教学主题
生物膜的流动镶嵌模型
一、教材分析
该节内容主要包括科学家对生物膜结构的探索
( http: / / www.21cnjy.com"
\o
"欢迎登陆21世纪教育网 )历程和生物膜的流动镶嵌模型的基本内容两部分。本节内容与第一节有关生物膜对物质的进出控制具有选择性等知识有一定联系，并为第三节学习“物质跨膜运输的方式”作了知识储备，三节的内在关系是功能-结构-功能。由此可见，这节安排很巧妙，对整个章节的知识起到了承上启下的作用，通过学习有助于学生逐步建立结构与功能相适应的观点，并培养学生生物学基本科学研究的素养。
二、学生分析
了解自己的学生是展开教学的基础。我的授课对
( http: / / www.21cnjy.com"
\o
"欢迎登陆21世纪教育网 )象是高中一年级的学生。他们已经具备了一定的观察、想象和抽象思维能力，但还很不完善，而本节生物膜模型的建构过程较复杂且微观抽象，学生学习起来有一定难度。同时，我们也应知道他们已经学习了组成细胞的分子、细胞的基本结构，尤其是细胞膜作为最基本生命系统的边界等相关知识，为本节课的学习奠定了良好的基础。
三、教学目标
基于以上对教材内容和地位作用的分析，确定了
( http: / / www.21cnjy.com"
\o
"欢迎登陆21世纪教育网 )以下三维目标：知识目标是简述生物膜的结构。能力目标是通过体验生物膜模型建构的过程，培养学生根据实验现象提出问题并大胆作出假设以及分析推理和绘制生物图的能力；情感态度与价值观目标是使学生树立生物体结构与功能相适应的观点。
四、教学环境
□简易多媒体教学环境 □交互式多媒体教学环境 √网络多媒体环境教学环境 □移动学习 □其他
五、信息技术应用思路（突出三个方面：使用哪些技术？在哪些教学环节如何使用这些技术？使用这些技术的预期效果是？）200字
本节课的开课先出示变形虫的
( http: / / www.21cnjy.com"
\o
"欢迎登陆21世纪教育网 )运动视频，一方面提高学生的学习兴趣，一方面形成引导性的学习问题“膜的结构是如何的才可以出现这种现象？”。对于知识重点——模型的学习，利用了模型动画的形式出示让学生形成重点知识的印象，思考“模型的构成上有什么特点？”学生结合动画体会出蛋白质和磷脂分子的流动，得出结构特点，再通过前面知识的学习联系到结构和功能的关系，继而形成结构和功能相适应的观点。
六、教学流程设计（可加行）
教学环节
（如：导入、讲授、复习、训练、实验、研讨、探究、评价、建构）
教师活动
学生活动
信息技术支持（资源、方法、手段等）
导入
出示视频
观看
变形虫运动的视频
探究历程
出示动画及实验现象动画
观看后思考问题
欧文顿实验、人鼠细胞融合实验现象动画
探究过程
教师结合ppt出示考查探究历程的知识点
自学后结合ppt自测所学
ppt出示知识点相关表格
建构
出示流动镶嵌模型动画
观看，并总结模型构成，理解结构和功能相适应
流动镶嵌模型动画
七、教学特色（如为个性化教学所做的调整，为自主学习所做的支持、对学生能力的培养的设计，教与学方式的创新等）200字左右
导
入的设计师变形虫视频的观看，为在达
( http: / / www.21cnjy.com"
\o
"欢迎登陆21世纪教育网 )到提高学生学习兴趣的目的同时埋下一个本节课学习重点的伏笔——“什么样的膜结构才会出现这样的现象？”让学生清晰知
道本节课的学习重点并帮助下一步结构和功能相适应观点的形成。学生本节课的一个易忽视点——人鼠细胞融合的实验方法及现象的学习就用到了动画的形式突出荧
光标记的实验方法，加深学生对于现象的理解。最后对于模型基本内容的学习，结合模型动画的出示进行理解和总结，让抽象的知识形象化，学生更易建立结构和功
能相适应的科学观点。第2节
生物膜的流动镶嵌模型
●从容说课
通过对上一节的学习，学生已经明白了细胞膜不仅仅是半透膜，还是选择透过性膜，那这种选择性是如何实现的呢？则与细胞膜的结构有关，这一节就是要解决膜的结构是怎样的。本节主要包括了两大部分内容：1.科学家对细胞膜结构的探索历程。这是一个很好的科学史教育素材，通过引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论，宛如亲历科学家探索的历程，使学生切身感受科学的魅力，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论，更重要的是让学生加深对科学过程和方法的理解，明白科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作；科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，需要不断修正、发展和完善；科学发展与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展。2.细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容。在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍接受认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，学生必须展开想象力，在头脑中构建细胞膜的空间结构，理解和掌握流动镶嵌模型的基本要点，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。
本节课在教学设计上主要突出科学史的教育，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。老师备课过程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。科学史的教学必须抓住主线，言语简洁，不要赘述过多的枝节，否则学生容易混淆，把正确的观点给记错了。
细胞膜的流动镶嵌模型这个难点的解讲可以通过多媒体课件来突破，有顺序和层次地介绍。要求学生发挥空间想象力，在头脑中构建细胞膜的空间立体结构，理解各种成分是如何空间分布的。另外这部分内容与前面所学的细胞膜的化学成分有密切联系，可以结合起来。这样学生可以更好地明白为什么说“细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质，少量是多糖”。总结时强调细胞膜在结构上的主要特点是具有流动性。
