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1、第2节 生物膜的流动镶嵌模型教学目标1知识与技能（1） 简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容；（2） 举例说明生物膜具有的流动性特点；（3） 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。3情感、态度与价值观（1）认识结构与功能相应的辨证观点在生物膜结构探索历程所起的作用。（2）正确认识技术在科学研究中起的作用。教学重点1科学家对生物膜结构的探索历程。2生物膜流动镶嵌模型学说的基本内容。教学难点1对科学探究过程的分析，如何体现生物膜的结构与功能相统一。2生物膜流动性的空间立体结构及流动性特点。教具准备 生物膜
2、流动镶嵌模型的多媒体演示课件课时安排 1课时教学模式 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教学过程（一）情境创设教师：同学们，在第三章的尝试制作真核细胞的三维结构模型中，遇到过用什么材料做细胞膜的问题，现在有三种材料：塑料袋、普通布和弹力布，你会选用哪种材料呢？为什么？学生：细胞膜很薄，是系统的边界。学生：细胞膜是选择性透过膜，能够控制物质的进出，让一部分物质通过，其他物质不能通过。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缩，说明细胞膜具有一定的弹性。学生：塑料袋只能满足作为系统边界的要求，普通布能够满足系统的边界和让一部分物质透过的要求
3、，而弹力布能够较好地满足前面提到的三项功能的要求。教师：也就是说弹力布较适合制作细胞膜。依据是利用体现了细胞膜的功能，这体现了什么样的生物学思想呢？学生：教师：生物体结构和功能相适应。实际上，弹力布也不能完全代替细胞膜。要找到更好的材料，我们只有对细胞膜的结构有更深的认识。（二）师生互动1、对生物膜结构的探索历程教师：从物质跨膜运输的实例可以看出，生物膜对物质进出细胞是有选择性的。为什么是选择性的？这与生物膜的结构有什么关系？科学家当年正是怀着对这种现象的疑问，开始了对生物膜结构的孜孜以求的探索，走过了一条曲折的道路，直到今天仍有许多科学家在继续进行深入的研究。让我们一起重温一下这段历史，会让
4、大家对科学过程和本质的理解有所启发。教师：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结构？（提示学生，引导他们明白在当时的实验技术条件下）学生：可以从某种现象或功能入手，去进行推测。教师：对，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。下面，我们就沿着科学家的足迹，和他们一起来探究这个问题。问题（1）： 要弄清楚一种物质或物体的结构，首先要弄清其组成成分。那么，细胞膜的组成成分是什么呢？呈现材料：1895年，欧文顿(E.Overton)选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的实验。发现：凡是可溶于脂质的物质，比不溶于
5、脂质的物质更容易穿过细胞膜。教师：依据欧文顿所观察到的实验现象，你们能得出什么结论？学生：提出假说：细胞膜是由脂质构成的。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：是的,这说明技术对科学研究的重要作用,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，化学分析表明，膜的主要成分的确是脂质和蛋白质。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。问题（2）
6、：清楚了膜的化学组成后,就要探究这些物质是如何组成膜的了。磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。 教师：大家分组讨论，画出下面两种情况下磷脂的分布情况：在空气-水界面上； 完全浸没在水中学生：小组代表上黑板演示教师引导得出假设需要实验验证，提供科学家曾经做过的实验。呈现材料：1925年，荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel对血影的研究，他们用丙酮提取细胞膜中的脂质，在空气水界面铺成单分子层，聚拢后测得的总面积约是红细胞表面积的2倍。教师：这个实验事实上证明了生物膜的磷脂分子的排布是哪一种？学生：磷脂分子是两层的。教师：很好,科学家也
7、正是因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍,才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一假说。说明你们也具有一定的科学思维能力了。假说的提出不仅需要有实验的基础，同时还需要有严谨的推理和大胆的想象力 问题（3）：细胞膜中磷脂分子的排布已经清楚了,蛋白质和磷脂的位置关系又是怎样的呢？呈现材料：J.Danielli和H.Davson的三明治模型1935年发现质膜的表面张力比油水界面的张力低得多，推测膜中有蛋白质。提出假说：提出了“蛋白质脂类蛋白质”的三明治模型。这一模型影响达20年之久。1959年，J.D.Robertson发展了三明治模型，提出了单位膜模型，并大胆地推断所有的生物膜都有蛋白质脂质
8、蛋白质的单位膜构成，这一模型的导电镜观察结果的支持。电镜下的细胞膜呈现了暗亮暗三层结构。如下图所示：但是他将生物膜描述为静态的结构，与膜功能的多样性相矛盾。这一点很快又被新的技术手段下的实验所否定。问题（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、分泌蛋白的合成与运输、植物细胞的质壁分离的动画，让学生从感性上认识膜不是静态的。呈现材料：1970年，Frye和Edidin的人鼠细胞融合实验融合后的细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。将细胞放在37培养40分钟后，两种颜色的荧光均匀分布。提出假说：细胞膜具有流动性。教师：很好，在继承前人的结论基础上，结合新的观察和实
9、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）根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，在单位膜模型的基础上提出流动镶嵌模型为大多数人所接受。2流动镶嵌模型的基本内容（1）磷脂双分子层构成了膜的基本支架。这个支架不是静止的，具有流动性。（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。体现了膜结构内外的不对称性。（3）在细胞膜的外表，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。糖被与细胞识别、细胞间的信息交流等有密切联系。（4）大多数的蛋白
10、质是可以运动的，也体现了膜的流动性。3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：科学研究在一定程度上依赖于科学技术。学生：科学发现的过程是一个长期的过程，需要许多人共同的辛勤工作。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。学生：科学家的观点并不全是真理，还必须通过实验验证；科学学说不是一成不变的，需要不断完善。教师总结：人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的认识将更加细致入微，流动镶嵌模型将不断完善和发展。课堂小结这
11、节课我们学习了科学家探索细胞膜结构的历程，这是一个在继承中不断验证、修正和完善发展的过程，使我们加深了对科学过程和方法的理解。另外我们也重点学习了生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍接受认同的，能较好地解释细胞膜的各种功能。理解和掌握流动镶嵌模型的基本内容，对于我们更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很大的帮助。课后反思本堂课的教学设计，以问题为纽带，让学生以探索者、研究者的身份投入学习的。学生通过思考与讨论，亲身体验科学是一个不断发展的动态过程；在科学领域没有终极真理，质疑和争论不仅是正常的，而且能促进科学的进步。通过多媒体的辅助活跃了课堂气氛。将一些本来不太好理解的问题简单化，取得了较好的效果，也得到了学生的认可。这节课让我深深感到：要转变教学观念与教学模式，真正地让学生的主体性得到充分发挥，在教师的诱导下，能够独立地完成学习任务。让学生真正地“动”起来。5