生物膜的流动镶嵌模型高中生物优秀教案教学设计

1、生物膜的流动镶嵌模型高中生物优秀教案教学设计 本节是人民教育出版社出版的高中生物必修一分子与细胞第4章-细胞的能量供应与利用 第二节的内容。下面是为大家准备好的内容，希望对你们有所帮助， 教学目标 1.简述生物膜的结构。 2.探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。 3.探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。 二、教学重点和难点 1.教学重点 流动镶嵌模型的基本内容。 2.教学难点 探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。 三、教学方法 讲述法、探究法 四、课时安排 2课时 五、教学设计 环节一 温故知新，导入新课 教师提出两个关于生物膜的问题

2、，请学生回答。 问题1：细胞膜的主要成分是什么? 学生答：细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。 问题2：细胞膜具有哪些功能? 学生答：将细胞与外界环境分隔开;控制物质进出细胞;进行细胞间的信息交流。 教师导入：生物学观点认为，结构与功能是相适应的。那么，生物膜具有怎样的结构才能与其功能相适应呢?人们对事物的认识是有一个过程的，对生物膜的结构的揭示也不例外，就让我们打开思维的大门，展开想象的翅膀，穿越时空的隧道回到100多年前，与科学家一起探索生物膜的结构吧。 【设计意图】引导学生复习旧知，为新知的学习做下铺垫。 环节二 情景创设，夯实基础 1.探究细胞膜的化学成分 展示 “资料1”(如下)，回顾已学

3、知识。 资料1 1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞膜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不一样：可以溶入脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易透过细胞膜进入细胞中。 教师给学生留出阅读和思考问题的时间，请学生回答下列问题，并用教师提供给学生的材料(水、汽油、花生油、烧杯、玻璃棒等)来证明自己的结论。 问题：该实验说明什么?做出假设： 小实验：1.花生油与水混合;2.花生油与汽油混合。 学生分组进行实验，并得出结论：细胞膜主要是有脂类物质组成的，这是依据化学上物质的相似相溶原理。脂类物质容易通过细胞膜，说明细胞膜的主要成分物质应该是性质相似的脂类物质。 教师质疑：

4、大家和欧文顿当时得出的假说是完全一样的，但细胞膜中还有其他成分吗? 【设计意图】要求学生动手进行简单的小实验操作，注重学科间的知识联系和知识迁移。 展示 “资料2”(如下)，探求新知。 资料2 20世纪初，科学家第一次将细胞膜从红细胞中分离出来，并且发现细胞膜能被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。 从上述资料中，你可以得出细胞膜的主要成分是什么?结论：膜的主要成分是脂质和蛋白质。 教师把资料提供给学生，并留出时间让学生讨论、回答。 教师讲述：通过本实验证明了欧文顿的假说是成立的，也就是说假说是在观察与实验的基础上提出，同时又需要进一步实验来证明。 教师引导：在前面的第二章中，我们已经学过脂

5、质可分为三类，其中参与构成生物膜的主要成分是哪一类? 学生回答。教师随机展示磷脂分子模型(如下图)，并简要介绍其化学特性。 引导思考：构成膜的磷脂分子和蛋白质分子是怎样共同构成生物膜的呢? 环节三 情景设疑，主体探究 2.探索细胞膜的结构 展示 “资料3”(如下)，引出磷脂分子的化学特性头部亲水，尾部疏水。 资料3 1917年，朗姆瓦将磷脂溶于苯和水中，当苯会发完之后，磷脂分子分布散乱，经过推挤，磷脂分子排列成了单层，而且其磷酸集团的头部都浸入了水中，而尾部背离水面。 请根据上述资料，画出磷脂分子在水-空气界面上的排布图。 让学生仔细阅读 “资料3”，并在学案相应位置画图表示;教师随机投影学生

6、的绘图结果，并请学生阐明原因。 【设计意图】引导学生根据刚才的小实验结果推测磷脂分子的化学性质，培养学生学以致用的良好习惯;通过自己动手绘图来强化学生对磷脂分子化学特性的理解和应用。 展示“资料4”(如下)，构建模型。 资料4 1925年，两位荷兰科学家高特和伦德用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 请问，分析他们的实验现象，可以得出什么结论?结论：脂质分子在细胞膜中成双层排列。 请思考：构成细胞膜的磷脂分子呈怎样的双层排列呢? 教师请一名学生到黑板上用磷脂分子模型摆放展示，其余血神挂在学案上相应位置画图表示。待学生完成后，请讲

7、台上的学生进行讲解。 教师小结：在细胞膜中，磷脂分子以疏水尾部相对，亲水头部朝向外侧构成了磷脂双分子层。 【教学目标】? 1.知识与技能?： 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。? 举例说明生物膜具有流动性特点。? 简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。? 2.过程与方法：? 通过分析科学家建立生物膜模型的过程，学习做出假设。? 发挥空间想象力，通过制作模型，构建细胞膜的空间立体结构。? 3.情感态度与价值观?： 生物膜结构的研究是立足于生物膜所具有的功能特点上开展的，树立生物结构与功能相适应的辩证唯物主义自然观。? 正确认识科学价值观，理解假说的提出要有实验和观察的依据