●三维目标
1.知识与技能
（1）简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。
（2）举例说明生物膜具有流动性特点。
（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，作出假设。
（2）发挥空间想象力，通过制作模型，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辩证观点。
（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。
●教学重点
1.科学家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。
●教学难点
1.对科学探究过程的分析，如何体现生物膜的结构与功能相统一。
2.生物膜的空间立体结构。
3.生物膜的流动性特点。
●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。
2.生物膜流动镶嵌模型的多媒体演示课件。
●课时安排
1课时
●教学过程
课前准备］
（1）由于本节课内容跳跃较快，需要在一节课时间内展示近两百年来人们对细胞膜认识的过程，而学生对这过程中所提及的实验及一些结论又比较陌生，所以课前老师要精心组织好相关图片，按时间顺序依次展示，给学生以感性的认识，让学生能较快建立对科学史的理解。
（2）准备生物流动镶嵌模型的多媒体演示课件，重点突破：①膜的空间立体结构，各种成分是如何排列的；②生物膜的流动性。
情境创设］
教师：同学们，在上一节课中，通过对几种物质跨膜运输的实例，我们明白了生物膜是一种半透膜，一些小分子可以自由通过，一些分子则不能自由通过，但细胞膜又不是纯物理意义上的半透膜，它是有生理活性的，能对一些离子和小分子进行选择性通过。所以生物膜更是一种选择透过性膜。那为什么会有选择性呢？生物膜是靠什么机制来对不同的物质进行选择的呢？这就跟细胞膜的结构有密切的关系，我们接下来学习生物膜的结构特点。
在前面我们制作真核细胞的三维结构模型中，当时也遇到过用什么材料做细胞膜的问题，很多组的同学都没有很好地解决。我们要从结构与功能相适应的角度分析，用什么材料做细胞膜，能更好地体现细胞膜的功能。首先，我们来总结一下我们已知的细胞膜的特点有哪些。
学生：细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边界。
学生：细胞膜是选择透过性膜，能够控制物质的进出，让一部分物质通过，其他物质不能通过。
学生：植物细胞质壁分离和复原的实验告诉我们，细胞能够在一定范围内胀大和缩小，说明细胞膜具有一定的弹性。
教师：很好，现在有三种材料：塑料袋、普通布和弹力布，用哪种更适合于体现细胞膜的功能呢？
学生：塑料袋只能满足作为系统边界的要求，普通布能够满足系统的边界和让一部分物质透过这两项功能的要求，只有弹力布能够满足前面提到的三项功能的要求。
教师：那也就是说弹力布较适合制作细胞膜，大家再调动已有的知识和生活经验，你还能想出更好的材料做细胞膜吗？要找到更好的材料，我们还需要对细胞膜的结构有更深的认识。
师生互动］
1.对生物膜结构的探索历程
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。让我们一起重温一下这段历史，会让大家对科学过程和本质的理解有所启发。
问题（1）：一种物质或物体的结构，实际上是指其组成成分之间的组合形式。要弄清一种物质或物体的结构，首先要弄清其组成成分。那么，细胞膜的组成成分是什么呢？
展示材料①：欧文顿及其实验相关的图片
时间：19世纪末
1895年
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。
提出假说：膜是由脂质组成的。
图4－2－1
教师：大家看，最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析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，通过对现象的推理分析的。
教师：欧文顿的分析假说是如何提出的呢？
学生：根据他的实验结果，通过严谨的推理得出来的：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：那在推理分析得出结论之后，还有没有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？
学生：有必要，通过鉴定能更准确地说明问题。
教师：那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢：
学生：当时的技术不能实现。
教师：是的，这说明技术对科学研究的重要作用，直至20世纪初，科学家才能第一次将细胞膜从哺乳动物红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分的确是脂质和蛋白质。从而以实验说明了欧文顿的假说是成立的。也就是说假说是在实验与观察的基础上提出来的，同时又需要更进一步的实验来证明。
问题（2）：清楚了膜的化学组成后，接下来就要探索这些物质是如何组成膜的了。
朗缪尔Irving
Langmuir在水盘中展开的是磷脂分子（如图4－2－2），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。
图4－2－2
图4－2－3
展示材料②：Gorter
和Grendel对血影的研究
时间：1925年
人物：荷兰科学家Gorter和Grendel
图4－2－4
实验：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。
教师：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？
学生：细胞膜中的磷脂是两层的。
教师：很好，科学家也正是因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一假说。说明你们也具有了一点科学家的思维能力了，假说的提出不仅需要有实验的基础，同时还需要有严谨的推理和大胆的想象力。
问题（3）：那蛋白质和磷脂的位置关系又是如何的呢？
展示材料③：J.
