课题

生物膜的流动镶嵌模型

主备教师

张宁

教学课时

1

上课教师

张宁

备课时间

2016.11

教学目标

知识与能力

（1）通过分析科学家建立生物膜模型的过程，阐述结构和功能相适应的观点和科学发现的一般规律

（2）简述生物膜的结构

（3）举例说明生物膜具有流动性特点

（4）简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容

情感态度价值观

（1）通过模型建构历程，使学生感受科学技术发展的日新月异，激发探求生命科学奥秘的兴趣

（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）培养学生热爱科学、勇于实践、实事求是的科学精神

过程与方法

（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，通过制作模型，构建细胞膜的空间立体结构

教学重点

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

（1）问题教学法     （2）合作探究法 （3）提问法

教具准备

多媒体

课时时数

1

教 学 步 骤

复 备 课

问：生物膜包括那些？

答：细胞膜 细胞器膜 细胞核膜共同构成了生物膜系统

问：哪种膜是我们最熟悉的？

答：细胞膜

问：根据你所学的知识，谈谈你对细胞膜的认识

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

为什么细胞膜能控制物质的进出？这与细胞膜的结构有什么关系？当年科学家正是怀着对物质跨膜运输现象产生的疑问，开始探索生物膜结构的。

一、 对生物膜结构的探索历程

1. 19世纪末，欧文顿曾用500多种化学物质对植物细胞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入细胞。于是他提出：膜是由脂质组成的。

问：欧文顿最初认识到膜是由脂质组成的，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？

答：对溶于脂质的物质更容易通过细胞膜这种实验现象的推理分析。

问：通过推理分析得出结论后，还需要对细胞膜成分进行提取、分离和鉴定吗?

答：必要。推理分析得出的结论不一定准确，需通过化学实验对结果进行检验、修正和完善。

2. 20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。

问：如何用我们学过的知识鉴定蛋白质？双缩脲试剂

这是膜主要的化学成分，脂质和蛋白质是通过什么样的排列方式参与膜的构建的？

3. 1925年，两位荷兰科学家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。由此得出结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。

我们知道脂质里面磷脂最多，以一个磷脂分子为例。磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，磷酸“头部”是亲水的，脂肪酸“尾部”是疏水的。请运用相关的化学知识，解释为什么磷脂在空气水界面上铺展成单分子层?

空气

水

A B C D

选择D。因为磷脂分子头部具有亲水性，尾部疏水性

细胞膜上的磷脂分子为什么会排列成连续的两层呢？如何排列？（与细胞的生活环境密切相关，内有细胞质，外有细胞外液，都是以水为基础的液体环境：D）

除了脂质外，蛋白质也是细胞膜的成分。那么，蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？20世纪40年代，曾有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。

但直到50年代，电子显微镜诞生，科学家用它来观察细胞膜 。

4. 1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构，他结合其他科学家的工作，大胆地提出生物膜的模型：所有的生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。他把生物膜描述为静态的统一结构。这模型有两大特点：所有膜结构相同、静态。

20世纪60年代以后，人们对这一模型的异议增加了。不少科学家对于生物膜是静态的观点提出质疑：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都不好解释。播放变形虫的摄食视频。

鼓励学生从学过的知识中寻找实例（植物细胞的质壁分离和质壁分离的复原、动物细胞的吸水、失水，形态结构发生改变）

随着新的技术手段不断运用于生物膜的研究，科学家发现膜蛋白并不是全部平铺在脂质的表面，有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中的。

1970年，科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。这两种细胞刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37摄氏度下经过40min，两种颜色的荧光均匀分布。这一实验，以及相关的其他实验证据（磷脂分子可以运动）表明细胞膜具有流动性。

在新的观察和实验证据的基础上，又有学者提出了一些关于生物膜的分子结构模型。

5. 1972年，桑格和尼克森提出流动镶嵌模型，为大多数人所接受。

2、流动镶嵌模型的基本内容

1. 细胞膜的组成成分？

2. 细胞膜的基本支架？

3. 蛋白质分子在磷脂双分子层上如何排布的？

4. 细胞膜的结构特点和功能特点？

生物膜流动镶嵌模型认为，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，有的贯穿于整个磷脂双分子层。大多数蛋白质分子也是可以运动的。

在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。它在细胞生命活动中具有重要的功能。例如，消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用；糖被与细胞表面的识别有密切关系。经研究发现，动物细胞表面糖蛋白的识别作用，好比是细胞与细胞之间，或者细胞与其他大分子之间，互相联络用的文字或语言。除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的糖脂。

1.基本之架：磷脂双分子层

2.蛋白质在膜上的排列方式：镶、嵌、贯穿

3.糖蛋白，位置：外表面、功能：保护、识别、润滑、信息交流

4.结构特点：流动性

功能特点：选择透过性

找学生修正细胞膜的流动镶嵌模型

人类对自然界的认识是无止境的，随着实验技术的创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步的认识将更好的解释生物膜的各种功能，因此“生物膜的流动镶嵌模型”也需要继续完善和发展。

分析科学家的实验，激起学生兴趣，体验科学发展是一个艰难曲折的过程，确立生物体结构与功能相适应的观点

采用阶梯式提问，引导学生步步深入，培养学生思维能力和实验探究能力

培养学生批判性思维能力，让学生认同科学理论的可修正性

板书设计：

4.2 生物膜的流动镶嵌模型

1、对生物膜结构的探索历程

2、流动镶嵌模型的基本内容

1.基本之架

2.蛋白质的排列方式

3.糖蛋白位置、功能

4.结构、功能特点

作业设计：课时作业第110页

教学反思

生物膜的流动镶嵌模型，选自生物课本必修一第四章第二节。这是我来到八中的第一堂公开课，选本节内容有两个原因：一是本节课内容丰富、趣味性强；二是这节课在探讨建立生物膜模型的过程中充分体现了结构与功能相适应的观点，这是生物学知识的核心观点，有必要浓墨重彩地渲染一笔。

1．知识处理方面：要注意前后呼应、承上启下。以生物膜的分类、为什么细胞膜有控制物质的进出的功能，展开本节的教学。生物的学习过程引导结构决定功能这一思维方式。因此，从结构出发，即生物膜的探究历程出发。在本节课结束的时候，再回到这一话题，归纳生物膜具有流动性。

2．探究活动的处理。由磷脂分子到模型的探究，首先铺垫磷脂分子的特点，问：磷脂分子在空气-水界面如何排布？再问：细胞膜上磷脂分子为什么排列为连续的两层？启发学生思考细胞的特点、细胞膜的内外环境，解决问题。蛋白质同为细胞膜的成分，如何存在？学习完流动镶嵌模型的基本内容后，请学生在黑板上修改之前的模型。

3．教学评价方面：要适当地让学生来评价学生，这样有利于调动学生的积极性。

4．尽量把课堂教给学生，鼓励学生踊跃发言。

这节公开课就此拉下帷幕，总体来说，我比较满意。当然，这次暴漏的问题也很明显，内心不够强大，在录播教室神经处于紧绷状态，导致我在错误的脂双层上作图。