生物膜的流動鑲嵌模型教案

課題生物膜的流動鑲嵌模型主備教師張寧教學學時1上課教師張寧備學時間.11教學目的知識與能力通過分析科學家建立生物膜模型的過程，敘述構造和功效相適應的觀點和科學發(fā)現(xiàn)的普通規(guī)律簡述生物膜的構造舉例闡明生物膜含有流動性特點簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容情感態(tài)度價值觀通過模型建構歷程，使學生感受科學技術發(fā)展的日新月異，激發(fā)探求生命科學奧秘的愛好對的認識科學價值觀，理解假說的提出要有實驗和觀察的根據(jù)，需要有嚴謹?shù)耐评砗痛竽懙南胂螅⑼ㄟ^實驗進一步驗證培養(yǎng)學生熱愛科學、勇于實踐、實事求是的科學精神過程與辦法通過分析科學家建立生物膜模型的過程，學習做出假設發(fā)揮空間想象力，通過制作模型，構建細胞膜的空間立體構造教學重點流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容教學難點探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)構造與功效相適應的觀點教學辦法（1）問題教學法

（2）合作探究法

（3）提問法教具準備多媒體學時時數(shù)1教學步驟復備課問：生物膜涉及那些？答：細胞膜細胞器膜細胞核膜共同構成了生物膜系統(tǒng)問：哪種膜是我們最熟悉的？答：細胞膜問：根據(jù)你所學的知識，談談你對細胞膜的認識答：將細胞與外界環(huán)境分隔開控制物質(zhì)進出細胞進行細胞間的信息交流為什么細胞膜能控制物質(zhì)的進出？這與細胞膜的構造有什么關系？當年科學家正是懷著對物質(zhì)跨膜運輸現(xiàn)象產(chǎn)生的疑問，開始探索生物膜構造的。對生物膜構造的探索歷程19世紀末，歐文頓曾用500多個化學物質(zhì)對植物細胞通透性進行過上萬次的實驗，發(fā)現(xiàn)細胞膜對不同物質(zhì)的通透性不同：但凡能夠溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細胞膜進入細胞。于是他提出：膜是由脂質(zhì)構成的。問：歐文頓最初認識到膜是由脂質(zhì)構成的，是通過對現(xiàn)象的推理分析，還是通過對膜成分的提取和鑒定？答：對溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細胞膜這種實驗現(xiàn)象的推理分析。問：通過推理分析得出結論后，還需要對細胞膜成分進行提取、分離和鑒定嗎?答：必要。推理分析得出的結論不一定精確，需通過化學實驗對成果進行檢查、修正和完善。20世紀初，科學家第一次將膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來。化學分析表明，膜的重要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。問：如何用我們學過的知識鑒定蛋白質(zhì)？雙縮脲試劑這是膜重要的化學成分，脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是通過什么樣的排列方式參加膜的構建的？1925年，兩位荷蘭科學家用丙酮從人的紅細胞中提取脂質(zhì)，在空氣--水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍。由此得出結論：細胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為持續(xù)的兩層。我們懂得脂質(zhì)里面磷脂最多，以一種磷脂分子為例。磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸等所構成的分子，磷酸“頭部”是親水的，脂肪酸“尾部”是疏水的。請運用有關的化學知識，解釋為什么磷脂在空氣水界面上鋪展成單分子層?空氣水ABCD選擇D。由于磷脂分子頭部含有親水性，尾部疏水性細胞膜上的磷脂分子為什么會排列成持續(xù)的兩層呢？如何排列？（與細胞的生活環(huán)境親密有關，內(nèi)有細胞質(zhì)，外有細胞外液，都是以水為基礎的液體環(huán)境：D）除了脂質(zhì)外，蛋白質(zhì)也是細胞膜的成分。那么，蛋白質(zhì)位于細胞膜的什么位置呢？20世紀40年代，曾有學者推測脂質(zhì)兩邊各覆蓋著蛋白質(zhì)。但直到50年代，電子顯微鏡誕生，科學家用它來觀察細胞膜。1959年，羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗-亮-暗的三層構造，他結合其它科學家的工作，大膽地提出生物膜的模型：全部的生物膜都由蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)三層構造構成，電鏡下看到的中間的亮層是脂質(zhì)分子，兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子。