生物膜流动镶嵌模型

《生物膜流动镶嵌模型》教学设计胜境中学李丽娟【教材分析】《生物膜的流动镶嵌模型》是人教版必修1第四章第二节内容，第一节《物质跨膜运输的实例》，第三节是《物质跨膜运输的方式》。第一节主要说明细胞膜的功能特点：选择透过性，细胞膜的功能是由其结构决定的，所以引出第二节膜的结构，清楚膜的结构是第三节《物质跨膜运输的方式》的基础。所以这一章节内容的内在联系就是结构-功能-结构。由此可见，《生物膜的流动镶嵌模型》在本章中起着承上启下的作用，有助于学生理解结构和功能相适应的观点。本节内容包括：1.科学家对生物膜结构的探索历程。利用科学史教育素材，通过引导学生分析科学家们的实验和结论，使学生切身感受科学的魅力，明白科学发现是个漫长的过程；科学家的观点需要不断修正、发展和完善；科学技术的进步对科学发展起到一定的促进作用。2、生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。学生展开想象力，通过制作模型等活动，构建生物膜的空间立体结构，理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型的基本要点容。【学情分析】通过前面的学习，学生对细胞膜已经有了很多的认识，如细胞膜是细胞的结构之一，细胞膜有哪些功能；鉴定活细胞和死细胞的原理是什么，如何用哺乳动物红细胞制备细胞膜；水分子依赖什么自由进出细胞；具膜的细胞器有哪些；生物膜系统在结构和功能上具有紧密联系等等。所以在这些知识基础上正确引导，学生自己分析总结，能更好的掌握本节内容。【教学目标】 1．知识目标①描述科学家对生物膜的探究历程。②简述生物膜流动镶嵌模型的基本内容。③ 举例说明生物膜具有流动性特点。 2.能力目标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，发展小组合作能力制作模型，构建细胞膜的空间立体结构。 3．情感目标 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。 【教学重点】1.对生物膜结构的探索历程2.流动镶嵌模型的基本内容。 【教学难点】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。 【教学方法】谈话法、探究法 【教具准备】多媒体课件、制作生物膜模型的相关材料【课时安排】1课时 【教学过程】教师活动学生活动设计说明学生观察老师的演示实验，煮熟的玉米被墨水染色，新鲜的玉米没有被染色，为什么？因为细胞膜具有选择透过性前面我们就已经很清楚细胞膜具有哪些功能？那么这些功能是由谁决定的呢？由膜的结构决定，即结构决定功能，功能体现结构，结构与功能是相适应的。那么生物膜的结构是怎样的呢？学生回顾并回答：煮熟的细胞膜失去活性学生讨论回答细胞膜的功能将细胞与外界环境分隔开；控制物质进出细胞；进行细胞间的信息交流。通过对知识的回顾，引出主题 有关生物膜结构的研究从100多年前就开始了，现在跟随老师带一起乘坐“时光机”进行一次长达100多年的科幻之旅，来看看科学家们是如何研究生物膜的结构，好同学们出发吧！现在大家阅读P65的最后两段资料。完成导学案第一部分非常好，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞通透性进行实验，发现凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的更容易通过细胞膜进入细胞。欧文顿提出：膜是由脂质组成的。他的这个结论是通过对现象推理分析还是通过对膜成分的提取和鉴定提出的呢？通过对实验现象推理分析和结合其他相关知识提出的观点，我们就把它叫做假说，既然是假说，就需要进行验证。通过阅读哪个同学来回答资料二的问题？总结，20世纪初，科学家第一次从哺乳动物红细胞中将膜分离出来，并通过分析鉴定得出膜的主要成分是脂质和蛋白质，在这个实验中还发现了少量的糖类，脂质里边含量较多的是磷脂。板书1：膜的主要成分是脂质和蛋白质。现在清楚了膜的主要成分，那这些成分在膜上是如何分布的呢？那我们就跟随科学家的脚步先从脂质分子在膜上的分布入手。现在老师先给大家引见一下磷脂分子的结构以及其性质。阅读与思考资料一：19世纪末……欧文顿得出了什么结论?他是依据什么得出的?结论得出后还有必要进行验证吗?资料二:20世纪初……科学家通过实验得出什么结论?该结论是否支持欧文顿的发现?资料三:1925年……科学家在实验中观察到什么现象?他们推测脂质分子在细胞膜中是怎样排列的?学生回答第一段资料的相关问题。推理分析。学生回答。通过阅读分析，明确膜的生物组成，以及尝试通过实验现象分析，提出假说。感受科学发展的过程。提高学生的阅读分析能力通过学生阅读分析资料一、二，教师总结，让学生明确膜的组成成分主要是脂质和蛋白质。 展示磷脂分子结构，像什么？磷脂分子包括两部分：亲水的头部和亲水的尾部。现在组长将老师给大家的磷脂分子分发给你们组的成员，每个同学拿到磷脂分子后思考，我要把这个磷脂分子放在空气-水的界面上，应该如何摆放？举起你们的手让老师看看。非常好，由于其头部具有亲水性，所以和水接触，尾部疏水，朝向空气。