Danielli
＆
H.
Davson的三明治模型
时间：1935年
人物：J.
Danielli
＆
H.
Davson
实验：J.
Danielli
＆
H.
Davson
1935
发现质膜的表面张力比油—水界面的张力低得多，推测膜中含有蛋白质。
提出假说：提出了“蛋白质—脂类—蛋白质”的三明治模型。认为质膜由双层脂类分子及其内外表面附着的蛋白质构成的。1959年在上述基础上提出了修正模型。
展示材料④：罗伯特森的单位膜模型
时间：1959年
人物：J.
D.
Robertson罗伯特森
图4－2－5
图4－2－6
实验：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（如图4－2－6），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。他提出真核细胞与原核细胞具有相同的膜结构。单位膜模型的主要不足在于：把生物膜的结构描述成静止的、不变的，这显然与膜功能的多样性相矛盾。
单位膜结构模型继承了前人的有关“脂双层”和“蛋白质—脂类—蛋白质”三明治模型的结论，又成功地利用了先进的电子显微镜的观察结果作为证据。但是他将生物膜描述为静态的刚性的结构，这一点很快又被新的技术手段下的实验所否定。
问题（4）：有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？
展示材料⑤：荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验
时间：1970年
人物：Larry
Frye等
实验：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。
提出假说：细胞膜具有流动性。
质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。例如物质跨膜运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性密切相关。荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，成功地指出细胞膜具有流动性。
实际上，一些很简单的例子也能说明膜具有流动性，如我们初中学习的白细胞会吞噬细菌就是一个很好的例子。大家再想想类似的还有什么例子？
学生：变形虫的变形运动。
学生：植物细胞的质壁分离。
学生：动物细胞吸水膨胀和失水皱缩。
教师：很好，在继承前人的结论基础上，结合新的观察和实验证据，又有科学家提出一些关于生物膜的分子结构模型。其中1972年桑格（S.
J.
Singer）和尼克森（G.
Nicolson）提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。
好，学到这里，纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，我们有些话题想让大家思考讨论。
2.以讨论小组的形式开展课堂讨论交流
（1）生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？请说说你的看法。
学生：生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。
的确，流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，但它无法完美地回答生物膜的所有功能。所以后来不断提出一些新的模型，如Wallach于1975年提出晶格镶嵌模型；Jain和White于1977年提出板块镶嵌模型等，迄今为止，已提出的生物膜结构模型达几十种之多，生物膜的结构模型虽然有很多种，但被广泛接受的结构模型基本内容是趋向一致的。其要点和特点基本相同，主要包括膜的分子组成和结构特征。
（2）纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，你能谈谈实验技术的进步起到怎样的作用？
学生：在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如血影的制取和化学成分的鉴定技术使人们认识膜的化学组成；电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称；荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。
（3）分析生物膜模型的建立过程中，结构与功能相适应是如何得到体现的？
学生：在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜结构的真相。例如，不同生物膜的功能是有差异的。在生命系统中，一般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，这显然与不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。还有，不同膜的厚度也不完全一样。由此促进学者们重新研究脂质和蛋白质相互作用的问题。一些学者使用了更加先进的技术，运用红外光谱等技术证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，脂双层中分布有蛋白质颗粒，这样又发展了生物膜模型。生物膜中存在不同种类的蛋白质，以及蛋白质在生物膜中的不同分布情况，恰能较好地解释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。
