生物膜的流动镶嵌模型
生物膜的流动镶嵌模型
一、教学目标1、知识与技能简述生物膜系统的概念和功能；描述生物膜的结构。
2、过程与方法：
尝试用科学探索的基本方法进行科学探究。
3、情感、态度与价值观探讨在建立生物模型的过程中，实验技术的进步所起到的作用；探讨在建立生物模型的过程中，结构与功能相适应的观点是如何体现的。
二、教学重点、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、对课程内容和学生的分析本节内容是人教版教材必修1《分子与细胞》的第四章第二节的内容，主要内容是探索生物膜的结构的历程和流动镶嵌模型的主要内容。教材在探索生物膜的结构的历程这一部分时采用提出疑问，根据实验观察依据提出假说并质疑或者证明假说是否成立的叙述方式，使学生在认识生物膜基本结构的同时，了解当时科学家在构建生物膜流动镶嵌模型的过程，体验科学探究的基本步骤和方法，并领悟观察、实验、推理、分析等科学方法在科学探索中的重要作用。本节内容是在在学生了解了细胞的化学组成和细胞中的各种细胞器结构和功能
的基础上对生物膜结构的探索，它是理解细胞物质跨膜运输的基础，也是了解细胞代谢的基础。对以后章节的学习有重要的作用。
四、教学方法本节课采用的教学方法有讨论法，总结法，自习法，讲述法。
总体设计思路：在生物膜的结构探索历程中，主要有生物膜的组成成分研究；细胞膜中的组成物质的排列方式；蛋白质在细胞膜中的位置；细胞膜的流动性的探索。每个问题的探索基本涉及提出问题，实验和观察，提出假说，验证实验和得出结论五个步骤。教师提供实验事实，引发学生探索与思考，从而引导学生进行按以上五个步骤进行科学探索，提高学生科学探索的能力、从建立生物膜模型过程中提炼科学探究的基本方法。在学生学习与探索的过程中，会总结出本节内容的重点，即生物膜的流动镶嵌模型的主要内容，加深学生理解和记忆。
五、教学过程导入：教师：如果让你用三种材料做细胞膜，塑料袋、普通布和弹力布，你会选择哪种呢？用哪种材料才能体现结构与功能相适应的观点呢？
展示资料: 塑料袋：无毒、无味、无臭，符合食品包装卫生标准。聚乙烯薄膜，轻盈透明，具有防潮、抗氧、耐酸、耐碱、气密性一般，热封性优异等性能。
普通布：用麻、棉等织成的，可以做衣服或其他物品的材料。
弹力布：使用原料纱等原料，制成的针织物，在横向拉伸时有优良弹性，不易卷边。
选择的依据：系统的边界；薄；选择透过性；伸缩性。（根据资料，应该选择弹力布，弹力布有弹性，伸缩性，由于是纱做的，所以比较薄，纺织的也比较密，有一定的选择透过性。）细胞膜的结构真的如弹力布一样吗？这就是我们这节课需要讨论的。
1、对生物膜结构探索历程的教学设计⑴生物膜的组成成分的教学教师：我们今天重新回到历史，设想我们在当时，重新探索生物膜的结构，我们是否能得出同样的结论呢？
那么我要问大家了，如果你在当时，当时对生物膜的结构还一无所知，让你去研究生物膜的结构，你想问的第一个问题是什么？教师：是它的主要成分呢，还是组成它的我物质的排列方式呢，或者它的特性？（学生思考发言）只有知道了成分才可以进行下面的探究，由此确定问题。
提出问题：生物膜的主要成分是什么呢? 事实与根据：19世纪末欧文顿发现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。
让学生小组讨论，由此可得出怎样的假设，并提出验证方法。（学生会较容易地提出脂质是膜的组成成分，但是提出验证方法会比较难。这时教师要点拨和引导学生，鼓励学生有创新思维。）提出假设：生物膜的主要成份是脂质。
实验验证：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。
得出结论：所设假设成立，脂质和蛋白质是膜的主要成分。
思考：在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？（相信经以上探索步骤后，这个问题将比较好回答。答案：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。）⑵细胞膜中的组成物质的排列方式提出问题：脂质在膜上是如何排列的。
事实与根据：磷脂是由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸“头部”是亲水的，脂肪酸尾部是疏水的（插入磷脂分子结构的图片帮助学生思考）。
思考与讨论:根据脂质分子的性质，脂质在膜上应如何排列（提示如果是两个脂质分子该怎么排列，三个进而更多呢，在结合细胞的环境与功能联想一下）此时应引导与鼓励学生。
提出假说：脂质分子排列为两层。
实验验证：1925年两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提出脂质，在空气一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。得出结论：脂质分子在膜上排列为两层。
根据得出的结论，让学生画出脂质分子在细胞膜上的排列。（如右图）⑶蛋白质在细胞膜中的位置的教学提出问题：蛋白质也是细胞膜的主要成分，那么它位于细胞膜中的什么位置呢？