他把生物膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一構造。這模型有兩大特點：全部膜構造相似、靜態(tài)。20世紀60年代后來，人們對這一模型的異議增加了。不少科學家對于生物膜是靜態(tài)的觀點提出質(zhì)疑：如果是這樣，細胞膜的復雜功效將難以實現(xiàn)，就連細胞的生長、變形蟲的變形運動這樣的現(xiàn)象都不好解釋。播放變形蟲的攝食視頻。激勵學生從學過的知識中尋找實例（植物細胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離的復原、動物細胞的吸水、失水，形態(tài)構造發(fā)生變化）隨著新的技術手段不停運用于生物膜的研究，科學家發(fā)現(xiàn)膜蛋白并不是全部平鋪在脂質(zhì)的表面，有的蛋白質(zhì)是鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中的。1970年，科學家用發(fā)綠色熒光的染料標記小鼠細胞表面的蛋白質(zhì)分子，用發(fā)紅色熒光的染料標記人細胞表面的蛋白質(zhì)分子，將小鼠細胞和人細胞融合。這兩種細胞剛?cè)诤蠒r，融合細胞的二分之一發(fā)綠色熒光，另二分之一發(fā)紅色熒光。在37攝氏度下通過40min，兩種顏色的熒光均勻分布。這一實驗，以及有關的其它實驗證據(jù)（磷脂分子能夠運動）表明細胞膜含有流動性。在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎上，又有學者提出了某些有關生物膜的分子構造模型。1972年，桑格和尼克森提出流動鑲嵌模型，為大多數(shù)人所接受。流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1.細胞膜的構成成分？2.細胞膜的基本支架？3.蛋白質(zhì)分子在磷脂雙分子層上如何排布的？4.細胞膜的構造特點和功效特點？生物膜流動鑲嵌模型認為，磷脂雙分子層構成了膜的基本支架，這個支架不是靜止的。磷脂雙分子層是輕油般的流體，含有流動性。蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也是能夠運動的。在細胞膜的外表，有一層由細胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結合形成的糖蛋白，叫做糖被。它在細胞生命活動中含有重要的功效。例如，消化道和呼吸道上皮細胞表面的糖蛋白有保護和潤滑作用；糖被與細胞表面的識別有親密關系。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，動物細胞表面糖蛋白的識別作用，好比是細胞與細胞之間，或者細胞與其它大分子之間，互相聯(lián)系用的文字或語言。除糖蛋白外，細胞膜表面尚有糖類和脂質(zhì)分子結合成的糖脂。基本之架：磷脂雙分子層蛋白質(zhì)在膜上的排列方式：鑲、嵌、貫穿糖蛋白，位置：外表面、功效：保護、識別、潤滑、信息交流構造特點：流動性功效特點：選擇透過性找學生修正細胞膜的流動鑲嵌模型人類對自然界的認識是無止境的，隨著實驗技術的創(chuàng)新和改善，對膜的研究將更加細致入微，對膜構造的進一步的認識將更加好的解釋生物膜的多個功效，因此“生物膜的流動鑲嵌模型”也需要繼續(xù)完善和發(fā)展。分析科學家的實驗，激起學生愛好，體驗科學發(fā)展是一種艱難波折的過程，確立生物體構造與功效相適應的觀點采用階梯式提問，引導學生步步進一步，培養(yǎng)學生思維能力和實驗探究能力培養(yǎng)學生批判性思維能力，讓學生認同科學理論的可修正性板書設計：4.2生物膜的流動鑲嵌模型對生物膜構造的探索歷程流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1.基本之架2.蛋白質(zhì)的排列方式3.糖蛋白位置、功效4.構造、功效特點作業(yè)設計：學時作業(yè)第110頁教學反思生物膜的流動鑲嵌模型，選自生物課本必修一第四章第二節(jié)。這是我來到八中的第一堂公開課，選本節(jié)內(nèi)容有兩個因素：一是本節(jié)課內(nèi)容豐富、趣味性強；二是這節(jié)課在探討建立生物膜模型的過程中充足體現(xiàn)了構造與功效相適應的觀點，這是生物學知識的核心觀點，有必要濃墨重彩地渲染一筆。知識解決方面：要注意前后呼應、承上啟下。以生物膜的分類、為什么細胞膜有控制物質(zhì)的進出的功效，展開本節(jié)的教學。生物的學習過程引導構造決定功效這一思維方式。因此，從構造出發(fā)，即生物膜的探究歷程出發(fā)。在本節(jié)課結束的時候，再回到這一話題，歸納生物膜含有流動性。探究活動的解決。由磷脂分子到模型的探究，首先鋪墊磷脂分子的特點，問：磷脂分子在空氣-水界面如何排布？再問：細胞膜上磷脂分子為什么排列為持續(xù)的兩層？啟發(fā)學生思考細胞的特點、細胞膜的內(nèi)外環(huán)境，解決問題。蛋白質(zhì)同