高中生物 生物膜的流动镶嵌模型教案 新人教版必修1

1、细胞膜的流动镶嵌模型教案一、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。二、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。三、教学难点1、对科学探究

2、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。四、教具准备生物膜流动镶嵌模型的多媒体演示课件五、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”六、教学过程（一）旧知识回顾，在上节课中，通过对几种物质跨膜运输的实例，我们明白细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。提问：细胞膜和其他生物膜的选择透过性表现在哪里？学生讨论 1 水分子可以自由通过 2细胞要选择吸收的离子小分子可以通过。 3其他的离子、小分子、大分子不能通过。生物膜为什么会有选择透过性，它们是如何对不同物质进行选择的？我们知道生物的结构与功能是相适应

3、的，细胞膜具有选择透过性的功能肯定跟它的结构有密切的关系，今天我们来学习细胞膜的结构特点。（二）创设情景现在有三种材料：塑料袋、普通布和弹力布，根据结构和功能相适应的观点分析，用哪种材料做细胞膜，更能体现细胞膜的功能？（学生讨论，引发学生探究细胞膜结构的好奇心。）学生：细胞膜是选择透过性膜，能够控制物质的进出。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：用塑料袋不能保证有物质的进出，普通布不能体现细胞膜的弹性，因此只有选择弹力布。教师：实际上，弹力布也并不能完全代替生物膜。要找到更好的材料，我们还需要对细胞膜的结构有更深的认识。（

4、三）师生互动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，科学家们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。现在就让我们一起来重温一下这段历史。一般来说，一种物质或物体的结构，实际上是指其组成成分之间的组合形式，要研究细胞膜的结构，首先要弄清其化学组成成分。科学家们早在一百多年前就弄清了这个问题，现在我想让大家穿过时空隧道，回到一百多年前，假想一下：如果你是当时的一位科学家，你会怎样去研究细胞膜的化学组成成分？（提示学生，引导他们明白限于当时的技术条件，还不能亲眼看到细胞膜，无法想像它的结构是什么样的，通过什么办法进行第一

5、步的探究呢？）学生：可以从现象入手，去进行推测。教师：这就是生物学研究上常用的一种科学方法假说法。假说是依据实验和观察到的，通过严谨的推理和大胆的想象提出来的，不是通过实验观察直接证实的。要正实假说还需要通过观察和实验进一步验证和完善。这也是我们今天探究生物膜的结构的一个重要的方法，下面，就让我们沿着科学家的足迹，和科学家一起来研究这个问题。问题（1）：探究细胞膜的组成成分是什么？(展示材料：欧文顿的实验及其相关的图片)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

6、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：如果你看到这样的现象，你能提出什么假说？学生：膜是由脂质构成的。教师：在得出结论之后，还有没有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？学生：有必要，通过鉴定能更准确地说明问题。教师：那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？学生：当时的技术不能实现。教师：这说明什么问题呢？学生：这说明技术对科学研究的重要作用。教师：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，发现细胞不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶分解。这表明，细胞膜的确含有脂质和蛋白质。从而以实验说明了欧文顿的假说是成立的。提问：细胞

7、膜中的这些化学成分是怎样有机结合构成细胞膜的呢？问题（2）：探究这些物质是如何组成膜的？出示资料：1917年欧文朗缪尔用丙酮从红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺成单层分子，发现铺展后单分子层的面积是红细胞表面积的2倍。根据实验现象，请大家大胆展开想象，你会提出什么假说？学生：细胞膜含有两层脂质。教师：细胞膜中的脂质主要是那种脂质？学生：磷脂。教师：也就是说细胞膜中的磷脂是双层的。为什么磷脂分子在空气-水界面上铺成单层分子，在细胞膜中排列成双层分子？科学家们研究发现：磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸组成的分子，磷脂“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的，那同学们想一下在水-空气界面上磷脂分

8、子是头部与水接触还是尾部呢？学生：头部。（出示磷脂在空气水界面上的排布图。）教师：在细胞膜内外都是水环境条件下，大家在草稿纸上画一下，细胞膜中的两层磷脂分子应该怎么排？（师生讨论，得出正确排列方式。）问题（3）：那蛋白质位于哪里呢？40年代有人推测出脂质两边覆盖蛋白质的理论。展示材料：罗伯特森的单位膜模型时间：1959年（电子显微镜已经产生）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电镜下的照片，显示暗-明-暗三层结构。 （蛋白质的电子密度高，在电镜下显暗色；磷脂分子的电子密度低，显亮色。）教师：从上面的实验现象你能得到什么结论？教师：罗伯特森大胆地提出

9、：生物膜是由“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构构成，又称为三明治模型，它把生物膜描述为静态的、统一的结构，也称为“单位膜模型”也称为“单位膜模型”，这一模型在当时的科学界引起很大的轰动。后来有了冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术，科学家们才发现膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面，有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中的，且蛋白质的分布是不均匀的（出示蛋白质在细胞膜中分布图）。展示草履虫摄氏的动画，提问：罗伯特森的细胞膜的静态结构能解释这些生命现象吗？学生：不能。问题（4）有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？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

10、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。提出假说：细胞膜具有流动性。罗伯特森的三明治细胞膜模型没有认识到细胞膜的这一特点，提问：怎样对这一模型进行修正，才能更好地体现细胞膜结构的特点呢？学生看书后回答：流动镶嵌模型 教师：很好，在继承前人的结论基础上， 1972年桑格和尼克森提出了细胞膜的流动镶嵌模型（出示流动镶嵌模型示意图），并为大多数人所接受。提问：细胞膜的流动镶嵌模型到底是怎样一个模型呢？现在请同学们自己来总结一下。（总结后，得出正确结论。）1生物膜的组成：主要由蛋白质和脂质组成还含有少量的糖类。

11、2生物膜的基本骨架：磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）3蛋白质分子存在形态：有镶在表面、嵌入，横跨三种，外侧的蛋白质与糖类形成糖被，体现了生物膜的不对称性，糖被在细胞的生命活动中具有重要功能：如保护、润滑、识别等。4生物膜的结构特点：流动性，磷脂分子和大多数蛋白质都是运动的。5生物膜的功能特点：选择透过性。（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

12、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。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。（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？（3）分析生物膜模型的建立过程中，结构与功能相适应是如何得到体现的？（4）分析生物膜模型的建立过程，你受到什么启示？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