第2节　生物膜的流动镶嵌模型课件配套优秀教案设计

第二节

生物膜的流动镶嵌模型

教学设计

一、教学分析

1、教材分析

本节以较多的篇幅介绍了对生物膜结构的探索历程，并安排了思考与讨论，让学生在认识细胞膜结构的同时，了解这些知识的来龙去脉，认识到可以通过对现象的推理分析提出假说，假说仍然需要观察和实验来验证。

随着技术手段的改进不断发现新的证据，原有的观点或理论还会不断得到修正和完善，并归纳总结出生物膜模型建构的基本方法。还应重点理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型，学会运用该模型解释相应的生理现象。

2、学情分析 （1）、学生已经了解了细胞，知道了组成细胞的元素和化合物，掌握了细胞的基本结构，尤其是细胞膜作为最基本生命系统的边界等相关知识，为本节知识的学习奠定了基础。

（2）、高中学生已具备了一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探索好奇，但往往具有盲目性，缺乏目的性，并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考。

所以教师的思维导向就显得十分重要。本节课利用科学史实验资料，设计学生要探究的问题，让学生在问题引导下进行基于资料和问题的课堂探究活动，问题的设计层层深入，按照学生的思维水平和能力达到一定深度，使学生顺利由感性认识向理性认识过渡。

二、设计理念

以问题驱动学习,引导学生自主、探究、合作，体现以学生为主体的教学新理念，同时注重评价，激励学生的发展和提高。

三、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，学习做出假设。

（2）发挥空间想象力，通过画图和相应动画的帮助下，构建细胞膜的空间立体结构。

3、情感态度和价值观 （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。

四、重点难点

1、重点：

细胞膜的结构 2、难点：

细胞膜流动镶嵌模型的构建、结构与功能的统一性。 五、设计思路

由于本节教学内容属于生物学史，对学习者而言很枯燥，

因此采用“直观教学”和“学生的研究性学习”相结合的教学模式。通过创设问题情境导入新课，以“细胞膜结构中磷脂分子和蛋白质分子的排布”为切入点，并通过问题、资料分析、板图及多媒体手段，引导学生发现问题及提出问题，构建模型，并不断修正评价，进而突破难点；以概念图的构建和动画演示，引导学习者更好的理解和构建流动镶嵌模型。