让学生阅读教材关于罗伯特森的实验与提出生物膜是由蛋白质蛋白质三层结构的阶段。
思考与讨论：在此过程中，实验技术进步起到什么作用。
这样的模型有什么特点，有没有什么弊端。(由前面的思考与讨论，如果是罗伯特森提出的模型，生物膜的复杂功能将难以实现，细胞的生长、变形虫的运动将无法进行。)
猜想：蛋白质有可能不是全部平铺在脂质表面，有些会插入到脂质分子层当中。随着最新技术的研究，发现猜想正确。根据结论继续补充修改细胞膜的结构图所画图二指出此图为所画的模拟图，在细胞膜的真实结构中还会有糖类和其他物质。
⑷细胞膜流动性的探索提出问题:生物膜是流动的吗?假设依据:根据细胞膜有选择透过性和物质的转运以及信息的交流功能，提出假设:生物膜不是静止的，而是流动的，及膜上的物质可以流动。
实验验证:1970年绿色荧光的染料标记的小鼠表面的蛋白质分子，用红色荧光染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人的细胞相融合，刚开始时，融合细胞一半发绿光，一半发红光。在37℃下经过40min，两种颜色的荧光均匀分布。
得出结论：生物膜具有流动性2、向学生讲述流动镶嵌模型的主要内容采用讲述法和ppt演示法,向学生讲述流动镶嵌模型的主要内容。
讲述：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，其是否正确还待新的实验证据的证明。生物膜的流动镶嵌模型认为：磷脂双分子层构成了膜的基本支架，并具有流动性，蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层的表面，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，蛋白质也是可以运动的。想象一个近似球形的细胞的细胞膜的三维立体结构。3、目标反馈填图：下图表示细胞某一部分的亚显微结构，请根据图回答下面的问题：
（1）图示（生物膜）的亚显微结构；（2）图中①、②、③、④表示的化学物质分别是（磷脂双分子层）、（蛋白质分子）、（蛋白质分子）和（多糖）；（3）这种结构的主要特点是（具有一定的流动性），其生理特性是（具有选择透过性）；（4）②、③在①上的排布方式是（有的镶在磷脂双分子层表面），（有的嵌入或横跨磷脂双分子层中）。
选择：1、细胞膜的基本支架是（B ）。
A、一层磷脂分子
B、磷脂双分子层
C、磷脂和蛋白质
D、两层蛋白质分子2、下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（A）
A、细胞膜是选择透过性膜
B、细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成
C、细胞膜的分子结构具有流动性
D、有些蛋白质分子可以在膜的内外之间移动3、维生素D比水溶性维生素优先通过细胞膜，这是因为（A）。
A、细胞膜以磷脂双分子层作基本骨架
B、磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着白质
C、细胞膜是选择性透过膜
D、细胞膜的结构特点是具有一定的流动性4、使磷脂分子特别适于形成细胞膜的特性是（D）。
A、它们是疏水的
B、它们是亲水的
C、它们迅速吸水
D、它们既是亲水的又是疏水的5、与细胞膜完成各种生理功能相适应，极为重要的结构特点是（D）。
A、磷脂排列成双分子层
B、蛋白质分子覆盖或镶嵌于磷脂双分子层中
C、两侧膜物质分子排布不对称
D、膜物质分子的运动使其具有流动性6、对白血病人进行治疗的有效方法是将正常人的骨髓造血干细胞移入病人的体内，使病人能够产生正常的血细胞。移植之前需要捐献者和病人的血液进行组织配型，主要检测他们的HLA（人体白细胞抗原）是否相配。HLA指（D ）。
A、RNA
B、DNA
C、磷脂
D、糖蛋白思考：1、流动镶嵌模型与蛋白质蛋白质三层结构模型有何异同？2、生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺？说说你的看法。六、板书设计问题一生物膜的组成成分是什么。
提出假设：生物膜的主要成份是脂质。
得出结论：生物膜的主要成份是脂质和蛋白质。问题二
脂质在膜上是如何排列的。
提出假设：脂质分子排列为两层。
得出结论：脂质分子在膜上排列为两层。问题三
蛋白质在细胞膜中的位置。
提出假设：蛋白质平铺在脂质两边，组成蛋白质脂质蛋白质的结构。
得出结论：蛋白质镶在、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中。问题四
生物膜是流动的吗？
提出假设：生物膜是可以流动的。
得出结论：生物膜具有流动性。生物膜的流动镶嵌模型的主要内容。七、教学反思本节的教学设计教师引导学生进行思考与探究，点拨学生尽量使学生自己推理归纳出流动镶嵌模型的内容，学知识更有主动性，会加深学生的记忆，从而让学生体会探究式教学的基本步骤。但是由于是对科学史的教学，由于实验材
料所限，很多实验只能提供实验实验事实，无法真正的进行研究。