（4）分析生物膜模型的建立过程，你受到什么启示？
学生：科学研究是要在实验和观察的基础上，通过严谨的推理和大胆的想象，提出假说，再通过实验进一步地验证假说。
学生：科学研究依赖于技术的进步，技术进步了，可以得到更多新的实验数据。
学生：科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作。
学生：科学发现的过程不是一帆风顺的，往往是在继承的基础上不断验证、修正和完善发展的。
学生：科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，需要不断完善。
……
教师：那流动镶嵌模型的具体内容是如何的呢？
教师精讲］
流动镶嵌模型的基本内容
结合课件展示依次介绍：
（1）磷脂双分子层是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部相对朝向内侧。
图4－2－7
（2）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。这里体现了膜结构内外的不对称性。
图4－2－8
（3）在细胞膜的外侧，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结构合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被与细胞识别、细胞间的信息交流有密切联系。
图4－2－9
（4）磷脂分子是可以运动的，具有流动性。膜脂分子的运动有多种形式：
①侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置。②旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。③摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。④伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动。⑤翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层，是在翻转酶的催化下完成。⑥旋转异构：脂肪酸链围绕C—C键旋转，导致异构化运动。
图4－2－10
（5）大多数的蛋白质也是可以运动的，也体现了膜的流动性。
评价反馈］
1.精选练习
（1）变形虫的任何部位能伸出伪足，人体的某些白细胞能吞噬病菌，这些生理活动的完成说明细胞膜具有下列哪一特点
A.选择透过性
B.一定的流动性
C.保护作用
D.细胞识别
（2）
1985年
Overton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有___________。
（3）
1925年
Corter
Grendel用丙酮提取细胞膜的脂，并将它在空气—水界面上展开时，发现这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的两倍。由此可以认为细胞膜由___________组成。
（4）
1970年，科学家用不同荧光染料标记的抗体，分别与鼠和人细胞膜上的一种抗原相结合，使它们分别产生绿色和红色荧光。将两种细胞融合成一个细胞时，开始时一半呈绿色，另一半呈红色，但在
37
℃水浴中保温40分钟后，融合细胞上的两种颜色的荧光呈现均匀分布。这个实验说明___________，其原因是___________。
参考答案：
（1）B
（2）脂质
（3）磷脂双分子层
（4）细胞膜具有一定的流动性
构成细胞膜的蛋白质分子（抗原）是可以运动的
2.过程性评价表格
班别
课题
生物膜结构的探索历程
组长
成员
评价
评价
讨论主题
所选主题号
小组号
生物膜结构的探索历程
1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？请说说你的看法
小组讨论记录
2.纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，你能谈谈实验技术的进步起到怎样的作用
3.分析生物膜模型的建立过程中，结构与功能相适应是如何得到体现的
4.分析生物膜模型的建立过程，你受到什么启示
小组号
1
2
3
4
小组自评
小组互评
课堂小结］
我们这节课就到这里，一方面我们重温了科学家探索细胞膜结构的历程，这是一个在继承中不断验证、修正和完善发展的过程，这段科学史给予我们很多有用的启示，使我们加深了对科学过程和方法的理解。另一方面我们也重点学习了生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍接受认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，理解和掌握流动镶嵌模型的基本要点，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。
