全章复习与测试教学设计思路

第二节

生物膜的流动镶嵌模型

教学设计

【教学目标】

1．知识与技能

①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。 ②举例说明生物膜具有流动性特点。 ③简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。 2．过程与方法 ①通过分析科学家建立生物膜模型的过程，学会提出问题并做出假设。 ②发挥空间想象力，构建细胞膜的空间立体结构。 3．情感态度与价值观

①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。

②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，需要有严谨的推理和大胆的想象，并通过实验进一步验证。

③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。 【教学方法】谈话法、探究法

【教具准备】多媒体课件、

【课时安排】1课时 【教学过程】

此处可以连续设疑，个个突破。例如 : 在介绍了磷脂分子的性质后，提出问题：将磷脂分子在水面上铺展成单分子层，磷脂分子的头尾将如何排布？如果磷脂分子分布在水中它们会怎样排布呢？如果脂质体内部有水，那么磷脂分子会怎样排布呢？细胞生活在液体环境中，细胞膜内外均有水存在，那么磷脂分子怎样排布构成膜呢？最终探索得出磷脂双分子层的结构。 （一）复习导入：1.细胞膜的组成成分是什么？

2.细胞膜的功能是什么？3.这些物质是如何构成细胞膜的呢？

（二）师生互动

1、对生物膜结构的探索历程

教师：

如果有“时光机器”，将此刻的你送回19世纪，你会从哪里入手去研究细胞膜的结构？

（提示）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。比如细胞的结构是指细胞膜、细胞质、细胞器和细胞核之间的组合形式。要弄清一种物质或物体的结构，首先要弄清其组成成分。

探究（1）：那么细胞膜的组成成分是什么？

请同学们阅读教材P56第二段内容，结合老师的ppt展示，思考：

展示材料①：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。

1.欧文顿对细胞膜的研究是通过什么研究开始的？科学家是从生理功能入手来探究的

2.欧文顿发现了细胞膜的通透性具有什么特点？

对不同物质的通透性不同，凡是可以溶于脂质的物质比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞

3.通过实验观察提出什么假说？

膜是由脂质组成

教师：从现象入手，去进行推测

，提出假说，这就是生物学研究上常用的一种科学方法--假说法。这也是我们今天探究生物膜的结构的一个重要的方法。

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，这是我们前面刚学过的知识，通过化学分析表明，膜的主要成分脂质和蛋白质，还有少量的糖类。从而以实验说明了欧文顿的假说是成立的。也就是说假说是在实验与观察的基础上提出来的，同时又需要更进一步的实验来证明。

探究（2）：探究这些物质是如何组成膜的？

展示材料③：戈特

和格伦德对血影的研究

时间：1925年

人物：荷兰科学家Gorter和Grendel

实验：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气－水界面上排成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的两倍。

教师：假如你是当时的科学家，对于这个结果，大胆地展开你的想象力，你能做出什么假说？

学生：细胞膜中的磷脂是两层的。

教师：为什么磷脂分子在空气－水界面上排成单分子层，而细胞膜中为两层呢？这与磷脂分子的结构有关

教师：大家分组讨论，磷脂分子在空气-水界面上以及在细胞膜中的排列方式

学生：小组代表上黑板演示

教师：那这两层磷脂分子在细胞中又是怎样排布的呢？（提示细胞膜应两面都处于水环境中）

探究（3）：那蛋白质和磷脂的位置关系又是如何的呢？

展示材料④：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：1959年，罗伯特森利用电镜，获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明-暗的三层结构。

提出假说：所有的生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构

成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边暗层是蛋白质分子。对称的结构，他把生物膜描述为静态的统一结构

很多科学家对于生物膜是静态的结构的观点提出质疑。

探究（4）：有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？

教师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。只用这些现象说明细胞膜是流动的有没有说服力？

学生：没有，功能和结构不统一还要用实验验证

展示材料⑤：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。

提出假说：细胞膜具有流动性。

教师：很好，随着新的技术手段不断运用于生物膜研究，科学家发现膜蛋白并不是全部铺在脂质表面，科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结构中蛋白颗粒，体现了膜结构内外的不对称性

在继承前人的结论基础上，结合新的观察和实验证据，又有科学家提出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为大多数人所接受。

教师：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。

（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。

之所以这些蛋白质分子流动，可以携带一些物质进出细胞膜，所以才使细胞膜具有控制物质进出细胞功能，这又一次体现了结构和功能想适应的思想。

这只是生物膜局部结构，同学们可以想象一个近似球形的细胞的细胞膜的三维立体结构注意：流动性是生物膜的结构特点；选择透过性是生物膜的功能特点

教师：生物膜的流动镶嵌模型是否就完美无缺了呢？不是，

学生：科学学说不是一成不变的，需要不断完善。

教师：分析生物膜模型的建立过程，你受到什么启示？

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，技术进步了，可以得到更多新的实验数据。

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，往往是在继承的基础上不断验证、修正和完善发展的。小结：