人教版高中生物必修生物膜的流动镶嵌模型教学设计

1、人教版高中生物必修人教版高中生物必修1 1 生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型案例分析案例分析2 2模块中的地位：模块中的地位：系统的层次系统的层次系统的组成系统的组成系统的功能系统的功能系统的发展系统的发展物质的输入和输出物质的输入和输出能量的供应和利用能量的供应和利用生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例特性：选择透过性特性：选择透过性得出得出生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型探究历程探究历程建立建立物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的方式现象、数据分析现象、数据分析总结总

2、结功能功能结构结构功能功能整章中的地位：整章中的地位：与其他章节的联系： 第二章中的第二章中的“化合物化合物” ” 第三章中的第三章中的“细胞膜细胞膜”、“生物膜系统生物膜系统”等内容又有一定的联系。等内容又有一定的联系。学情分析学情分析高二（理科班）高二（理科班） 具备生物膜的物质组成和功能基础知识具备生物膜的物质组成和功能基础知识 对结构功能相统一的观点有初步认识。对结构功能相统一的观点有初步认识。 具备一定想象、推理、分析能力。具备一定想象、推理、分析能力。 对探究一般方法缺乏完整地认识。对探究一般方法缺乏完整地认识。 在生物技术方面缺乏实践的体验。在生物技术方面缺乏实践的体验。教学目标

3、：教学目标：教学重点和难点：教学重点和难点：知识目标：知识目标：简述生物膜的结构（简述生物膜的结构（了解了解水平）。水平）。能力目标能力目标：发展科学探究能力（学会：发展科学探究能力（学会提出假说提出假说”的科学的科学方法方法 、培养根据证据作出合理判断、推理能力）。、培养根据证据作出合理判断、推理能力）。情感目标：情感目标：1.1.探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术进步所起探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术进步所起的作用。的作用。2.2.探讨在建立生物膜模型的过程如何体现结构和功能相探讨在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。适应的观点。1 1教学重点教学重点流动镶嵌模

4、型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容2 2教学难点教学难点探讨在建立生物膜模型的过程如何体现结构和功能相适应的探讨在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。观点。教学方法与手段教学方法与手段教学手段：教学手段：该部分内容较为微观，为了帮助学生学习，利用多媒体课件演示，既加该部分内容较为微观，为了帮助学生学习，利用多媒体课件演示，既加深了学生的印象，调动了学生学习的积极性，加发学生主动观察、想像、推深了学生的印象，调动了学生学习的积极性，加发学生主动观察、想像、推理理学法：学法：讨论、谈话实现自主学习讨论、谈话实现自主学习教学方法教学方法用用“思考与讨论思考与讨论”引领学习过程引领学习

5、过程，使学生在积极的思维想象，使学生在积极的思维想象和推理过程中完成本节的学习内容。和推理过程中完成本节的学习内容。结合教材所提供的资料，结合教材所提供的资料，设计问题串设计问题串，引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论，给予学生充分思考讨论空间，同时培养学生严密的逻辑推理给予学生充分思考讨论空间，同时培养学生严密的逻辑推理能力和思维的想像能力，提高学生的生物科学素养。能力和思维的想像能力，提高学生的生物科学素养。创设情境，引入探究历程创设情境，引入探究历程引导探究，学会科学探究的一般方法引导探究，学会科学探究的一般方法归纳总结，形成概念归纳总结，形成

6、概念教学流程教学流程创设探究情景，引入探究历程创设探究情景，引入探究历程复习细胞膜的功能，引发思考，细胞膜对物质的选择性吸收复习细胞膜的功能，引发思考，细胞膜对物质的选择性吸收是否与其特定的结构相关。使学生初步认识到生物膜结构的是否与其特定的结构相关。使学生初步认识到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，体现生研究是立足于生物膜所具有的功能、特点上开展的，体现生物结构与功能相适应的辩证唯物主义自然观，分散难点。物结构与功能相适应的辩证唯物主义自然观，分散难点。 引导探究，学会科学探究的一般方法引导探究，学会科学探究的一般方法1.1.细胞膜的组成成分是什么？细胞膜的组成成分是

7、什么？2.2.脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？（1 1）脂质分子在细胞膜中如何排列？）脂质分子在细胞膜中如何排列？（2 2）蛋白质位于脂双层的什么位置呢？）蛋白质位于脂双层的什么位置呢？3.3.科学家对静态统一观点提出质疑的依据是什么？科学家对静态统一观点提出质疑的依据是什么？4.4.有什么证据证明细胞膜中的蛋白质是不断运动的呢？有什么证据证明细胞膜中的蛋白质是不断运动的呢？5.5.细胞中的脂质也是流动的吗？细胞中的脂质也是流动的吗？阅读资料阅读资料1 时间：时间：1919世纪世纪 人物：欧文顿人物：欧文顿 实验：用实验：用500500多种化学物质多种化学物质对植物

