第四章第二节生物膜的流动镶嵌模型

1、第四章第2节生物膜的流动镶嵌模型(1课时)一、学习内容分析本节隶属第四章，第四章是在第三章细胞基本结构的基础上提出的， 在认识细胞结构的基础上学生自然想知道细胞是如何获得物质和能量的，这就是 第四第五章的内容。第四章共有三节。第一节主要从实验实例和生活实例来说明 细胞膜是选择透过性膜。这种膜的特性与结构有关，所以第二节内容是学习生物 膜的结构。生物膜的结构又是解释第三节内容“物质跨膜运输的方式”的基础。这 三节内容的内在联系是：现象-结构功能。由此可见，本节生物膜的流动镶 嵌模型在第四章中起着承上启下的作用，并体现出了结构与功能相适应的观点。 同时本节内容和前面的第二章中的“化合物”和第三章中

2、的“细胞膜”、“生物膜系统” 等内容又有一定的联系。二、学习者分析学生通过前面章节的学习，对细胞膜有了一定的了解。因此本节从膜的功能引入，既是对前面所学知识的复习又是对功能和结构相统一观点的进一步证实，引入自然。三、教学目标()知识目标(1) 知道生物膜流动镶嵌模型的基本内容(2) 理解科学家探索生物膜结构的科学史，阐述科学发展的一般规律(3) 尝试利用废旧物制作生物膜模型(4) 举例说明生物膜具有流动性的结构特点二、能力目标(1) 分析解读科学家探索生物膜的科学史，尝试提出问题，作出假设。(2) 通过观察、讨论、推测和画图，体验科学探究建构生物膜模型的过程(三)情感态度与价值观(1 )生物膜

3、结构的研究是立足于生物膜所具有的功能特点上展开的，树立生物 结构与功能相适应的生物学观点。'i;(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，需要严谨的推理和大胆想象能力，并通过实验进一步验证。，a(3) 认识到技术的发展在科学研究中的作用，体验科学研究的方法，科学研究中传承、发展及艰辛的历程教学重难点()重点(1) 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(二)难点(1 )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。(2) 生物膜的空间立体结构(3) 生物膜的流动性特点五、教学过程：【课前准备】1. 由于本节内容时间上跨度比较大，

4、而且提到的一些实验技术和手段又比较陌 生，所以课前要教师要精心准备大量图片和课件。按照时间顺序和学生的认知规 律合理组织，让学生能较快建立对科学史的理解。2.4位同学一个鸡蛋【情景创设】教师：同学们，通过对细胞结构的学习，我们想制作细胞的三维结构模型，在选 择细胞膜的材料时我们遇到了难题，塑料袋、普通布和弹力布，我们该选择哪种 呢？ 学生：细胞膜是选择透过性膜，有些物质能通过，有些物质不能通过，所以塑料 袋不合适。普通布没有弹性，而我们在质壁分离与复原实验中我们发现生物膜是 有弹性的，所以我们选择弹力布。教师组织学生用手指触摸卵黄膜，亲身感受细胞膜的存在和弹性。教师：细胞膜究竟有什么样的结构决

5、定了它能具有选择透过性，能有弹性呢？ 引出课题：第二节生物膜的流动镶嵌模型【师生互动】1. 对生物膜结构的探索历程为什么生物膜能控制物质的进出呢？这与生物膜的结构有什么关系呢?科学家就是带着这样的疑问，开始了对生物膜结构的探索。多媒体展示材料一 资料： 时间：19世纪末 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。教师:如果你是欧文顿看到这样的现象能帮助我们提炼出什么样的结论呢？ 学生:细胞膜的成分中有脂质成分。教师：同学们得出