布置作业］
在引入时，我们问到大家还能想出什么更好的制作细胞膜的材料，你们可以调动已有的生活经验，再结合今天所讲的生物膜的流动镶嵌模型，利用生活上找得到的废弃物做一个细胞膜的流动镶嵌模型。
课后拓展］
请利用互联网搜索科学家对生物膜研究的最新进展的资料，并通过自己的加工将资料整理出来，拿到班上相互交流。
参考网页：
http：//www.labsky.com/data/02/08/communion/0830103324491.htm
http：//www.xssc.ac.cn/Web/ListConfs/ConfPicShow.asp requestno=420
http：//www./kz/0309/kz0988.stm
http：//www./ReadNews.asp NewsID=199
●板书设计
第2节
生物膜的流动镶嵌模型
一、对生物膜结构的探索历程
1.19世纪末，欧文顿提出：膜是由脂质组成的。
2.20世纪初，对膜化学成分鉴定：膜是由脂质和蛋白质组成的。
3.1925年，荷兰科学家提出：膜中的脂质分子排列为连续两层。
4.1959年，罗伯特森提出生物膜的静态模型（单位膜模型）：
“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成。
5.1970年，弗雷和埃迪登用绿色和红色荧光染料对小鼠和人体细胞膜上蛋白质进行染色标记，并让两种细胞进行融合。提出细胞膜具有流动性。
6.1972年，桑格和尼克森提出“流动镶嵌模型”。
二、流动镶嵌模型的基本内容
1.膜是由蛋白质和脂质组成的。（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.蛋白质分子镶嵌中磷脂双分子层中。（有些外侧蛋白质与多糖结合形成糖被）
4.膜的结构特点：流动性。
5.膜的功能特点：选择透过性。授课年级
高一
课题
第4单元
第2课时
生物膜的流动镶嵌模型
课程类型
新授课
课程学习目标
目标解读
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.简述生物膜流动镶嵌模型的基本内容。
重点难点
重点：1．生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容；2．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。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。
课程导学建议
课前准备
1.材料：塑料袋、普通布、弹力布。2.实物模型：生物膜的流动镶嵌模型。3.PPT演示：生物膜结构的探索历程表格；生物膜的流动镶嵌模型示意图；小鼠细胞和人细胞融合实验示意图及融合的动态变化过程；多种问题及相关答案演示、板书等。
教学建议
建议教师在教学过程中，通过引导学生对生物膜结构的探索历程的学习，让学生置身于探索实验中，自己来构建磷脂分子的排列方式及蛋白质与磷脂的组合方式，从而掌握生物膜的流动镶嵌模型的基本内容；通过小鼠细胞和人细胞融合实验的学习，理解生物膜的结构特点——具有一定的流动性。
课
堂
教
学
过
程
设
计
程序
学习内容
教师行为
学生行为
媒体运用
导入新课
创设情境
1.介绍实验材料，提出问题：这些材料能做什么呢？（制作生物膜的流动镶嵌模型）2.展示生物膜的流动镶嵌模型：引导学生思考实验材料与模型之间的关系。3.引出本节课要学习的主要内容——生物膜的流动镶嵌模型
1.了解材料，思考其用途。2.观看模型，建立材料和模型之间的联系。3.认识本节课将要学习的主要内容。
展示材料和模型
第一层级学习过程
自主预习
1.布置学生先预习教材，然后补充完成[知识体系梳理]的内容，思考讨论以下问题。2.PPT演示问题：①生物膜结构的探索历程中，很多科学家做了相关的研究，并取得了相应的成就。谁提出的什么模型为大多数人所接受？②生物膜流动镶嵌模型的基本内容是什么？
1.阅读教材。2.填写[知识体系梳理]。3.思考问题。
PPT演示问题
交流讨论
1.检查[知识体系梳理]的完成情况。2.与学生交流，对展示的问题进行抽检提问，了解预习效果，为第二阶层学习的把握获取第信息。3.PPT演示问题答案：①1972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。②磷脂双分子层构成了膜的基本支架，这个支架不是静止的。磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性。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。大多数蛋白质分子也是可以运动的。
1.听取教师对[知识体系梳理]的讲解，检查[知识体系梳理]中的填写错误。2.师生交流，认真分析、把握学习的主要内容，提炼问题的答案。
PPT演示问题、答案
第二层级学习过程
知识一：生物膜的流动镶嵌模型的基本内容的解读
