《生物膜的流动镶嵌模型》
人教版生物必修1教材 第4章第2节 授课年级：高一
作者姓名：黄莉英
作者单位：东莞市光明中学
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《生物膜的流动镶嵌模型》教学设计
摘要：在生物膜的流动镶嵌模型一节教学中，为学生提供一条主线，成分-结构-功能，通过探究历程顺序的资料分析，让学生参与其中，并动手制作，感受科学家探究过程的艰辛，并利用动画的形式展示生物膜的流动镶嵌模型，展示生物膜的动态美，加深学生对生物膜流动镶嵌模型结构和功能的理解。
教材分析
本节以较多的篇幅介绍了对生物膜结构的探索历程，安排了学生思考与讨论的同时，还让学生动手构建模型，让学生在认识细胞膜结构的同时，了解这些知识的来龙去脉，认识到可以通过对现象的推理分析提出假说，但是假说仍然需要观察和实验来验证。随着技术手段的改进研究不断发现新的证据，原有的观点或理论还会不断得到修正和完善，并归纳总结出生物膜模型建构的基本方法。此外，本节重点是理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型，并且学会运用该模型解释一些相应的生理现象。
二、学情分析
教学要求学生提前预习本节内容。学生一方面对流动镶嵌模型的构建过程和基本内容要有一定了解，另一方面对于模型构建中的逻辑推理技术进步的作用科学家提出假说的思维方法结构与功能相适应的观点认识上还比较模糊，需要教师进行梳理提炼。此外学生对流动镶嵌模的流动美和镶嵌美还缺乏感受，可以通过动画、画图和动手制作从而加以凸显。
教学目标
1. 知识方面。课程标准中与本节内容有关的具体内容标准是“简述细胞膜系统的结构和功能”。这项要求包括两层含义：一是简述细胞的生物膜系统的概念和功能，二是简述生物膜的结构。因此本节在知识方面的教学目标可定为“简述生物膜的结构”。
2. 能力方面。本节内容以细胞膜分子结构的探究历程为主线，学生动脑并动手分析实验现象得出实验结论并构建模型为重点，让学生们从中体验科学的实验思想和实验方法。因此本节在能力方面的教学目标可定为“尝试提出问题作出假设”。
3. 情感态度与价值观方面。本节教材介绍了人类探究生物膜结构的过程和方法，可以加深学生对科学的历史和本质的认识，特别是这些内容中所体现的结构和功能相统一、技术手段的进步、促进科学的发展等观点对于学生的情感态度与价值观领域的发展有重要价值。因此本节在情感态度与价值观方面的教学目标可定为“探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用；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”。
四、设计思路
对于本节课中科学史的介绍，主要通过三个中心问题展开活动：
1.细胞膜的组成成分是什么？（欧文顿的实验和推论）
2.脂质、蛋白质和多糖在生物膜上如何分布？
3.有哪些证据可以证明细胞膜中的物质是不断运动？
4.学生自主学习，简述生物膜的流动镶嵌模型基本内容。
五、教学策略
本节课采用了提问式教学、合作交流式、开放式教学等教学策略。
六、教学过程
教学内容
教师活动
学生活动
设计意图
【引入】
2分钟
多媒体展示细胞的外排和内吞作用以及吞噬细胞的吞噬作用的几张图片
观察图片，思考细胞的这些生理过程其实是细胞的哪个结构在变形？
如果你去探究生物膜，你想探究有关细胞膜的哪些问题呢？
激发学生探究生物膜的物质组成和结构特点的热情。
一、
对
生
物
膜
结
构
的
探
索
历
程
活动一、探究生物膜的成分
3分钟
资料1. 19世纪末,欧文顿用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不一样:凡是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人细胞
学生推论:细胞膜是由
脂质组成的
引导学生体会科学家探索的艰辛，培养学生迎难而上的学习态度
资料2. 科学家发现细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。
实验证据：20世纪初，科学家第一次将哺乳动物的红细胞的细胞膜分离出来，化学分析表明，膜的主要成分是 和
，(在此外需补充说明:细胞膜
主要有脂质和蛋白质组成,还含有少量的糖类等物质)
学生回答：组成生物膜的物质还有蛋白质
回忆和巩固第三章第一节的知识点：细胞膜的组成成分
活动二、探究生物膜的磷脂和蛋白质是如何排列的
10分钟
资料3：1917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。
展示磷脂图片
学生阅读教材66页，理解磷脂的结构和特点，让学生动手用纸剪出“磷脂”
提高学生动手操作能力，并且加深对磷脂分子的理解。
资料3：两位科学分离纯化了红细胞，从一定数量的红细胞中抽提脂类，按Langmuir的方法进行展层，并比较展层后的脂单层的面积和根据体积所推算的总面积，发现提取的脂铺展后所测的面积同实际测量的红细胞的表面积之比为（1.8～2.2）∶1，约为两倍。
思考：若将红细胞换成人的口腔上皮细胞，提取的脂类展开后所测面积同实际表面积之比等于、大于还是小于两倍呢？为什么？
假如你是当时的科学家，当你做实验时发现单分子的磷脂分子正好是红细胞的两倍时，大胆地展开你的想象力，你能做出什么假说？?