6、的结论正好与欧文顿的结论一样。那么，你们的这个结论是根 据现象的推理还是通过对膜成分的提取和鉴定？学生：是从生理功能上入手，通过推理分析得出的。教师：那么在通过推理得出结论后还需要对膜的成分进行提取分离和鉴定呢？ 学生：有必要。只有通过鉴定才更准确。教师：那么为什么欧文顿一开始不对膜的成分进行鉴定呢？学生：当时的技术条件不能实现。教师：确实如此。由此可见技术对于科学研究的重要性。直到20世纪初，科学 家才能从哺乳动物成熟的红细胞中将膜分离出来。多媒体展示材料二资料二：你能推测出什么结论？ 说明细胞膜的成分除有脂质还有蛋白质。到此科学家已经知道了生物膜的主要成分是脂质和蛋白质，那么这些分子20世

7、纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞不但会 被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶（能专一地分解蛋白质的物质）分解。 教师 学生 教师是如何排列形成特定结构的生物膜的呢？多媒体展示材料三 资料三：1925年，两位荷兰科学家e.gorter和f.grendel作了丙酮抽提红细胞膜脂质实 验：将抽提出的脂质在空气一水界面上铺成单分子层，测得其分子所占的面积相 当于所用的红细胞表面积的2倍。教师：你能推测出什么结论？ 教师：细胞膜中的脂质为什么会排列为连续两层呢？又是如何排列的呢？细胞膜 中含量最丰富的是磷脂，磷脂分子的结构有亲水的头部和疏水性的尾部。学生脂质分子在细胞膜中是排列成

8、两排的。多媒体展示材料四：（磷脂分子和其在空气水界面上的分布情况）教师：利用已有的知识推理和想象，提出许多磷脂分子被搅动后在水溶液 中形成的稳定排布假说，并用画图来表达。展示学生小组活动结果，引导交流相互评价。（搅动后在水溶液中形成的稳定排布是形成双层脂分子的球形脂质体和形 成球状的微团）提问：1、由搅动后在水溶液中形成的双层脂分子的球形脂质体，内外都有 水环境，那么细胞膜内外是什么环境？2、如果把球型的脂质体展开为单分子层大家推测他们的面积比例是?学生通过讨论得到细胞膜中磷脂的排布方式:lin教师：那么其中的蛋白质分子是如何分布的呢？ 20世纪40年代，曾经有学者推测脂质两边覆盖着蛋白质。直

9、到20世纪50年代，电子显微镜诞生，科学家用 它来观察细胞膜。多媒体展示材料五 资料五1959年，j.d.robertsen根据电镜下观察到的细胞膜暗一亮一暗的三层结构， 大胆提出生物膜的模型：所有生物膜都由蛋白质脂质-蛋白质三层结构构成，并 且生物膜为静态的统一结构。指导学生根据资料来构建生物膜的结构图。教师：这样的模型特征与我们学过的生物学知识有矛盾的地方吗？ 组织小组讨论，得出结论。学生：细胞的膨胀和皱缩，植物细胞的植壁分离与复原，变形虫的运动，分泌蛋 白的形成和分泌，白细胞吞噬病菌等都说明细胞膜不是静态的。ill教师：很好。随着科技的进步科学家多生物膜的研究日益深入，发现蛋白质并不 是

10、全部平铺在脂质表面的，有的是镶嵌在脂质双分子层中的。指导学生修改细胞膜的结构图。展示材料六 资料六：1970年l.d.frye和h.edidin的人鼠细胞融合实验。教师：该实验表明什么？学生：这个实验说明组成生物膜的蛋白质是可以运动的。多媒体展示材料七 资料七：磷脂分子在不同温度下的运动情况（flash演示） 教师：资料说明了什么？六七两个资料共同说明了生物膜具有什么样的结构特 点？ 学生：说明磷脂分子也是可以运动的。说明生物膜具有一定的流动性。教师：1972年，桑格和尼克森提出的生物膜的流动镶嵌模型为大多数人所接受。多媒体展示材料八 流动镶嵌模型的基本内容 指导学生根据流动镶嵌模型的基本内容来完善生物膜的结构图。教师小结：1 .膜主要由蛋白质和脂质组成，还有少量多糖。2. 膜的基本支架：磷脂