大家想想如果把你们手中的磷脂分子全部放在这个界面上，会是什么样呢？展示一个个磷脂分子分布于空气-水界面的动画。这个整齐的界面我们把他叫做磷脂单分子层。根据资料三我们清楚脂质在膜上是排列成连续的两层的，那么这两层是如何排列的呢？看老师手里的这张白纸我们就把他当作是膜的一段，想想这段膜上的磷脂双分子层是如何分布的？各个小组进行讨论，把老师给大家的磷脂分子都拿出来，在桌子上拼拼看。我们请两个同学上黑板上来拼。非常好，请这两位同学给大家讲讲这样拼的原因。教师展示机体细胞生活的环境，细胞膜内外均是液体环境，根据磷脂分子结构特点，在膜上应该排列成连续的两层。脂质分子在膜上的分布已经弄清楚了，接下来该讨论蛋白质的分布情况了。现在大家阅读P66倒数第二自然段，资料四，罗伯特森认为蛋白质分子是如何分布的，根据屏幕上的问题进行阅读。非常好，随着生物技术的发展，回答资料三的问题学生回答每个学生举起磷脂分子。头部向下，尾部向上。学生活动，在一段膜上拼出脂质双分子层。两个学生在黑板上拼出脂质双分子层。学生回答由成分导入分布。展示磷脂分子结构，让学生明白为什么膜中的脂质分子在空气和水的界面铺展的单分子层是红细胞膜表面积的2倍。通过活动，让学生理解为什么脂质在膜上是双分子层。 20世纪50年代电子显微镜诞生了，罗伯特森借助电子显微镜观察细胞膜结构，他看到了暗-亮-暗的三层结构，他结合其他科学家的工作，大胆提出三层结构模型：所有的生物膜都有蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，并将其描述为静态、统一的结构。罗伯特森提出的三分层结构模型有哪些突出的特点。展示三分层结构模型电子照片和模型图。罗伯特森的三分层结构模型也是大胆提出的，也属于假说，也需要验证。怎么验证呢？看看用这种观点能否解释现实生活中的现象，大家看一下现实生活中一些与生物膜有密切联系的现象。展示白细胞吞噬病菌的过程图和变形虫的运动。这些现象是否与罗伯特森三分层结构相矛盾？即现实生活中的一些现象是罗伯特森三分层结构模型无法解释的。随着生物技术的发展，1970年，科学家们用荧光标记技术，又做了相关实验。用红色荧光标记人细胞膜表面上的蛋白质，绿色荧光标记鼠细胞膜上的蛋白质，将两个细胞融合成杂种细胞，注意观察，把杂种细胞放在37℃条件下经过40分钟，大家观察出现什么现象？这种现象说明什么？展示人鼠细胞融合动画。科学家通过更多的实验证明磷脂分子也是运动的，展示磷脂分子运动方式。生物膜的主要成分脂质和蛋白质是运动的，那么我们得出生物膜的结构特点：具有一定的流动性。现在我们一起来总结科学家对膜成分和结构各阶段的探索结果。阅读与思考：资料4：罗伯特森依据什么提出了生物模型？其主要内容是什么？该结构模型有哪些突出特点？学生回答静态的、统一的学生观看，讨论并回答：矛盾两种颜色的荧光分布均匀。说明蛋白质是运动的。观察思考19世纪末,欧文顿：让学生更清楚脂质双分子层分布的原因。引出对蛋白质分布的探讨罗伯特森的三分层结构模型找到罗伯特森所提出的三分层结构的不足。引出生物膜结构特点 活动：以小组为单位，根据已有事实，尝试提出一个生物膜模型。哪个组的同学愿意和大家分享你们组的成果呢？非常好，那我们来看看大家提出的模型和被大多数人认同的，由桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型有哪些异同，现在我们一起来学习生物膜流动镶嵌模型的基本内容。阅读P68。生物膜的基本骨架是：磷脂双分子层。蛋白质分子如何分布在磷脂双分子层上？在细胞膜外侧，还有少量的糖类，糖类和蛋白质结合成什么，具有什么作用？大家想想生物膜的结构模型是不是已经非常完美了？科学研究是无止境的，随着生物技术的发展，相信生物膜结构的研究将越来越完善。大家在课下可以通过网络、图书馆查找一些最新的有关生物膜结构的资料。（展示2003年膜通道的报道）那么大家想想科学家们历经100多年来研究生物膜结构，是什么一直引导着大家呢？除了技术的发展，科学家们坚持不懈的精神外，一直指导他们不断研究的是，结构决定功能，结构与功能相适应的观点。现在回到上课时的问题，三种材料，大家选择弹力布，看看你们选择依据是否正确。想想生活周围还有没有更好的材料可作为细胞膜，大家在课下找到合适的材料，尝试着做一个细胞的三维结构模型20世纪初：1925年：1959年，罗伯特森提出的模型：1970年，荧光标记技术证明：回顾各个阶段提出的结论。学生活动，在白纸上制作生物膜平面模型。将学生制作的生物膜模型贴在黑板上，学生讲解设计思路。学生阅读思考。回答问题。不是。学生回答。答案会很多。为学生活动，尝试提出生物膜模型奠定基础。自己思考制作生物膜模型了解生物膜模型的基本内容。科学发展指导观点。 ，当然老师看不到模型了不过没关系，大家把他拍下来，放到我给大家的信封里寄给我，好，今天的课就到这里，谢谢大家。（八）板书设计§2生物膜的流动镶嵌模型一、生物膜结构的探索过程二、流动镶嵌模型的基本内容1.     组成成分：磷脂、蛋白质、糖类2.     基本支架：磷脂双分子层3.     蛋白质分布：覆盖、镶嵌、贯穿4.     结构特点：具有一定的流动性5.     功能特点：选择透过性