科学前沿　授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究10分钟试讲教案

科学前沿

授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究

一、教材分析

“科学前沿

授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究”位于人教版高中生物必修1《分子与细胞》第四章

“细胞的物质输入与输出”第三节“物质跨膜运输的方式”，作为第三节的课外拓展阅读材料出现。这部分阅读材料介绍了通道蛋白的发现过程以及因发现两种通道蛋白而获得诺贝尔化学奖的科学家，以及两种通道蛋白与人类疾病的关系。在教材中的阅读材料，以科学家观察到的事实，结合理论经验，引出通道蛋白存在的可能性，最后通过实验证实了科学家们的猜想。以一个开放性问题：“如何看待诺贝尔化学奖屡屡授予生物学领域的科学家”这一现象，引发学生对生物学习的重视。本章知识除了拓展物质跨膜运输方式相关知识，还有“启下”之用途。在人教版高中生物必修3《稳态与环境》中也提到“静息电位是由K＋外流导致，动作电位是由Na内流导致”，而Na和K的流动正是借助于通道蛋白完成的。＋＋＋因此这一小节对学生学习有一定积极作用。

二、学生分析

物质的输入和输出必须经过细胞膜。细胞膜对进出细胞的物质具有选择性，这与细胞膜的结构密切相关。通过前面的学习，学生已经学习了细胞的吸水与失水，以及细胞膜的流动镶嵌模型，以及离子以协助扩散和主动运输的方式跨膜。成熟细胞的吸水与失水，不止表现在液泡的吸水与失水，也涉及到原生质体中的细胞核、细胞器等部分的水分多少的变化，即不论是细胞与细胞之间，还是细胞内区域与区域之间。只要溶液存在浓度差，就会发生水分的移动。那么在细胞间或细胞内不同区域间移动时，水分是怎样穿越膜系统的呢?对这一问题的机理长期处于模糊状态。根据“相似相溶”的原理，极性的水分子在非极性的膜系统上“进出自如”，即具有高透性，这一现象使人迷惑不解。若理解成水是由于扩散作用而跨膜运输的，但实际上膜脂排列致密，单个的水分子以扩散作用穿过膜脂双分子层上的间隙的速率非常缓慢，因此，仅凭自由扩散作用来实现水分的迅速的跨膜运动是难以胜任的。这是让学生非常疑惑的地方，并且学了载体蛋白、通道蛋白、受体后，学生对这三者的概念感觉非常模糊。

三、教学目标

（一）知识目标

1. 理解水通道蛋白、离子通道蛋白在细胞物质运输中的作用。

2. 对载体蛋白、通道蛋白的深入认识。

（二）能力目标

1. 学习通过观察现象，提出问题，并用实验的方法解决问题的科学研究思路。

（三）情感态度价值观

1.鼓励学生敢于提出自己的想法和见解，训练学生勇于质疑的批判性思维。

2.认同生物科学在现代科学领域中的重要地位。

四、教学重难点

（一）教学重点

（1）载体蛋白、通道蛋白的比较。

（二）教学难点

（1）通道蛋白的特点及分类。

教学程序

教师行为

学生活动

设计意图

创设情境，引入新课

复习旧知：

提问：现在普遍被认同的细胞膜的结构模型是什么？

流动镶嵌模型认为细胞膜具体包括哪些结构？

Ppt展示科学理论与现实的矛盾：

膜脂排列致密，通常阻断水、离子与其他极性分子之间的通透，因此单个的水分子以扩散作用穿过膜脂双分子层上的间隙的速率非常缓慢，但通过观察哺乳动物成熟红细胞快速吸水涨破的实验，可以发现细胞不可能只通过简单的自由扩散方式进行水分的快速和大量的吸收。

你们怎么来解释这一现象呢？

问题：1.通道蛋白的作用和分类？

2.通道蛋白在细胞膜上是如何分布的？镶、嵌或贯穿？

3.通道蛋白对物质的运输是否具有选择性，为什么？ 早在100多年前，人们就猜测细胞这一微小城镇的城墙中存在着很多“城门”，它们只允许特定的分子或离子出入。Ppt展示Agre等人发现通道蛋白的过程。

看了这则材料，你有什么想法？

Ppt展示通道蛋白运输物质的特点。

提问：你认为通道蛋白是否需要消耗能量？属于被动运输还是主动运输？

流动镶嵌模型

磷脂双分子层为基本骨架，蛋白质镶、嵌或贯穿整个磷脂双分子层。

翻到教材P74页，自主阅读。

通道蛋白是一类跨越细胞膜双分子层的蛋白质,允许大小适宜的水分子和带电离子通过。分为水通道蛋白和离子通道蛋白两类。

具有选择性。

学生自主阅读，交流讨论

用数据展示科学事实，提出质疑，激发学生学习的兴趣。

自主阅读，找寻答案

培养学生的阅读、获取信息的能力。

拓展阅读，通道蛋白发现历程

加强学生推测，假说，猜想，需要依靠实验、推理等证据才具备说服力的意识。

对比分析，建构新知

不消耗能量。

被动运输

培养学生总结归纳，对比分析的能力，建构新知。

讲解：通道蛋白是一类跨越细胞膜双分子层的蛋白质，它所介导的被动运输不需要溶质分子与其结合，而是横跨膜形成亲水通道，允许大小适宜的分子和带电离子通过。因此，通道蛋白运输不消耗能量，而是需要细胞内外的一些理化因子激活通道，属于协助扩散。

载体蛋白、通道蛋白有什么异同？

板书：两种蛋白质的比较项目

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通道蛋白

载体蛋白

学生自主完成表格，并发言。

不同点

是否耗能

转运速率

激活问题

共同点

介绍近几年年诺贝尔化学奖

知识拓展，通道蛋白的发展前景

Ppt展示近30年诺贝尔化学奖涉及生物领域的内容及比例。提问：如何看待诺贝尔化学奖屡屡授予生物学领域的科学家”这一现象

拓展通道蛋白与人类疾病以及其发展前景。

学生交流讨论，回答问题。

培养学生交流讨论的能力。

鼓励学生努力学习，探索未知，为学生今后的职业规划，提供一条可供参考的路径。

巩固学生学习的知识

小结，习题巩固

Ppt展示练习题

学生边看边答，教师点评