《生物膜的流动镶嵌模型》教案

《生物膜的流动镶嵌模型》教案

周婷吴江市高级中学

1．设计思路：

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

中的“细胞膜”、“生物膜系统”等内容又有一定的联系。

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。

本节主要围绕科学家对生物膜结构的探索过程展开，最后总结得

到生物膜流动镶嵌模型。课中涉及5个实验，按照年代顺序展开，后

一个实验是对前一个实验的继承、补充和发展。因此本节课采用“引

导——观察分析实验现象——提出假说——实验验证再分析”的教学

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模式，层层深入下去；融合运用启发引导、观察讨论、对比归纳等方

法，并辅以多媒体手段。最后一边归纳总结一边自然引出流动镶嵌模

型，合乎逻辑，顺理成章。

2．教学目标

2.1知识与技能

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

2.2过程与方法

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

2.3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展开的，

树立生物结构与功能相适应的生物学观点。

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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。

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

3．教学重难点

3.1教学重点

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

3.2教学难点

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

4．教具准备

1.与生物膜结构探索过程相关的科学家图片以及实验图片

2.生物膜流动镶嵌模型的多媒体课件

3．实物（鸡蛋）

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5．课时安排

1课时

教学过程：

【课前准备】

1.由于本节内容时间上跨度比较大，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。

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教师：细胞膜究竟有什么样的结构决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

资料一：

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。

不能溶于脂质的

脂溶性物质

物质

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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:

20世纪初，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：你能推测出什么结论？

学生：说明细胞膜的成分除有脂质还有蛋白质。

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教师：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—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？

学生：脂质分子在细胞膜中是排列成两排的。

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。

亲水性的头部

疏水性的尾部

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）

空气

水

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。

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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：

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—亮—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。

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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。

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。

人细胞

摄氏度

融合37

40min

小鼠细胞

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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。

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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：磷脂双分子层（亲水头部朝外，疏水尾部朝内）

3．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，外侧的蛋白质分子与

糖类结合形成糖被。糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系，

体现了生物膜的不对称性。

4．膜的结构特点：具有流动性（磷脂和大部分的蛋白质分子都是可

以运动的）

评价与反馈：

1．生物膜的结构特点是，功能特点为

2．科学家在实验中发现：脂溶性的物质能优先通过细胞膜，并且细

胞膜能被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。这些事实说明，

组成细胞的物质中有

3．科学家用丙酮提取了细胞膜的脂质，并将它在空气与水的界面上

展开时发现，这个但分子层的面积正好是红细胞表面积的2倍，由此

可以认为

课堂小结

这节课我们重温了科学家探索细胞膜结构的历程，这是一个曲折

漫长的过程，这段历史也给了我们很多的启示，使我们加深了科学方

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法和和过程的理解。另一方面我们也学习了流动镶嵌模型的基本内

容，为我们学习下一节内容奠定了基础。

作业布置

结合生物膜的流动镶嵌模型，利用生活中的废弃物做一个细胞膜

的流动镶嵌模型。

课后拓展

生物膜的流动镶嵌模型是不是已经非常完善了呢？有没有什么

局限呢？还有其他被人们接受的新模型吗？请利用互联网搜索科学

家对生物膜研究的新进展情况，通过小组内部的组织和加工在班级中

进行交流。

板书设计

一、对生物膜结构的探索历程

1、欧文顿的实验：膜是由脂质构成的。

2、化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。

3、膜中的脂质分子排布成连续两层。

4、罗伯特森的“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层静态统一结构。

5、小鼠细胞和人细胞融合实验：细胞膜具有流动性。

6、桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。

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二、流动镶嵌模型的具体内容

1.内容

2.结构特点：流动性

3.功能特点：选择透过性

教后反思：