六、教学准备

多媒体课件、教案

七、教学实施

教师活动

新课导入：1、通过问答复习上节课的内容导入细胞膜的选择透过性与细胞膜的结构关系，进而引入这节课的内家，探家生物膜的结构组成和特点

学生活动

讨论并回答课件上所提出的问题

教学意图

点燃学生的好奇之火，激发学生对生物膜结构的强烈兴趣和

渴望探索的动机。

教师讲述：细胞膜的结构和功能有什么样的关系？早在一百多年前科学家就带着这个疑问对细胞膜的结构进行了探究，今天我们就经历科学家的经历，体验一下科学探究的过程。

一、生物膜结构的探索历程

教师讲述：科学家是怎样开始对膜结学生阅读课本P65—P67沿着科学家构的研究的呢？阅读回答问题：

内容：

的足迹，体验PPT展示：

科学探究的实验一：19世纪末E.Overton用植物

过程

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。

小组讨论回答：

提问1：欧文顿得出了什么结论?他是1、膜是由脂质组成的。

依据什么得出的？

依据相似相溶原理。

实验二：20世纪初，科学家第一次将

膜从成熟哺乳动物的红细胞中分离出

来，

提问2：根据所学知识分析，提取细胞小组讨论回答：

重温旧知，巩膜的材料是什么？为什么选择该材2、制备细胞膜的材料是固新知。

料？

哺乳动物成熟的红细胞，

原因是该材料没有细胞

提问3：科学家通过实验得出了什么结膜和众多的细胞器。

论? 该结论是否支持欧文顿的发现？

3、细胞膜的主要成分是

脂质和蛋白质。该结论支

持欧文顿的发现。

实验三：1917年美国科学家朗姆瓦提

出磷脂分子的头部亲水，尾部疏水。

提问4：磷脂分子的组成是怎样的？

小组讨论回答：

教师活动：介绍磷脂分子。

4、磷脂分子由一分子脂训练学生分肪酸，一分子磷酸，一分析问题和解子甘油组成，磷酸和甘油决问题的能组成头部，具有亲水性；力。

脂肪酸构成尾部，具有疏

水性

活动一：请根据磷脂分子的物理性质，建构磷脂分子在空气——水界面的分布模型。（请学生思考并画出模拟图）

活动二:

将磷脂滴置于水中，不断的搅拌,磷脂分子在水中又将怎样排布呢？（请学生思考并画出模拟图）

活动三：请根据组织细胞生活的环境，构建磷脂分子在细胞膜中的排布模型。（学生思考并作出回答）

根据实验现象提出假说：磷脂分子在细胞膜中排列为两层

提问5：提出假说后是否需要实验验证？

实验四：1925年，两位荷兰科学家戈特（E.Gorter）和格伦德尔（F.Grendel）

用丙酮从人的红细胞中提取膜脂质，将

学生思考并请几位同学上台画出模拟图

小组合作，请学生回答。理解细胞膜是由双层磷脂分子构成。亲水头部朝外，疏水尾部朝内。

5、假说的提出要有实验和观察的依据，需要通过观察和实验进一步验证和完善。

学习模型建构的方法。

培养学生合作探究能力，交流表达能力。训练学生分析问题和解决问题的能力。

训练学生分析问题和解决问题的能力。

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恰为红细胞表面积的2倍。

提问6：戈特和格伦德尔的实验得出了什么结论？

实验五：1959年，J.D.Robertsen根据电镜下观察到的细胞膜暗—亮—暗的三层结构，提出三层静态统一结构模型。

活动四：展开你的想像力，尝试构建蛋白质分子在磷脂双分子层中的排布模型。

教师讲述：在静态的三层结构模型下，细胞膜的复制功能难以实现，对细胞生长、白细胞吞噬病菌等现象不好解释，因此对膜结构产生质疑。

（动画展示白细胞吞噬病菌的过程）

实验六：20世纪60年代，科学家用冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结构中蛋白颗粒

6、细胞中的脂质分子必然排列为连续的两层。

小组讨论回答：

①实验的现象是什么？

(在电镜下看到了细胞膜清晰的“暗—亮—暗”三层结构。) ②罗伯特森提出了什么假说？ (所有生物膜都是由“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成的静态统一结构。) ③讨论三层静态统一结构模型的局限性？ (把生物膜描述为静态的统一结构，解释不了膜的许多生理功能。)

讨论并请学生上台画出自己猜想的蛋白质在磷脂双分子层中的公布情况

学生观察并讨论回答：

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分布示意图。

了解技术进步对科学研究发展的作用。

培养学生合作探究能力，交流表达能力。

了解技术进步对科学研究发展的作用。

小组讨论回答：

实验的现象是什么？

(实验表明蛋白质并不是全部平铺在脂质的表面，有的蛋白质是镶在、有的

嵌入，还有的贯穿脂质双

分子层中的。)

