性尾部朝向內(nèi)側(cè)）。3、蛋白質(zhì)分子存在形態(tài)：有鑲在表面、嵌入、橫跨三種，外側(cè)的蛋白質(zhì)分子與糖類結(jié)合形成糖被。體現(xiàn)了生物膜的不對(duì)稱性。糖被在細(xì)胞的生命活動(dòng)中具有重要功能，如保護(hù)、潤(rùn)滑、識(shí)別等。4、生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：流動(dòng)性-磷脂分子和大多

14、數(shù)蛋白質(zhì)分子都是運(yùn)動(dòng)的。（課件展示磷脂分子的多種運(yùn)動(dòng)形式，幫助學(xué)生理解磷脂雙分子層是輕油般的流體，具有流動(dòng)性）5、生物膜的功能特點(diǎn)：選擇透過性。師：1。生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型是不是完美無缺了呢？說說你的看法。2回顧建立生物膜模型的過程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到怎樣的作用？3在建立生物膜模型的過程中，結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)是如何得到體現(xiàn)的？生：討論，分析，總結(jié)設(shè)計(jì)意圖通過三次告訴同學(xué)們：科學(xué)并不神秘，我也一定能行，來激發(fā)學(xué)生探究知識(shí)的自信心，通過分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中科學(xué)家的思維來進(jìn)行情感教育三、情感教育師：對(duì)膜的流動(dòng)鑲嵌模型的建立過程的研究，我們會(huì)得到什么啟示呢？生：學(xué)生討論發(fā)言師：我們今天能得到的啟示老師

15、總結(jié)了以下幾點(diǎn)：（課件出示）1、生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型不可能完美無缺，人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)永無止境，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，對(duì)膜的結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)回進(jìn)一步深入，不斷完善和發(fā)展流動(dòng)鑲嵌模型。2、在建立生物膜模型的過程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動(dòng)作用。如電子顯微鏡的誕生使人們看到了膜的存在，冰凍蝕刻技術(shù)和掃描電子顯微鏡技術(shù)使人們認(rèn)識(shí)到膜的內(nèi)外并不對(duì)稱，熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)，證明了細(xì)胞膜的流動(dòng)性。3、在建立生物膜模型的過程中，結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)始終引導(dǎo)人們不斷實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)，使人們一步步接近生物膜結(jié)構(gòu)的真相。例如，不同生物膜的功能是有差異的。一般來說，功能的不同常伴隨

16、結(jié)構(gòu)的差異，而早期的生物膜模型假定所有生物膜都是一樣的，顯然與不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。設(shè)計(jì)意圖進(jìn)一步對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想教育，進(jìn)行情感目標(biāo)的強(qiáng)化四、板書、小結(jié)師生互動(dòng)：（一）對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程1.19世紀(jì)末，歐文頓的實(shí)驗(yàn)和推論：膜是由 組成的；2.20世紀(jì)初，科學(xué)家的化學(xué)分析結(jié)果，指出膜主要由 和組成；3.1959年羅伯特森提出的“三明治”結(jié)構(gòu)模型：4.1970年，熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)，指出細(xì)胞膜具有 ；5.1972年，桑格和 提出了 。（二）流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容1組成成分：主要是 和 2結(jié)構(gòu)： 為基本支架，蛋白質(zhì) 3結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 4功能特點(diǎn)： 設(shè)計(jì)意圖實(shí)現(xiàn)知識(shí)的系統(tǒng)

17、化，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的強(qiáng)化。五、練習(xí)（課本69頁(yè)和同步導(dǎo)學(xué)68頁(yè)習(xí)題）六、教學(xué)后記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)是本節(jié)教學(xué)的難點(diǎn)。我發(fā)現(xiàn)舉過多的學(xué)生不熟悉的的現(xiàn)代生物發(fā)展的例子來說明這一問題，效果并不好。學(xué)生不熟悉，自然就不容易理解。所以在本節(jié)課我把這一觀點(diǎn)穿插在四個(gè)資料分析中，比如讓他們根據(jù)細(xì)胞內(nèi)外的水環(huán)境這一特點(diǎn)推測(cè)兩層磷脂分子可能的排布結(jié)構(gòu)，讓他們尋找細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型能較好地解釋哪些生命現(xiàn)象，通過這些通俗易懂的例子潛移默化地影響學(xué)生，最后進(jìn)行歸納總結(jié)，建立生物膜模型的過程體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。突破這一教學(xué)難點(diǎn)。至于第二個(gè)知識(shí)點(diǎn)，我把材料放在對(duì)學(xué)生的猜想之后，既提起了學(xué)生們的興趣，又通過對(duì)猜想的驗(yàn)證增加學(xué)生們的信心，這樣得出結(jié)論的方法，要比按課本的安排，