那这两层磷脂分子在细胞中又是怎样排布的呢？再分小组讨论、利用你手中的模型摆出来吧。?
细胞膜中的磷脂是两层的
如果换成口腔上皮细胞，应该是大于两倍。
分组讨论，共可有六种排布方式，并提出细胞膜应两面都处于水环境中，所以讨论得到正确的排布方式。?
学生小组合作一起排列之前剪好的“磷脂”分子
通过小组合作，组内成员取长补短，协调一致，充分结合磷脂分子的特性绘制相关示意图，在学到知识的同时，培养了合作意识和团队精神
活动三、对生物膜结构的探索——脂质和蛋白质的排布方式(一)
3分钟
资料4：罗伯特森实验：1959年，用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗—明—暗三层结构，厚约7.5 nm，它由厚约3.5 nm的双层脂质分子和内外表面各为厚约2 nm的蛋白质构成。?
提出假说：连续的脂质双分子层组成膜的主体，磷脂的非极性端朝向膜内侧，极性端朝向膜外两侧，蛋白质以单层肽链的厚度，通过静电作用与磷脂极性端相结合，从而形成蛋白质—磷脂—蛋白质的三层结构，称之为单位膜。
提出假说：“三明治模型”
学生自主学习资料4，对假说提出质疑，如果细胞膜的静态的，那它如何完成众多复杂的生理活动呢？例如变形虫的运动、分泌蛋白的分泌过程以及精卵结合等等过程。
培养学生认同技术手段对知识的支持，同时还具有大胆质疑的精神，结合已有的知识基础，敢于提出问题。
活动三、对生物膜结构的探索——脂质和蛋白质的排布方式(二)
8分钟
资料5：免疫荧光技术细胞融合实验
实验：人鼠细胞融合
1.该实验的现象是什么？
2.实验结论是什么？
3.膜分子是静止的，还是运动的？
大胆质疑：罗伯特森把生物膜描述为静态的统一结构，请结合结构与功能相适应的角度说说你的想法。
学生回答问题
证明细胞膜上的物质是可以运动的
二、流
动 镶
嵌 模
型 的
基 本
内 容
5分钟
生物膜的流动镶嵌模型基本内容总结：
生物膜的基本支架是什么？
蛋白质分子有哪几种存在形态？
生物膜的结构特点和功能特点
学生齐读课本68页第一段。观看流动镶嵌模型动画
突出本节的重点，加强学生的记忆和理解。
小结与
习题巩
固
9分钟
师生合作一起绘制生物膜的概念图
骨架 能运动 结构特点
细胞膜 成分
大多数能运动 功能特点
位置
有人说真实教学总是有遗憾的，在这节课中，还有些实际问题没有解决得那么透彻，比如罗伯特森实验学生不能直观地走进去，对于得出的推论为什么是蛋白质—磷脂—蛋白质，而不是磷脂—蛋白质—磷脂存有一些疑问，当然这也和现在大多数的高中学校的实验设备有很大关系，希望这也是督促学生努力求知的一个动力，不断学习，尽可能地解决问题。
课件18张PPT。授课教师：黄莉英
邮箱：15331304@qq.com
工作单位：东莞市光明中学第二节 生物膜的流动镶嵌模型学习目标1.通过分析科学家建立生物膜型的过程，
阐述科学发展的一般规律2.简述生物膜流动镶嵌模型的基本内容，理解生物膜
的结构特点，建立结构与功能相适应的观点学习重点流动镶嵌模型的基本内容。学习难点在探讨生物膜过程中建立结构与功能相适应的观点一、对生物膜结构的探索历程让我们跟随科学家一同去探索1、对生物膜成分的探索——脂质 19世纪末 1895年
欧文顿(E.Overton）资料1实验：
细胞膜对不同物质的
通透性是不一样的：
溶于脂质的物质比不溶
于脂质的物质更容易
通过细胞膜。
假说：
膜是由脂质组成的2、对生物膜成分的探索——蛋白质资料2时间：20世纪初
实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，然后进行化学分析。化学分析表明：
膜的主要成分是脂质和蛋白质
组成膜的脂质中磷脂含量最多
脂质分子与蛋白质在膜中如何排列?