1.PPT演示“生物膜结构的探索历程表格”，说明生物膜流动镶嵌模型建立的过程及探索生物膜结构的曲折历程。2.强调对于科学家们提出的不同的生物膜结构模型，其中为大多数人所接受的是桑格和尼克森提出的生物膜流动镶嵌模型。3.PPT演示生物膜的流动镶嵌模型示意图，通过分析，说明生物膜流动镶嵌模型的基本内容。
1.分析表格内容，从时间——科学家——模型的角度了解生物膜结构的探索历程。2.详细了解桑格和尼克森提出的生物膜流动镶嵌模型的基本内容。
PPT演示
知识二：如何理解生物膜的流动镶嵌模型？
1.展示生物膜的流动镶嵌模型，介绍其中的蛋白质、磷脂等组成；同时演示蛋白质、磷脂双分子层的流动性。2.PPT演示小鼠细胞和人细胞融合的动态变化过程，说明生物膜具有一定流动性的结构特点。3.PPT演示小鼠细胞和人细胞融合的示意图，认识2个细胞融合的原理是细胞膜（生物膜）具有一定的流动性。提醒学生在学习后面内容的过程，注意生物膜具有一定达的流动性原理的应用。
1.观察模型，了解生物膜的化学组成，了解生物膜具有的镶嵌性、不对称性及蛋白质极性。2.观看模型的动态演示，理解生物膜具有一定的流动性。3.观看小鼠细胞和人细胞融合的动态变化过程及融合后的结果示意图，进一步理解生物膜具有一定的流动性。
实物演示，PPT演示动画、图片
第三层级学习过程
课堂巩固
布置学生完成[基础智能检测]
课堂独立完成[基础智能检测]中的题目。
PPT演示答案
展示讲评
1.检查学生完成[基础智能检测]的情况。2.分析、引导、解决学生由小组提交的问题。3.分析重点、难点内容，针对高频错误知识点反复强调，让学生印象深刻，更好地掌握学习内容。如生物膜具有一定流动性的原因是组成生物膜的蛋白质分子大多数是可以运动的和磷脂双分子层具有流动性；具有一定的流动性不仅是细胞膜的结构特点，也是其他生物膜的结构特点。
1.分组讨论，师生交流，扫描知识的“盲点”，仔细记好学习笔记。2.通过解题，拓展学习视野，对课堂学习内容进行必要的补充。如人体某些白细胞吞噬破伤风杆菌、神经递质的释放等与生物膜流动性有关的生命活动。
口述，PPT演示
第四层级学习过程
反思感悟
1.随同学生一起思考这一堂课中学了什么内容，学到了什么内容。2.指导学生补充完成[思维导图构建]，将知识进行初步的有机综合。
1.系统地整合课堂所学知识，把握重点和难点。2.填写[思维导图构建]，使知识条理化、清晰化。
师生互动
课堂小结
1.提纲式讲述主干知识，围绕“生物膜的流动镶嵌模型”，说明生物膜的流动镶嵌模型的基本内容和生物膜的结构特点。2.讲述知识之间的联系，明确该部分内容在整个高中生物中的地位。3.完PPT演示板书，布置课外作业（如固学案）。
1.梳理本课堂学到的基础知识，找出不足，完善自己的知识结构。2.在巩固知识的过程中，密切注意理论联系实际，活学活用。3.完善笔记，合理安排作业时间。
口述（教师、学生互动）、PPT演示板书
课外拓展
继续探究
提出问题，引导学生思考，为下一课时内容的学习做好铺垫：在结构上，生物膜除具有一定的流动性外，还具有哪些性质？（镶嵌性、不对称性及蛋白质极性）。
PPT演示问题生物膜的流动镶嵌模型
一．教学理念
基于新课程标准标提出的教学要面向全体学生，倡导“自主、合作、探究、”的教学理念。我借助多媒体的简洁性、直观性和自己动手制作细胞膜模型等活动，充分调动每位学生的学习兴趣，建立以“学生为主体、教师为主导、质疑为主轴、活动为主线”的教学模式。
二．教材
（一）教材地位和作用
“生物膜的流动镶嵌模型”是人教版高中生物《必修一》第四章第2节的内容。学生在学完“第1节物质跨膜运输的实例”等知识后，大多数的学生对“生物膜究竟是什么样的呢？”产生了兴趣，可以之前的知识可为本部分的学习埋下了伏笔。同时本节内容又为后面学习“第3节物质跨膜运输的方式”等知识的学习打下基础。起到了承上启下的作用。
（二）教学目标
（1）知识目标：①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理解并识记流动镶嵌模型的内容。
（2）能力目标：
①培养学生分析、质疑、探究、合作交流的能力。②学习经典研究的科学方法，即“现象—问题—假—设计实验检验假—
获得结论”的研究方法。
（3）情感目标：
①生物膜结构的研究是立足于生物膜的功能特点开展的，树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点。
②正确认识科学技术在科学研究中所起的作用。
（三）重点、难点
重点：①生物膜的的探究历程。②流动镶嵌模型的内容。
难点：①生物膜的的探究历程及流动镶嵌模型的内容。②应用“结构决定功能”原理思考有关生物学现象。
确立依据：本部分知识的学习，应用了科学的实验设计程序，内容涉及到微观领域，比较抽象。在应用生物学原理来思考问题等方面，学生还需进一步培养科学思维的习惯。
突破方法：利用投影仪的直观性，通过关键问题的层层设疑，引导学生自己分析，得出结论。
三、教法、学法
（一）学情分析：学生已经具备了第1节跨膜运输的实例等基础知识，为新知识的学习奠定了认知基础，思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善。
（二）教法和学法