8、细胞的通透性进行对植物细胞的通透性进行过上万次的实验，发现细过上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性胞膜对不同物质的通透性是不一样的是不一样的 提出问题：提出问题： 1.细胞膜的组成细胞膜的组成成分是什么？成分是什么？提出假说：提出假说：学生活动：学生活动：膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的教师引领：教师引领：1.1.最初认识到细胞膜是最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通由脂质组成的，是通过对现象的推理分析，过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的还是通过对膜成分的提取和鉴定？提取和鉴定？ 2.2.欧文顿推论是否正确欧文顿推论是否正确呢？在推理分析得出呢？在推理分析得出结论之后结论之后, ,还

9、有必要还有必要对膜的成分进行提取、对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗分离和鉴定吗? ?3.3.细胞膜中除含有脂质细胞膜中除含有脂质外，还有没有其他成外，还有没有其他成分呢？分呢？4.4.讨论对膜的研究为什讨论对膜的研究为什么是从生理功能入手？么是从生理功能入手？ 提出问题：提出问题：学生活动：学生活动：阅读资料阅读资料2.2. 20 20世纪初世纪初, ,科学家们第一科学家们第一次将膜从哺乳动物红细胞中次将膜从哺乳动物红细胞中分离出来。分离出来。化学分析表明：膜的主要成化学分析表明：膜的主要成分是脂质和蛋白质分是脂质和蛋白质教师引领：教师引领：学习实验观察，提出假说的方法，学习实验观察，提出假说

10、的方法，认识到假说需要进一步的实验和认识到假说需要进一步的实验和观察来验证和完善，体会科学研观察来验证和完善，体会科学研究需要技术支持究需要技术支持2.2.脂质和蛋白质是怎样形成膜脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？的呢？ （1 1）脂质分子在细胞膜中如何）脂质分子在细胞膜中如何排列？排列？引发思考：引发思考：实验结果说明什么？实验结果说明什么？为什么磷脂在空气为什么磷脂在空气水界面上水界面上会铺展成单分子层会铺展成单分子层? ?你能画出这个单分子层你能画出这个单分子层 是如何是如何排布的吗？排布的吗？两层脂质分子是如何排列为两两层脂质分子是如何排列为两层的呢？层的呢？提出问题：提出问题：学生活动：

11、学生活动：阅读资料阅读资料3.3.实验：实验：19251925年，两位荷兰科学家把年，两位荷兰科学家把红细胞放在蒸馏水中使其吸水涨破，红细胞放在蒸馏水中使其吸水涨破，反复冲洗后只留细胞膜（血影），反复冲洗后只留细胞膜（血影），把这些破碎的膜展开铺在水面上，把这些破碎的膜展开铺在水面上，测定出红细胞的表面积测定出红细胞的表面积。用丙酮从用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气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单分子层的面积恰为红细胞表面积的的2 2倍。倍。阅读教材，分析实验结果、阅读教材，分析实验结果、尝试推理绘图尝试推

12、理绘图教师引领：教师引领：图片演示图片演示师生共同分析脂质的排列方式师生共同分析脂质的排列方式头部：亲水端头部：亲水端 尾部：疏水端尾部：疏水端磷酸磷酸脂肪酸脂肪酸学生建构学生建构教师引领：教师引领：(2)(2)两层脂质分子是如何排列为两层的呢？为什么？两层脂质分子是如何排列为两层的呢？为什么？（引导学生从细胞膜的功能、细胞的的生活环境考虑）（引导学生从细胞膜的功能、细胞的的生活环境考虑）学生对化学中脂质的分子结构认识不足，帮助学生分析，使其学会用化学学生对化学中脂质的分子结构认识不足，帮助学生分析，使其学会用化学方法解决生物问题。通过活动体验，发展推理和想象能力。方法解决生物问题。通过活动体

13、验，发展推理和想象能力。学生构建模型学生构建模型1.1.脂质和蛋白质是怎样形成脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？膜的呢？ （2 2）蛋白质位于脂双层的）蛋白质位于脂双层的什么位置呢？什么位置呢？引发思考：引发思考： 罗伯特森提出的观点是罗伯特森提出的观点是什么，运用的技术和方什么，运用的技术和方法是什么？法是什么？ 提出问题：提出问题：学生活动：学生活动： 阅读教材中阅读教材中的资料，思考的资料，思考讨论问题，汇讨论问题，汇报交流。报交流。教师引领：教师引领：图片演示图片演示师生共同分析蛋白质的排列方式师生共同分析蛋白质的排列方式体会实验技术的进步推动科学的进步体会实验技术的进步推动科学的进步学生

14、构建模型学生构建模型学生构建模型，修正三层结构学生构建模型，修正三层结构推论：细胞膜应该是流动的推论：细胞膜应该是流动的变形虫正在吞噬草履虫变形虫正在吞噬草履虫演示：变形虫的伪足运动现象演示：变形虫的伪足运动现象教师引领共同分析：教师引领共同分析：科学家对静态统一观点提出质疑的依据是什么？科学家对静态统一观点提出质疑的依据是什么？生物学现象、生理方面的知识学生比较欠缺，细胞膜的流动难生物学现象、生理方面的知识学生比较欠缺，细胞膜的流动难以想象和推断，用动画演示帮助学生进行推理判断。认识到以想象和推断，用动画演示帮助学生进行推理判断。认识到现象和功能为探究生物膜结构结构提供了线索，树立结构与现象