时间:1925年
人物:荷兰科学家Gorter和Grendel
实验:两位科学家抽提红细胞膜中的脂类，在水面形成单分子层，测得总面积是红细胞膜面积的2倍。
提出假说:细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层3、对生物膜结构的探索——磷脂双分子层4.对生物膜结构的探索——脂质和蛋白质的排布方式(一) 时间：1959年 人物：罗伯特森 实验：用超薄切片技术获得了清晰的细胞照片，显示 暗—明—暗三层结构提出假说：（三明治模型）三明治模型1.蛋白质在膜中分布的对称性
2.静态结构要点：5.对生物膜结构的探索—脂质和蛋白质的排布方式（二）
时间： 1970年
人物： Frye和Edidin
实验：人-鼠细胞融合实验荧光标记
蛋白质提出假说：细胞膜具有一定的流动性。 1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了流动镶嵌模型。生物膜结构的探究历程（总结） 多种物质对膜通透性实验对红细胞膜化学分析红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面积的两倍电镜下膜呈“暗—亮—暗”三层结构人、鼠细胞融合实验新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型1972，桑格和尼克森1970年1959年，
罗伯特森1925年，
两位荷兰
科学家20世纪初19世纪末
欧文顿流动镶嵌模型基本支架具有流动性有的横跨整个磷脂双分子层生物膜大多数可以运动生物膜具有的结构特点: 磷脂双分子层蛋白质分子部分镶在磷脂双分子层表面部分或全部嵌入磷脂双分子层中流动性成分成分生物膜具有的结构特点: 选择透过性1．构成细胞膜的主要物质是（ ）
A糖类、脂类、蛋白质 B磷脂、蛋白质
C核酸和蛋白质 D多糖和蛋白质 2．关于细胞膜性质的说法错误的是 ( )
A．具有流动性和选择透过性
B．蛋白质均匀分布于磷脂双分子层上
C．脂类小分子易于自由扩散通过
D．磷脂双分子层内外表面都亲水课堂练习BB 3．一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小而面积增大，其决定因素是细胞膜的 ( ) A．结构特点具有流动性 B．选择透过性
C．专一性 D．具有运输物质的功能 4．下面关于细胞膜表面糖蛋白的叙述中，错误的是：（ ）
Ａ．糖蛋白是由蛋白质与多糖相结合形成的
Ｂ．鼻黏膜的糖蛋白有保护和润滑作用
Ｃ．血红细胞表面的糖蛋白有保护作用
Ｄ．糖蛋白是构成细胞膜的基本支架AD6、研究中发现，把用发射性同位素3H标记的氨基酸注入胰岛细胞中，结果会在细胞外检测到含放射性元素的蛋白质，蛋白质是以________ 的形式释放到细胞外的，这一事实证明了细胞膜具有___________ 的结构特点。囊泡流动性2、异体器官的移植手术往往很难成功。最大的障碍就是 异体细胞间的排斥，这主要是由于细胞膜具有识别作用。这种生理功能的结构基础是
A细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成
B细胞膜表面有糖蛋白
C细胞膜具有一定的流动性
D细胞膜具有选择透过性B谢谢指导！
