《生物膜的流动镶嵌模型》
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。
一、 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。
三、 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。
4
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
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
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·
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。
4
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
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。
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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。
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