生物膜的流动镶嵌模型教学案

第2节“生物膜的流动镶嵌模型”的教学设计

吴江市芦墟中学马育国牛军锐

1【设计思想】

1.1突出科学史的教育。科学史的教学是在新教材中特别强调和突出的，在旧教材中涉及不多，要教好不容易。备课过程老师要细致策划如何有效地引导学生分析不同时期不同科学家的实验及假说，评价他们的贡献；要能通过一连串的环环相扣的问题来引导学生思维，要让学生感到身临其境，仿佛自己就是那个科学家在思考研究；最后让学生从中总结出科学发现的一般规律。

1.2 生物膜结构模型的构建是本节要突破的一个难点问题。本节课中，利用蛋白质分子和磷脂分子的特点，让学生根据科学家的实验现象自己来构建磷脂分子的排列方式、蛋白质与磷脂的组合方式，这样让学生不但形象、直观的了解了模型构建的过程、也让他们置身其中、探索奥妙并体验了成功的喜悦。对于本节课的另一难点---细胞膜的流动性特点通过多媒体课件突破，通过幻灯片放映各个科学家研究的图片、动画，增强了这些内容的立体感、丰富了教学内容、使学生在乐趣中学、在轻松中学，学的有效。

2【教学三维目标】

1．知识与技能

1）简述生物膜流动镶嵌模型的基本内容

2）举例说明生物膜具有流动性的特点。

3）尝试利用废旧物制作生物膜模型

4）通过分析科学家建立生物膜模型的过程，阐述科学发现的一般规律。

2．过程与方法

1）通过分析科学家建立生物膜模型的过程，尝试提出问题，做出假设。

2）发挥空间想象力，通过制作模型，尝试构建细胞膜的空间立体结构。

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开展的，树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点。

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）正确认识技术在科学研究中所起的作用

3.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

4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．生物膜的流动性特点

5.教具准备：1．与生物膜结构探索过程相关的科学家图片及其实验图片资料 2．磷脂分子、蛋白质分子模型，生物膜流动镶嵌模型的多媒体课件

6.教学过程

6.1 教学导入过程，创设问题情景

创设问题：细胞膜是由哪些成份构成的？生物膜对物质进出为什么具有选择性呢？根据结构和功能相适应的特点，科学家又是怎样确定生物膜的呢？

设计意图：通过设计的问题，使学生通过回忆已熟知的知识，激起探究新问题欲望----科学家是如何研究生物膜的。

6.2 互动探究过程，拨开知识迷雾

6.2.1 分析资料，进行科学探究和讨论交流，体验生物膜结构的探索历程

教师：人们对事物的认识是有一个过程的，科学家当年正是怀着对物质跨膜运输现象产生的疑问，开始了对生物膜结构的孜孜以求地探索，历经了一百多年时间，走过了一条曲折的道路，直到现在仍有许多科学家在继续深入研究。下面让我们一起重温这段历史，和科学家一起探究生物膜的结构。限于当时的技术条件，人们还不能亲眼看到生物膜，无法想像它的结构是什么样的，只知道物质的跨膜运输具有选择性，那么，我们通过什么办法进行第一步的探究呢？

当时科学家就是从生理功能入手来进行探究实验的，假设我们就是那个时代的科学家，我们和欧文顿他们一起进行了如下实验，，那么你根据实验的现象会提出什么样的理论模型呢？

板书：一、生物膜的探究历程

板书：1．从细胞膜功能入手的科学探究

多媒体展示：[小资料1]细胞膜的通透性实验：

1895年科学家Overton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质易透过细胞膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。这一事实说明了什么？

[小资料2]细胞膜提取分离和成分分析实验

20世纪初，随着科学技术的发展，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。你从该实验中能得出什么结论？

学生活动：讨论回答下列问题：

①资料1的实验现象是什么？②根据资料1和资料2的实验现象，你能提出细胞膜是由哪些化学成分构成吗？

教师：同学们和欧文顿一样聪明，推测出膜由脂质组成的。资料1和资料2的实验中我们得出，膜的主要成分是脂质和蛋白质，并且知道技术的发展对科学研究具有重要作用。那么，脂质在细胞膜中是如何排布的呢？

板书 2.单位膜模型的提出

多媒体：[小资料3]两位荷兰科学家戈特和格伦德对血影的研究1925年，荷兰科学家 E. Gorter & F. Grendel ，将红细胞膜的磷脂分子抽提出来，在空气/水界面上排成单分子层. 测得脂质展开的单分子层面积恰为红细胞表面积的二倍。

学生讨论：①该实验的结论是什么？细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层

②细胞膜中的脂质为什么会排列为连续的两层呢？

多媒体：[小资料4]1917年欧文·朗缪尔将提取的膜质铺展在水盘的水面上，发现脂在水面上形成一薄层，单脂层亲水的头朝向水面，疏水的尾背离水面。于是他提出：磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，结构既有疏水基团（尾部），又有亲水基团（头部）。因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。这样磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层。

教师：下面请大家分组讨论，利用手中的磷脂分子模型摆出下面两种情况下磷脂的分布情况①在空气-水界面上②完全浸没在水中 ③生物膜的磷脂分子是怎样组成双磷脂分子层的？

学生活动：小组讨论交流，练习本上绘制磷脂分子的排布图，小组代表发表小组讨论结果，实物投影演示部分同学的成果。

教师：生物膜的内外两侧都有水溶液，那么，生物膜中的双层磷脂分子的排布到底应该是哪一种呢？

学生思考、板画或本子上画得出一致答案：

教师：上面的学习我们已经知道，生物膜中还有蛋白质等，那么，蛋白质和磷脂的位置关系又是如何的呢？

多媒体展示[小资料5] 罗伯特森的“三明治”结构模型

时间：1959年

科学家：罗伯特森（J.D.Robertsen ）

实验：罗伯特森用超薄切片技术在电镜下观察

到细胞膜，获得了清晰的细胞膜电镜照片，看

到了暗－亮－暗的三层结构。

（补充小知识：蛋白质：电子密度高，显黑色

发暗 磷脂分子：电子密度低，发亮）

学生讨论问题：①根据实验结果你能提出什么假说？

教师：我们和罗伯特森一样，做出了生物膜是由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构组成的，并且罗伯特森把生物膜描述成静态的统一结构。那么，就我们现有的知识，大家思考讨论生物膜的“三明治”模型有没有不足之处呢？

学生讨论：变形虫的摄食过程，人体白细胞吞噬病原体的过程，细胞的生长等 教师：大家的例子很好，那么，蛋白质和脂质到底是怎样分布的呢？随着新技术手段不断运用于生物膜的研究，科学家做了如下实验。

板书 3.新技术带来新模型----流动镶嵌模型

[小资料6] 免疫荧光技术细胞融合实验

实验：1970年，弗雷(Frye)和埃迪登(Edidin)将人和鼠的细胞膜用不同荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂种细胞一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。

学生讨论并回答问题：①本实验的现象是什么？

②实验结论是什么？ 人细胞鼠细胞 370

C 诱导 融合 荧 蛋白质 40分钟后