教法：为了培养高中学生的科学思维和科学探究能力的方法等生物学素养，本课以“自主探究法”为设计理念，在课堂教学的不同阶段采用不同的教学形式，如启发式、分组讨论法、归纳法等方法。充分体现教师于“教”的主导作用和学生于“学”的主体地位。通过设疑质疑，引导学生观察、分析并得出结论，使学生在积极参与的基础上强化科学思维，提高科学探究能力。
学法：良好的学习方法是学习成功的必要条件。结合本节课内容，教师应指导学生以自学法、讨论法、归纳法进行探究式的学习，在教师的指导下，学生通过有目的、有选择的阅读，通过课堂论坛的积极讨论，通过对生物膜模型的建构，使学生主动地参与到学习中，同时培养了学生的动手能力、合作精神。
四、教学过程
（一）新课导入
上一节课我们学习了物质跨膜运输的实例，这一节课将带着对物质跨膜运输现象产生的疑问和科学家一起进行探索生物膜的结构。
设计意图：回顾所学知识，由已知引入未知，进行合理假设。建立一种由已知领域出发，自然引入到未知领域的导课模式，符合认知的一般规律。
（二）传授新知
1、科学家探究的历程：（可以多质疑，多一些过渡语，多用启发式，让学生去讨论、去探究生物膜的结构。比如，让学生自己阅读课本P65—68，总结这些科学家的实验结论，教师只做引导。）
（1）介绍欧文顿的试验和推论。19世纪末，欧文顿进行上万次的实验，限于当时的条件，对膜的研究只能从生理功能入手。他提出细胞膜的组成成分是什么呢？（膜是由脂质组成的）
为什么得出这样的结论？（①凡是可以溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。②化学上有相似相溶原理。）
（2）欧文顿的推论是否正确呢？细胞膜中除含有脂质外，还有没有其他成分呢？介绍：20世纪初科学家第一次将膜从哺乳动物红细胞中分离出来，化学分析的结果。指出膜主要由脂质和蛋白质组成；分析假是如何提出的，假与观察和实验证据的关系。
（3）脂质和蛋白质是怎样形成膜结构的呢？介绍两位荷兰科学家的实验，分析得到结论脂双层的由来。为什么测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍？
（磷酸是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。）
（4）既然膜的主要成分是脂质和蛋白质，其中脂质是双层的。那么，蛋白质位于什么位置呢？简介20世纪40年代的推测（脂质两边各覆盖着蛋白质）以及50年代电子显微镜诞生后，罗伯特森1959年提出的“三明治”结构模型（生物膜都是由蛋白质——脂质——蛋白质三层构成）。指出“三明治”结构模型的不足，明细胞膜不应是静态的结构，而应当是动态的结构。否则细胞膜的一些复杂功能的现象将无法解释，比如，细胞的生长、变形虫的变形运动、胞吞胞吐现象等。
（5）有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？重点介绍荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有流动性；并讨论技术的进步在细胞膜研究中的作用，强化结构与功能相适应的观点。
（6）对于生物膜的研究，科学界百家争鸣、百花齐放。其中，1972年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受？
2、流动镶嵌模型
教师呈现P68生物膜的结构模型示意图，阐述流动镶嵌模型的基本内容。
①磷脂双分子层构成了膜的基本支架。
②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，有的横跨整个双分子层。
③在细胞膜的外表有一层糖蛋白，叫糖被。与细胞识别，信息交流有关。④具一定的流动性。
五、课堂训练（重点是有关“结构特点、功能特点”的题目）
设计意图：及时巩固所学知识，并训练学生应用知识解决实际问题的能力。
六、课堂小结：重点总结生物膜流动镶嵌模型的基本内容。
七、板书设计
第四章
细胞的物质输出和输入
第2节
生物膜的流动镶嵌模型
一、对生物膜结构的探索历程
1、19世纪末，欧文顿提出：膜是由脂质构成的。
2、20世纪初，对膜化学分析：膜是由脂质和蛋白质构成的。
3、1925年荷兰科学家提出：膜的脂质分子排列为连续的两层。
4、1959年罗伯特森提出膜的静态结构。
5、1970年人鼠细胞融合实验提出膜具有流动性。
6、1972年桑格和尼克森提出流动镶嵌模型。
二、流动镶嵌模型的基本内容
1、膜的成分
2、膜的基本支架
3、膜的结构特点
4、膜的功能特性
设计意图：我根据板书的“规范、工整和美观”的要求，结合所教的内容，设计了如图所示的板书，使学生对本节课有一个整体的思路。
八、教学反思：
本节课我创设了问题情境来引导学生主动学习，利用了多媒体信息技术激发学生的学习热情，调动了学生的积极性，成功实现预期的教学目标。体现了学生为主体地位的新课程理念。启发式、探究式的教学方法以及由教师指导下的学生自主阅读、合作交流的学习方法把学生从死记知识的苦海中解救出来。
初次的尝试还存在一定的缺陷，学生不能够很好的把知识和习题联系，只是把他所知道的知识简单罗列，不能够体现出能力的训练。在上课中发现学生比较腼腆或拘束，声音比较小，表达不能到位。尽管本节课存在诸多不足之处，但是也让我看到了闪光点：学生比较欢迎这样一堂自己是主角的课堂。www.
