人教版必修1 生物膜的流动镶嵌模型 教案 (5).doc

生物膜的流动镶嵌模型教学设计1、教材分析1.1“生物膜的流动镶嵌模型”一节是人教版必修1分子与细胞第四章细胞的物质输入和输出之第二节，与第一节“物质跨膜运输的实例”所反映的生物膜对物质的进出控制具有选择性等知识有一定的联系，并对第三节学习“物质跨膜运输的方式”作了知识准备。所以，这节的内容安排很巧妙，对整个章节的知识起到了承上启下的作用。1.2本节主要包括了两大部分内容：.科学家对细胞膜结构的探索历程。这是一个很好的科学史教育素材，通过引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论，宛如亲历科学家探索的历程，使学生切身感受科学的魅力，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论，更重要的是让学生加深对科学过程和方法的理解，明白科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作；科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，需要不断修正、发展和完善；科学发展与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展。.细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容。在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍接受认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，学生必须展开想象力，在头脑中构建细胞膜的空间结构，理解和掌握流动镶嵌模型的基本要点，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。2、学情分析2.1学生已经了解了细胞、知道了组成细胞的分子、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。2.2高中学生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，又往往具有盲目性，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。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；通过分析科学家建立生物膜模型的过程阐述科学发展的一般规律。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，构建细胞膜的空间立体结构。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。教学重点1、科学家对生物膜结构的探索历程。2、生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。教学难点1、对科学探究过程的分析，如何体现生物膜的结构与功能相统一；2、生物膜的空间立体结构；3、生物膜的流动性特点。教具准备1、生物膜流动镶嵌模型的多媒体演示课件2、自制磷脂分子模型教学流程设问引入“问题探讨”体验“生物膜结构的探索历程”阐述“流动镶嵌模型的基本内容”教学过程（一）情景创设教师：同学们，在前面我们制作真核细胞的三维结构模型中，遇到过用什么材料做细胞膜的问题，现在有三种材料：塑料袋、普通布和弹力布，你选用哪种材料呢？为什么？学生：细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边界。学生：细胞膜是选择透过性膜，能够控制物质的进出，让一部分物质通过，其他物质不能通过。学生：植物细胞质壁分离和复原的实验告诉我们，细胞能够在一定范围内胀大和缩小，说明细胞膜具有一定的弹性。学生：塑料袋只能满足作为系统边界的要求，普通布能够满足系统的边界和让一部分物质透过这两项功能的要求，只有弹力布能够满足前面提到的三项功能的要求。教师：大家进行选择的依据是利用了细胞膜的功能，这体现了什么样的生物学思想呢？学生：生物体结构和功能相适应的思想。 教师：有没有更合适的细胞膜材料？ 学生：？ 教师：要想知道答案，就要进一步了解细胞膜的结构。（二）师生互动1、对生物膜结构的探索历程教师：人们对事物的认识是有一个过程的，科学家当年正是怀着对物质跨膜运输现象产生的疑问，开始了对生物膜结构的孜孜以求地探索，历经了一百多年时间，走过了一条曲折的道路，直到现在仍有许多科学家在继续深入研究。下面请同学们阅读课本中对生物膜结构的探索历程的内容，体验科学研究的过程，注意每一阶段的时间、人物、实验、得出的结论以及对你的启发。学生：阅读课本，思考问题。教师：下面，就让我们沿着科学家的足迹，和科学家一起来研究这些问题。课件展示问题和图片。学生回答。问题（1）：探究细胞膜的组成成分是什么？时间：19世纪末1895年人物：欧文顿（e. overton）实验：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，发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：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：课件展示，直至20世纪初，科学家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，膜的主要成分是脂质（磷脂）和蛋白质。提问：1、最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定？2、在推理分析得出结论后，还有必要对膜成分进行提取、分离和鉴定吗？这说明了什么？学生：对现象的推理分析；有必要；说明假说是在实验与观察的基础上提出的，同时又需要更进一步的实验来证明。问题（2）：探究这些物质是如何组成膜的？教师：图片展示磷脂的结构。