实验七：1970年，弗雷(Frye)和埃迪学生观察并讨论回答：

登(Edidin)用发绿色荧光的染料标记观察：动画演示小鼠细胞小鼠细胞表面蛋白质分子，发红色荧光和人细胞的融合过程。

的染料标记人细胞表面蛋白质分子，将小组讨论回答：

人鼠细胞融合（动画展示）

①实验的现象是什么？

（两种颜色的荧光均匀分布。）

②实验结论是什么？

[细胞膜具有流动性（膜

分子是运动的）。] 师生共识：细胞膜的结构特性是具有一定的流动性；回顾生物膜的概念，进而得出生物膜的组成和特点

实验八：展示1972年桑格和尼克森提学生阅读课文，结合PPT出的流动镶嵌模型示意图。

展示的流动镶嵌模型示意图思考和总结：

了解技术进步对科学研究发展的作用。

让学生进一步认同技术进步推动了假说的发展，并且假说不断被修正和完善。突出模型建构方法：实验、推理想象—提出假说—进一步验证完善—不断发展。

通过动画演示、提问强化生物膜“流动镶嵌模型”的基本内容。

二、生物膜的流动镶嵌模型的内容：

动画演示：

生物膜的流动镶嵌模型

教师提问：

①

生物膜的组成成分？

②生物膜的基本支架？

③蛋白质分子在磷脂双分子层上如何排布的？

④生物膜的结构特点是什么，为什么生物膜会有这样的特点？

1、学生观察：

2、通过观察回答问题：

①、脂质、蛋白质和糖类。

②、磷脂双分子层构成膜的基本支架。

③、蛋白质分子或镶或嵌，或贯穿于磷脂双分子层中，大多数蛋白质是可

⑤生物膜外表面的特殊结构是什么，有什么作用？

教师引导学生小结：

以运动的。

④、生物膜具有一定的流

动性。组成生物膜的磷脂

分子和蛋白质分子是可

以运动的，所以使得生物

膜具有了流动性。

⑤、生物膜外表，有一层

由细胞膜上的蛋白质与

糖类结合形成的糖蛋白，

叫做糖被。具有保护、润

滑、识别等作用

学生回顾所学知识：

通过学生总①19世纪末，欧文顿

: 膜结，强化生物由脂质组成

膜“流动镶嵌②20世纪初，科学家：

膜模型”的基本的主要成分是

脂质和蛋内容。

白质

③1925年，戈特和格伦德总结结构与尔：

脂质分子排列为两层

功能相适应④1959年，罗伯特森：

蛋的观点

白质-脂质-蛋白质

静态统一结构

⑤1970年，弗雷和埃迪登：

细胞膜具有流动性 ⑥1972年，桑格和尼克森：

流动镶嵌模型 ⑦流动镶嵌模型的内容：

生物膜的基本支架是磷脂双分子层；磷脂分子具有流动性；蛋白质分子镶、嵌、贯穿于磷脂分子中；大多数蛋白质分子可以运动；蛋白质和多糖结合形成的糖蛋白具有保护、润滑、识别的作用；生物膜上还有由多糖和磷脂分子结合形成的糖脂。

八、板书设计

第四章 第2节

生物膜的流动镶嵌模型

(一)

细胞膜的成分

蛋白质

磷脂分子

(二)

细胞膜的结构

1．磷脂分子的排布

磷脂双分子层

2．蛋白质的排布

覆盖

嵌入

贯穿

运动

(三)

流动镶嵌模型的基本内容

1、组成成分：（主要）磷脂和蛋白质，少量糖类

2、基本支架: 磷脂双分子层（其中亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）

3、蛋白质分子的位置: 镶嵌、贯穿、嵌入

4、结构特点: 一定的流动性

5、细胞膜外表：糖蛋白（糖被）

九、教学反思

“生物膜的流动镶嵌模型”课文内容不多，也不难理解，但却是高一生物的教学一个难点。如何让一堂看起来只能是平白讲故事的课，上得既能启发学生，又能别开生面、别致有趣，对生物老师是一个很大的考验。

本节课的设计希望跳出惯有思维对本课的认识，以演示课的形式呈现给学生。带领同学追随科学家重大发现的脚步，让同学们亲历发现的过程。以演示活动为载体，从思维上带领学生进入科学家的推理情境，学习科学思维，深刻理解知识。

课堂教学方法的应用非常成功，学生响应积极性很高。“演示教学”法在生物教学中有较高的应用和可推广价值。