4.2《生物膜的流动镶嵌模型》教学设计 - 图文

《生物膜的流动镶嵌模型》教学设计

张舒静 10121910203

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课时 五、教学设计

环节一温故知新，导入新课

教师提出两个关于生物膜的问题，请学生回答。 问题1：细胞膜的主要成分是什么？

学生答：细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。 问题2：细胞膜具有哪些功能？

学生答：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。 教师导入：生物学观点认为，结构与功能是相适应的。那么，生物膜具有怎样的结构才能与其功能相适应呢？人们对事物的认识是有一个过程的，对生物膜的结构的揭示也不例外，就让我们打开思维的大门，展开想象的翅膀，穿越时空的隧道回到100多年前，与科学家一起探索生物膜的结构吧。

【设计意图】引导学生复习旧知，为新知的学习做下铺垫。

环节二情景创设，夯实基础

1.探究细胞膜的化学成分 展示“资料1”（如下），回顾已学知识。

资料11895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞膜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：可以溶入脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易透过细胞膜进入细胞中。

不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质 细胞膜 教师给学生留出阅读和思考问题的时间，请学生回答下列问题，并用教师提供给学生的材料（水、汽油、花生油、烧杯、玻璃棒等）来证明自己的结论。

问题：该实验说明什么？做出假设：

小实验：1.花生油与水混合；2.花生油与汽油混合。

学生分组进行实验，并得出结论：细胞膜主要是有脂类物质组成的，这是依据化学上物质的相似相溶原理。脂类物质容易通过细胞膜，说明细胞膜的主要成分物质应该是性质相似的脂类物质。

教师质疑：大家和欧文顿当时得出的假说是完全一样的，但细胞膜中还有其他成分吗？

【设计意图】要求学生动手进行简单的小实验操作，注重学科间的知识联系和知识迁移。

展示“资料2”（如下），探求新知。

资料220世纪初，科学家第一次将细胞膜从红细胞中分离出来，并且发现细胞膜能被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。

? 从上述资料中，你可以得出细胞膜的主要成分是什么？结论：膜的主要成分是

脂质和蛋白质。

教师把资料提供给学生，并留出时间让学生讨论、回答。

教师讲述：通过本实验证明了欧文顿的假说是成立的，也就是说假说是在观察与实验的基础上提出，同时又需要进一步实验来证明。

教师引导：在前面的第二章中，我们已经学过脂质可分为三类，其中参与构成生物膜的主要成分是哪一类？

学生回答。教师随机展示磷脂分子模型（如下图），并简要介绍其化学

磷脂分子 特性。

引导思考：构成膜的磷脂分子和蛋白质分子是怎样共同构成生物膜的呢？

环节三情景设疑，主体探究

2.探索细胞膜的结构 展示“资料3”（如下），引出磷脂分子的化学特性——头部亲水，尾部疏水。 资料31917年，朗姆瓦将磷脂溶于苯和水中，当苯会发完之后，磷脂分子分布散乱，经过推挤，磷脂分子排列成了单层，而且其磷酸集团的头部都浸入了水中，而尾部背离水面。

? 请根据上述资料，画出磷脂分子在水--空气界面上的

排布图。 让学生仔细阅读“资料3”，并在学案相应位置画图表示；教师随机投影学生的绘图结果，并请学生阐明原因。

【设计意图】引导学生根据刚才的小实验结果推测磷脂分子的化学性质，培养学生学以致用的良好习惯；通过自己动手绘图来强化学生对磷脂分子化学特性的理解和应用。

展示“资料4”（如下），构建模型。

资料41925年，两位荷兰科学家高特和伦德用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。

? 请问，分析他们的实验现象，可以得出什么结论？结论：脂质分子在细胞膜中成双层排列。

? 请思考：构成细胞膜的磷脂分子呈怎样的双层排列呢？

教师请一名学生到黑板上用磷脂分子模型摆放展示，其余血神挂在学案上相应位置画图表示。待学生完成后，请讲台上的学生进行讲解。

教师小结：在细胞膜中，磷脂分

子以疏水尾部相对，亲水头部朝向外侧构成了磷脂双分子层。

【设计意图】利用自制的教具请血神挂在全部同学面前展示自己的答案，在教学中起到形象直观的作用，又调动学生动手动的积极性。

环节四资料分析，创建模型

展示“资料5”（如下），分析电镜下观察到的细胞膜的结构。

资料51959年罗伯森在电镜下看到了细胞膜清洗的暗—亮—暗的三层架构。

电子显微镜是用电子束照射被检样品，由于电子与不同物质发生碰撞而产生不同散射度。蛋白质电子密度高会发暗；磷脂分子电子密度低则发亮。

教师讲解电镜的成像原理，请学生根据电镜的补充知识以及前面推导的结论回答问题，并将推测结果写在学案上。

问题：暗层是什么？亮层又是什么？ 教师展示罗伯特森提出的生物膜模型。

教师讲述：三明治模型继承了前人的有关结论，又成功地利用了先进的电镜观察结果作为证据，但他将生物膜描述为静态的统一结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。20世纪60年代，人们提出质疑，并随着科学技术的发展，对蛋白质的位置也提出了准确说法。

【设计意图】再次呈现新的证据和新的技术，让学生在上一步所画模型的基础上补

充完整，体现科学探究的发展性和连续性。

教师展示并讲解冰冻蚀刻技术： 1. 用液氮将细胞冷冻成坚硬的固体

2. 用冷冻的玻璃刀在细胞膜处刻出一裂口 3. 从磷脂双分子层之间撕裂和拨开

4. 断裂面用重金属染色后，在电镜下观察

冰冻蚀刻技术的发展实现了生物膜和其他部分的脱离，快速冷冻细胞后将膜撕裂，从而使两条线之间的内部结构暴露出来，撕裂面上有许多颗粒，这些颗粒就是镶嵌在脂质双分子层中的蛋白质，至此，三明治模型关于磷脂和蛋白质分子的排布情况得到了修正和发展。

教师请一名学生到黑板前，在上一位同学给出的磷脂双分子排列的基础上，用蛋白质分子模型表现出蛋白质的位置；其余学生在学案相应位置画出蛋白质分子的分布。

? 请根据冰冻蚀刻技术揭示的信息，画出蛋白质分子在细胞膜中分布的示意图。 【设计意图】让学生了解更多更深层次的生物科学研究技术，但不作掌握要求，因此教师讲授为主，学生在了解的基础上修正前面自己建立的模型，让学生体会到生物技术是不断发展的，理论是不断修正的。

播放视频：变形虫的运动与摄食；细胞分裂。 学生观看视频，教师引导提出质疑。

【设计意图】学生在明确了磷脂分子和蛋白质分子在膜中的分布后，教师展示具体事例引导学生对“膜是静态的”这一观点提出质疑，将学生自然引导进入更深入的探究之中。

环节五多维互动，突破难点

3.探究细胞膜的结构特点

播放视频：弗雷和艾迪登的细胞融合