生物膜的流动镶嵌模型(教学设计).doc

生物膜的流动镶嵌模型（教学设计）上杭一中 严国炎 3642001教材地位生物膜的流动镶嵌模型一节是人教版必修一第四章第二节的内容，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。2教学内容本节主要包括了两大部分内容：21科学家对细胞膜结构的探索历程。这是一个科学史教育素材，通过引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论，好比亲历科学家探索的历程，使学生切身感受科学的魅力，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、艰辛的过程；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。22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，这对于更好地理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。3设计思路31调动学生已有的知识和经验，激发学生的探究欲望。通过学生对第2章的学习让学生从结构与功能相适应的角度分析。生物膜的组成与结构。32本节课在教学设计上主要突出科学史的教育。科学史的教学是在新教材中特别强调和突出的。在备课过程要细致策划如何有效地引导学生分析不同时期、不同科学家的实验及假说，评价他们的贡献；要能通过一连串的环环相扣的问题来引导学生思维，要让学生感到身临其境，仿佛自己就是那个科学家在思考研究；最后让学生从中总结出科学发现的一般规律。33生物膜结构模型的构建是本节要突破的一个难点问题。本节课中，教师自制了磷脂分子和蛋白质分子的模型，让学生根据科学家的实验现象自己来构建磷脂分子的排列方式、蛋白质与磷脂的组合方式，这样让学生形象、直观地了解了模型构建的过程。34细胞膜的流动镶嵌模型这个难点的讲解可通过多媒体课件来突破，有顺序和层次地介绍。通过幻灯片放映各个科学家研究的图片、动画，增强了这些内容的立体感、丰富了教学内容、使学生在乐趣中学习、在轻松中学习。4教学目标41知识与技能411通过分析科学家建立生物膜模型的过程，阐述科学发现的一般规律。412简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。理解生物膜的结构特点是具有一定的流动性（包括膜脂的流动性和膜蛋白的运动性），这种流动性对于活细胞的生命活动，有着十分重要的意义。42过程与方法通过分析科学家建立生物膜模型的过程，尝试提出问题、做出假设，理解假说的提出要有实验和观察的依据，需要严谨的推理和大胆的想象，并通过观察和实验进一步验证和完善。发挥空间想象能力，构建细胞膜的空间立体结构。同时，理解实验技术的进步所起的作用。43情感态度与价值观431树立生物结构与功能相适应的生物学辩证观点。432正确认识科学价值观。433正确认识（实验）技术在科学研究中所起的作用。5教学重点51对生物膜结构的探索历程。52流动镶嵌模型的基本内容。6教学难点61利用资料尝试建立生物膜模型的过程。62细胞膜流动性的有关实验设计（包括对细胞膜流动性的理解）。7教学策略本节课采用“提供资料提出问题（要求）做出假设（构建模型）提供实验验证”的教学模式，通过“生物膜流动镶嵌模型”的构建及有关实验设计，体现学生“自主、探究、合作”的学习方式，感受科学家探索的历程和探索过程的艰辛。本节安排1课时。8教具准备多媒体（课件）、细胞膜结构模型、学生分组及教师演示材料9教学过程91对生物膜结构的探索历程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。让我们一起重温一下这段历史。生物学观点认为结构和功能是相适应的，那么生物膜具有什么样的结构，使其能完成以上的功能呢？这是这节课我们要探究的内容。 问题（1）：探究细胞膜的组成成分是什么？材料（1）：欧文顿的实验，时间：19世纪末，人物：欧文顿，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。 结论：膜由脂质组成。问题（2）：探究这些物质是如何组成膜的？出示资料（2）：1917年欧文朗缪尔将提取的膜质铺展在水盘的水面上，发现脂在水面上形成一薄层，单脂层亲水的头朝向水面，疏水的尾背离水面。于是他提出：磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，结构既有疏水基团（尾部），又有亲水基团（头部）。因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。这样磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层。问题3：生物膜的磷脂分子的排布最有可能是哪一种？原因是什么？展示材料：时间：1925年，人物：荷兰科学家Gorter和Grendel，实验：两位科学分离纯化了红细胞，从一定数量的红细胞中抽提脂类，按Langmuir的方法进行展层，并比较展层后的脂单层的面积和根据体积所推算的总面积，发现提取的脂铺展后所测的面积同实际测量的红细胞的表面积之比为（1.82.2）1，约为两倍。结论：细胞膜中的磷脂是两层的问题（4）：那蛋白质和磷脂的位置关系又是如何的呢？展示材料：罗伯特森的单位膜模型，时间：1959年，人物：J. D. Robertson罗伯特森实验：用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗明暗三层结构，厚约7.5nm，它由厚约3.5 nm的双层脂质分子和内外表面各为厚约2nm的蛋白质构成。提出假说：连续的脂质双分子层组成膜的主体，磷脂的非极性端朝向膜内侧，极性端朝向膜外两侧，蛋白质以单层肽链的厚度，通过静电作用与磷脂极性端相结合，从而形成蛋白质磷脂蛋白质的三层结构，称之为单位膜。人们研究人工的无蛋白质的脂双层膜对不同分子的通透性时发现，脂溶性的物质易透过人工膜，但葡萄糖、氨基酸、钠离子等难以透过。而生物膜却可以透过上述物质。如果蛋白质只是镶在生物膜的磷脂双子层表面，能实现吗？问题（5）：有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？把生物膜的结构描述成静止的、不变的，这显然与膜功能的多样性相矛盾。放映变形虫的变形运动、白细胞吞噬病原体、细胞分裂的动画，让学生从感性上认识膜不是刚性结构。提出假说：细胞膜具有流动性。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。结论：细胞膜具有一定的。其中1972年桑格（S. J. Singer）和尼克森（G. Nicolson）提出的流动镶嵌模型。92流动镶嵌模型的基本内容 那流动镶嵌模型的具体内容是如何的呢？（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。展示“流动镶嵌模型”的动画，学生丰富感性认识。93教师总结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，对膜的认识将更加细致入微，流动