第2节
生物膜的流动镶嵌模型
一、
教学目标
1.简述生物膜的结构。
2.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。
3.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。
二、教学重点和难点
1.教学重点
流动镶嵌模型的基本内容。
2.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。
三、教学方法
讲述法、探究法
四、课时安排
2
五、教学过程
〖引入〗以“问题探讨”引入，学生思考讨论回答，教师提示。
〖提示〗1.三种材料比较，弹力布更能体现细胞膜的柔变性和一定的通透性，相对好一些。当然，这几种材料的特点与真实的细胞膜之间还有不小的差距。
2.有条件的话，使用微孔塑胶或利用激光给气球打上微孔都可以作为模型的细胞膜。使用透析袋也可以。如果制作临时使用的模型，利用猪或其他动物的膀胱做细胞膜是更加理想的材料。
〖问题〗再以“本节聚焦”已起学生的思考、注意。
〖板书〗一、对生物膜结构的探究历程
〖问题〗1.细胞膜的组成成分是什么呢？欧文顿的推论是否正确呢？
〖学生活动〗学生带着问题阅读课本，并完成“思考与讨论1”，教师提示。
〖提示〗1.最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析得出的。
2.有必要。仅靠推理得出的结论不一定准确，还应通过科学实验进行检验和修正。
3.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。科学家因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。
〖问题（边问边讲述）〗2.细胞膜中除含有脂质外，还有没有其他成分呢？（介绍科学家的化学分析结果，指出膜主要由脂质和蛋白质组成；分析假说是如何提出的，假说与观察和实验证据的关系）
3.脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？（介绍两位荷兰科学家的实验，分析脂双层这一结论的由来）
4.蛋白质位于脂双层的什么位置呢？（简介20世纪40年代的推测和罗伯特森1959年提出的“三明治”结构模型）（指出“三明治”结构模型的不足，说明细胞膜不应是静态的刚性的结构，而应当是动态的弹性的结构。）
5.有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？（重点介绍荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有流动性；并讨论技术的进步在细胞膜研究中的作用，强化结构与功能相适应的观点）
〖思考与讨论2〗学生思考回答，教师提示。
〖提示〗1.在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称；荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。
2.在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜结构的真相。例如，不同生物膜的功能是有差异的。在生命系统中，一般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，这显然与不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。还有，不同膜的厚度也不完全一样。由此促进学者们重新研究脂质和蛋白质相互作用的问题。一些学者使用了更加先进的技术，运用红外光谱等技术证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，脂双层中分布有蛋白质颗粒，这样又发展了生物膜模型。生物膜中存在不同种类的蛋白质，以及蛋白质在生物膜中的不同分布情况，恰能较好地解释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。
〖板书〗二、流动镶嵌模型的基本内容。
〖讲述〗这一模型是S.J.Singer和G.Nicolson于1972年通过对已有的模型进行修正而提出的。
〖板书〗它的主要特点是：
（1）膜结构的不对称性和不均匀性。（将膜蛋白分为外在蛋白和内在蛋白，并且指出蛋白质在脂双层中的分布是不对称和不均匀的。）
（2）膜结构的流动性。（认为膜的结构成分不是静止的，而是动态的，生物膜是流动的脂质双分子层与镶嵌着的球蛋白按二维排列组成。）
（3）膜的功能是由蛋白与蛋白、蛋白与脂质、脂质与脂质之间复杂的相互作用实现的。
〖小结〗一、对生物膜结构的探究历程
二、流动镶嵌模型的基本内容。
它的主要特点是：
（1）膜结构的不对称性和不均匀性。
（2）膜结构的流动性。
（3）膜的功能是由蛋白与蛋白、蛋白与脂质、脂质与脂质之间复杂的相互作用实现的。
〖作业〗练习一二。
基础题
1.提示：细胞膜太薄了，光学显微镜下看不见，而19世纪时还没有电子显微镜，学者们只好从细胞膜的生理功能入手进行探究。
2.脂质和蛋白质。
3.提示：这两种结构模型都认为，组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质，这是它们的相同点。不同点是：（1）流动镶嵌模型提出蛋白质在膜中的分布是不均匀的，有些横跨整个脂双层，有些部分或全部嵌入脂双层，有些则镶嵌在脂双层的内外两侧表面；而三层结构模型认为蛋白质均匀分布在脂双层的两侧。（2）流动镶嵌模型强调组成膜的分子是运动的；而三层结构模型认为生物膜是静态结构。
4.D。
拓展题
1.提示：生物膜结构的研究历史反映了科学研究的艰辛历程，也告诉我们建立模型的一般方法。科学家根据观察到的现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的假说或模型，用观察和实验对假说或模型进行检验、修正和补充。一种模型最终能否被普遍接受，取决于它能否与以后的观察和实验结果相吻合，能否很好地解释相关现象，科学就是这样一步一步向前迈进的。
2.提示：生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。
