生物膜的流动镶嵌模型教案.docx

4.2生物膜的流动镶嵌模型教案教学目标1、知识与技能简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容；举例说明生物膜具有的流动性的特点。2、过程与方法分析科学家建立生物膜结构模型过程，尝试提出问题，大胆作出假设；发挥空间想象能力，构建细胞膜的结构。3、情感、态度和价值观使学生树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点；培养学生严谨的推理和大胆想象能力；认识到技术的发展在科学研究中的作用，尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观。学情分析1、学生已经了解了细胞，知道了组成细胞的元素和化合物，掌握了细胞的基本结构，尤其是细胞膜作为最基本生命系统的边界等相关知识，为本节知识的学习奠定了基础。2、高中学生已具备了一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探索好奇，但往往具有盲目性，缺乏目的性，并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考。所以教师的思维导向就显得十分重要。本节课利用科学史实验资料，设计学生要探究的问题，让学生在问题引导下进行基于资料和问题的课堂探究活动，问题的设计层层深入，按照学生的思维水平和能力达到一定深度，使学生顺利由感性认识向理性认识过渡。教学重难点重点：生物膜的基本探究历程，生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。难点：探究建立生物膜模型的过程如何体现结构和功能相适应的观点。教学活动新课导入教师:一切生物的生命活动都离不开细胞,组成细胞的成分和结构赋予了细胞特定的形态和生理功能。在细胞中就有这样一种结构,它可以像 长城一样把细胞与外界分隔开;可以像海关一样控制物质进出细胞;还可以像外交部一样进行细胞间的信息交流。大家猜猜这个结构是什么?学生回答:细胞膜教师讲述:细胞膜之所以能够行使这些功能与他特殊的结构密不可分,而在细胞中还有一些结构膜结构有着类似的作用,这些结构是什么?学生回答:细胞器膜和核膜教师:这些膜共同构成了生物膜系统,它们的组成成分和结构上具有相似性,所以我们可以通过研究细胞膜的结构可以反映生物膜的结构。今天我们就一起来跟随科学家的脚步来探索生物膜的结构模型。生物膜成分的探索教师：如果你是科学家，你会如何着手这项研究生物膜的模型？（提示：一种物质或物体的结构，实际上是指组成成分之间的组合形式。就像细胞是由细胞膜，细胞质，细胞核等成分组成的，蛋白质是各种氨基酸组成的）。学生：生物膜的成分教师：早期科学家对生物膜的成分做了什么研究？发现了什么？学生：欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次的实验，他发现凡可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。教师：这说明细胞膜有什么特性学生：选择透过性教师：根据细胞膜的这一特性，大家思考一下用哪种材料（塑料膜，纱布，滤纸）作细胞膜更适于做细胞膜的模型？学生：滤纸，因为滤纸可以对分子大小进行选择。教师：滤纸可以通过孔径对分子大小进行选择，那么细胞膜通过什么对脂溶性和非脂溶性的物质进行选择呢？（提示：物质相似相溶原理）学生：膜是由脂质构成的。教师：我们来共同探讨几个问题：1、最初实验得到生物膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？2、在推理分析得到结论之后还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？3、为什么一开始不对生物膜直接进行提取、分离和鉴定呢？学生思考并作出回答，教师点评。教师讲述：由于实验技术受限制，所以欧文顿只能通过对生理现象的观察进行推测。那欧文顿的推论是否正确呢？细胞膜中除含有脂质外，还有没有其他成分呢？ 随着技术的发展，直至20世纪初，科学家才能第一次将细胞膜从哺乳动物红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分的确是脂质和蛋白质。磷脂分子的排布方式教师：膜的脂质当中，主要含的是磷脂。那么这些磷脂等脂质在细胞膜中是如何排布的呢？这就要我们先来了解一下磷脂的结构特点。 磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子所组成的分子，磷酸的“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。（动画展示）教室布置活动1：根据磷脂分子这一特点，请构建磷脂分子在空气水界面的分布模型。学生分小组构建模型，教师点评。教室布置活动2：如果将磷脂分子置于水内部，请构建磷脂分子在水内部形成相对稳定的结构模型。学生分小组构建模型，教师点评。教师提供图片细胞生活的环境模式图，学生分析得出细胞生活的水环境。教师总结：根据磷脂分子的特点和细胞生活的水环境，我们推测磷脂在细胞膜上的排列方式应该是双层。既然是推理分析得到的，同样要实验来证实。教师讲述：在1925年，两位荷兰科学家通过红细胞膜脂质展层实验，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的两倍。大家思考一下，为什么为什么选择哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料？学生回答：生物膜只有细胞膜，所以脂质分子全部来源于细胞膜。教师讲述：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。这样两层磷脂分子我们通常称为磷脂双分子层。蛋白质分子的排布方式教师：现在解决了脂质分子分布方式，细胞膜另一种成分蛋白质又是如何排布呢？ 在20世纪40年代有科学家推测蛋白质应该分布在脂质的两侧。直到20世纪50年代，由于电子显微镜的诞生，罗伯特森观察到了细胞膜清晰的暗亮暗三层结构，这暗亮暗三层指的是什么呢？（提示：电镜成像相关内容）学生：这三层应该是蛋白质脂质蛋白质。教师请一个学生到黑板上构建三明治结构模型。教师评价学生的模型。教师：罗伯特森认为这样一个蛋白质脂质蛋白质三层结构模型是一个静态的结构，这个模型可以解释他在电镜下看到的结构，但是也存在一定的问题。教师展示变形虫摄食视频。学生得出结论：变形虫的摄食过程说明细胞膜不是静止的，可以运动。教师：除此以外，随着新的技术手段不断运用到生物膜的研究中，人们发现蛋白质不都是平铺在脂质表面。（教师展示冰冻蚀刻技术得到的生物膜上蛋白质分布的模式图）。学生得出：蛋白质平铺、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中。教师总结蛋白质和脂质在细胞中的分布。生物膜的结构特点教师：由蛋白质和脂质构成的生物膜到底运动的还是静止的呢？前面我们看的变形虫摄食视频说明静态的结构不足以解释变形虫的运动，我们推测，生物膜应该是运动的。哪有什么证据可以说明细胞模式运动的呢？教师展示动画：人鼠细胞融合实验。教师讲解：1970年，科学家用绿色荧光的染料标记小鼠的蛋白质分子，用红色荧光的染料标记人的蛋白质分子，并实现了两细胞的融合，最终发现两种颜色的荧光均匀分布，表明：将人和鼠的细胞膜用不同荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂种细胞一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。这个实验说明了什么？学生：生物膜上的蛋白质是可以运动的。教师展示磷脂分子的运动图片并演示。教师：组成生物膜的蛋白质和脂脂分子都是运动的，说明细胞膜不是静止的，是运动的。教师总结生物膜的结构特点：生物膜具有一定的流动性。生物膜的流动镶嵌模型的基本内容教师：在新的观察和研究的基础上，一些科学家提出了一些新的生物膜模型，其中被广泛接受的就是在1972年桑格和尼克森提出的“流动镶嵌模型”。教室布置活动：学生阅读教材68页，然后构建生物膜的流动镶嵌模型。每小组展示各自制作的流动镶嵌模型，教师评价学生制作的模型。师生总结流动镶嵌模型的基本内容：脂双分子层构成了膜的基本支架。蛋白质 分子有 的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个双分子层。具一定的流动性在细胞膜的外表有一层糖蛋白，叫糖被。与细胞识别，信息交流有关。教师：生物膜的流动镶嵌模型是否已经完美无缺？人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。本节内