15、和功能为探究生物膜结构结构提供了线索，树立结构与功能相适应，突破难点。功能相适应，突破难点。有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？资料资料7 7、19701970年科学家做了如下实验年科学家做了如下实验（荧光标记法）（荧光标记法）结论：细胞膜中的蛋白质是可以流动的结论：细胞膜中的蛋白质是可以流动的拓展思维：拓展思维：细胞中的脂质也是流动的吗？细胞中的脂质也是流动的吗？学生活动：学生活动：教师引领：教师引领：观察、分析、得出结论观察、分析、得出结论资料分析：动物细胞吸资料分析：动物细胞吸水膨胀时，磷脂双分子水膨胀时，磷脂双分子层的厚度变小。层的厚

16、度变小。 结论：细胞膜中的结论：细胞膜中的脂质也可以流动脂质也可以流动1972年，桑格和尼克森提出年，桑格和尼克森提出流动镶嵌模型流动镶嵌模型 1 1、膜的基本支架：磷脂、膜的基本支架：磷脂双分子层（亲水头部朝外，双分子层（亲水头部朝外，疏水尾部朝内）疏水尾部朝内） 2 2、蛋白质分子有的镶嵌、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层磷脂双分子层 3 3、膜的结构特点：具有、膜的结构特点：具有流动性（磷脂和大部分的流动性（磷脂和大部分的蛋白质分子都是可以运动蛋白质分子都是可

17、以运动的）的） 4 4、膜外侧有一层膜上的、膜外侧有一层膜上的蛋白质与糖类结合而成的蛋白质与糖类结合而成的糖蛋白叫做糖被，与细胞糖蛋白叫做糖被，与细胞识别，信息交流有密切关识别，信息交流有密切关系。系。学生活动：观察、归纳、表述流动镶嵌模型学生活动：观察、归纳、表述流动镶嵌模型 1.1.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术的进纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术的进步所起到怎样的作用？步所起到怎样的作用？2.2.分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是如何分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是如何体现的？体现的？3.3.分析生物膜模型的建立和完善过程，你受到哪

18、些启发？分析生物膜模型的建立和完善过程，你受到哪些启发？ 实验观察实验观察提出假说提出假说实验验证实验验证修正假说修正假说探究历程探究历程方法技术手段方法技术手段支持支持推理想象推理想象经过经过思考与讨论：思考与讨论：板书师生共同归纳：板书师生共同归纳：教学目标的达成情况教学目标的达成情况知识目标：知识目标：学生学生能够能够描述生物膜的结构（了解水平）。描述生物膜的结构（了解水平）。能力目标能力目标：发展了发展了科学探究能力（科学探究能力（学会如何提出假说、根学会如何提出假说、根据证据作出合理判断）。据证据作出合理判断）。情感目标：情感目标：1.1.探讨在建立生物膜模型的过程中，探讨在建立生物

19、膜模型的过程中，认识到认识到实验技术进步实验技术进步所起的作用。所起的作用。2.2.对结构和功能相适应的观点对结构和功能相适应的观点形成一定形成一定的感性的感性认识认识。教学反思教学反思冷冻蚀刻免疫电镜技术冷冻蚀刻免疫电镜技术冷冻蚀刻法（冷冻蚀刻法（Freeze FtchingFreeze Ftching），也称冷冻复型法（），也称冷冻复型法（Freeze ReplicaFreeze Replica）或冷）或冷冻切断（冻切断（Freeze FractureFreeze Fracture），是研究生物膜结构的重要方法之一。其主要），是研究生物膜结构的重要方法之一。其主要步骤首先是将样品在液氮中冷

20、冻，然后放到真空喷镀仪中切断，切断后的切步骤首先是将样品在液氮中冷冻，然后放到真空喷镀仪中切断，切断后的切面上有细胞器，其间还有冻成洋的水分。再加热使冰升华，将水份蒸发，把面上有细胞器，其间还有冻成洋的水分。再加热使冰升华，将水份蒸发，把细胞器的膜结构暴露出来，这一步骤就称为冷冻蚀刻。如不进行蚀刻就称为细胞器的膜结构暴露出来，这一步骤就称为冷冻蚀刻。如不进行蚀刻就称为冷冻切断。向暴露的膜结构上喷镀铂冷冻切断。向暴露的膜结构上喷镀铂碳投影，再喷碳来加固。这样就在切碳投影，再喷碳来加固。这样就在切断的样品表面形成一层复型膜。在此复型膜上印下了细胞切面的立体结构。断的样品表面形成一层复型膜。在此复型膜上印下了细胞切面的立体结构。从真空中取出样品，把复型膜下面的组织腐蚀掉，再把复型膜捞在铜网上，从真空中取出样品，把复型膜下面的组织腐蚀掉，再把复型膜捞在铜网上，在透射电镜下观察复型膜。在透射电镜下观察复型膜。生物膜的结构模型及冷冻断裂面图解生物膜的结构模型及冷冻断裂面图解 在冷冻劈裂后，生物膜的水平断面大多发生在单位膜的疏水极。因此，膜在冷冻劈裂后，生