8、，需要有严谨的推理和大胆的想象，并通过实验进一步验证。 正确认识实验技术手段的进步在促进科学的发展中的作用。? 【教学重点】流动镶嵌模型的基本内容。? 【教学难点】探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。? 【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、蛋白质分子模型 【课时安排】1课时? 【教学设计思路】 1.调动学生已有的知识和经验，激发学生的探究欲望。? 学生在第2章的学习中曾经制作真核细胞的三维结构模型，当时就遇到过用什么材料做细胞膜的问题。本节课可以从这个问题入手，让学生从结构与功能相适应的角度分析，用什么材料做细胞膜，能更好地体现细胞膜的功

9、能。关于这个问题，学生已有的知识是：细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边界;细胞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;植物细胞质壁分离和复原的实验告诉学生，细胞能够在一定范围内涨大和缩小，说明细胞膜具有一定的弹性。教材中“问题探讨”栏目列出了三种材料：塑料袋、普通布和弹力布，其中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上述三项功能的要求。通过这个问题的讨论，学生就会认识到建立细胞膜的结构模型，必须从结构与功能相适应的观点出发来思考。当然，细胞膜不可能是由弹力布构成的。细胞膜到底具有怎样的结构，才能使它具有

10、上述功能呢 2 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，在旧教材中涉及不多，要教好不容易。老师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。? 3 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，这样让学生不但形象、直观的了解了模型构建的过程、也

11、让他们置身其中、探索奥妙并体验了成功的喜悦。? 4 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、在轻松中学。? 【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”? 【教学实施程序】 学生活动 教师的组织和引导 教学意图 1.回忆细胞膜的功能有哪些?上节课的探究实验说明细胞膜的什么功能?细胞膜具有弹性吗?细胞膜对物质的选择性吸收是否与其特定的结构相关?细胞膜结构是怎样的呢? 大屏幕演示：正常的洋葱表皮细胞与渗透作用失水

12、后的图像(前后自身对照) 创设情境，激趣导入 ? 2.阅读资料探究，小组讨论合作学习 (1)从生理功能入手的科学探究 实验一：1895年E.Overton用植物细胞研究细胞膜的通透性。他选取 用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次的研究，发现：脂溶性分子易透过细胞膜;而非脂溶性分子则难以通过。 问题：你能推测出什么结论? 问题：最初认识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? 问题：在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗? 实验二：20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞不但会被溶解脂质的物质溶解，也会

13、被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。 问题：你能推测出什么结论? 问题：在此实验中为什么要选用红细胞膜来进行分析? 实验三：1925年，两位荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel作了丙酮抽提红细胞膜脂质实验：将抽提出的脂质在空气水界面上铺成单分子层，测得其分子所占的面积相当于所用的红细胞表面积的2倍。 问题：你能推测出什么结论? 问题：细胞膜中的脂质为什么会排列为连续两层呢?细胞膜中的磷脂分子会排列成怎样两层呢?画出来进行比较哪种情况膜稳定性强? 小结与思考： 讨论对膜的研究为什么是从生理功能入手? 脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢?蛋白质位于脂双层的什么位置? 多媒体课件演示相关内

14、容 ?学生小组讨论后，推选代表发言 学生评价、教师评价 “提出假说”的科学方法介绍。 主要是限于当时的条件。实验、推理想象假说进一步验证完善。 开始学习模型建构的方法。 假说是怎样提出的。 (2)单位膜模型的提出 一、应牢记知识点 1、欧文顿(E .Overton)的发现和结论 、发现：细胞膜对不同物质的通透性不同。 凡是脂溶性物质都更容易通过细胞膜进入细胞。 、结论：膜是由脂质组成的。 2、1925年荷兰科学家的实验发现和结论 、实验：提取人红细胞中的脂质，在空气水界面上铺展成单层分子。 、发现：单层分子的面积为人红细胞表面积的2倍。 、结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。 3、1959年，罗伯特森(J .D .Robertsen)的发现和论断 、发现：电镜下，发现细胞膜有清晰的“暗亮暗”三层结构。 、论断：所有的生物膜都是由“蛋白质脂质蛋白质”三层结构构成。 4、“荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验”的发现和结论(P67图45) 、发现：两种细胞刚融合时，融合细胞一半发绿色荧光，另一半发红色荧光;370C下40min后， 两种颜色的荧光均匀分布。 、论断：细胞膜具有流动性。 5、1972年，桑格(S .J .Singer)和尼克森(G .Nicolson)提出的流动镶嵌模型的基本内容 、磷脂双分子层