引导学生利用手中的模型摆出磷脂在空气-水界面上的排布情况。学生：小组代表上黑板演示。教师：对学生进行评价，并说明原因。教师针对下一实验提出问题，学生回答：时间：1925年人物：荷兰科学家gorter和grendel实验：两位科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺成单分子层，测得単分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。结论：细胞膜中的磷脂是双层的。教师：那这两层磷脂分子在细胞中又是怎样排布的呢？图片展示几种分布方式，学生思考讨论。学生：经讨论得到正确的排布方式，并说明原因。问题（3）：那蛋白质和磷脂的位置关系又是如何的呢？教师展示问题，学生回答。展示材料：罗伯特森的单位膜模型时间：1959年人物：罗伯特森实验：用电子显微镜观察到了细胞膜，并且细胞膜呈现出清晰的暗-亮-暗的三层结构。结论：所有生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，且生物膜是一种静态的统一结构。教师：你如何评价该模型？学生：该模型继承了前人的有关结论，又成功地利用了先进的电子显微镜的观察结果作为证据。但是他将生物膜描述为静态的结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾，并且很快被新的技术手段下的实验所否定。问题（4）：有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？教师展示问题，学生回答。展示材料：荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验时间：1970年人物：larry frye等实验：将人和鼠的细胞膜用不同荧光蛋白标记后，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。教师放映实验过程。结论：细胞膜具有流动性。教师：很好，在继承前人的结论基础上，结合新的观察和实验证据，又有很多的科学家提出了一些关于生物膜的分子结构模型。其中1972年桑格（s. j. singer）和尼克森（g. nicolson）提出的流动镶嵌模型目前为大多数人所接受。好，学到这里，纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，我们有些话题想让大家思考讨论。以讨论小组的形式开展课堂讨论交流。（1）生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？请说说你的看法。学生：不是的。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。（2）纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，你能谈谈实验技术的进步起到怎样的作用？学生：在这个过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如血影的制取和化学成分的鉴定技术使人们认识膜的化学组成；电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；荧光标记技术标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。（3）分析生物膜模型的建立过程，你受到哪些启示？学生：科学研究是要在实验和观察的基础上，通过严谨的推理和大胆的想象，提出假说，再通过实验进一步地验证假说。学生：科学研究依赖于技术的进步。学生：科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作。学生：科学发现的过程不是一帆风顺的，科学学说也不是绝对正确和一成不变的往往需要在继承的基础上不断验证、修正和完善发展的。教师：那流动镶嵌模型的具体内容是如何的呢？课件展示。（1）磷脂双分子层是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部相对朝向内侧。（2）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，有的横跨整个磷脂双分子层。这里体现了膜结构内外的不对称性。（3）在细胞膜的外侧，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结构合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被与细胞识别、细胞间的信息交流有密切联系。（4）磷脂分子是可以运动的，具有流动性。大多数的蛋白质也是可以运动的，也体现了膜的流动性。课件放映变形虫的变形运动、白细胞吞噬病原体的动画等体现流动性的实例。评价反馈1、精选练习（1）变形虫的任何部位能伸出伪足，人体的某些白细胞能吞噬病菌，这些生理活动的完成说明细胞膜具有下列哪一特点（ b ）a.选择透过性 b.一定的流动性 c.保护作用 d.细胞识别（2）1985年overton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有 脂质 。（3）1925年corter grendel用丙酮提取细胞膜的脂，并将它在空气水界面上展开时，发现这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的两倍。由此可以认为细胞膜由 磷脂双分子层 组成。（4）1970年，科学家用不同荧光染料标记的抗体，分别与鼠和人细胞膜上的一种抗原相结合，使它们分别产生绿色和红色荧光。将两种细胞融合成一个细胞时，开始时一半呈绿色，另一半呈红色，但在37水浴中保温40 min后，融合细胞上的两种颜色的荧光呈现均匀分布。这个实验说明： 细胞膜具有一定的流动性 。课堂小结我们这节课就到这里，一方面我们重温了科学家探索细胞膜结构的历程，这是一个在继承中不断验证、修正和完善发展的过程，这段科学史给予我们很多有用的启示，使我们加深了对科学过程和方法