第一篇：《生物膜》教學(xué)設(shè)計

一、教學(xué)目標(biāo) 1.簡述生物膜的結(jié)構(gòu)。

2.探討在建立生物膜模型的過程中，實驗技術(shù)的進步所起的作用。3.探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。

二、教學(xué)重點和難點 1.教學(xué)重點

流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。2.教學(xué)難點

探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。

三、教學(xué)策略 建議使用1課時。

1.調(diào)動學(xué)生已有的知識和經(jīng)驗，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。

學(xué)生在第2章的學(xué)習(xí)中曾經(jīng)制作真核細胞的三維結(jié)構(gòu)模型，當(dāng)時就遇到過用什么材料做細胞膜的問題。本節(jié)課可以從這個問題入手，讓學(xué)生從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度分析，用什么材料做細胞膜，能更好地體現(xiàn)細胞膜的功能。關(guān)于這個問題，學(xué)生已有的知識是：細胞膜很薄，是細胞這個生命系統(tǒng)的邊界；細胞膜能夠控制物質(zhì)的進出，讓一部分物質(zhì)通過，其他物質(zhì)不能通過；植物細胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的實驗告訴學(xué)生，細胞能夠在一定范圍內(nèi)漲大和縮小，說明細胞膜具有一定的彈性。教材中“問題探討”欄目列出了三種材料：塑料袋、普通布和彈力布，其中塑料袋只能滿足作為系統(tǒng)邊界的要求，普通布能夠滿足系統(tǒng)的邊界和讓一部分物質(zhì)透過這兩項功能的要求，只有彈力布能夠滿足上述三項功能的要求。通過這個問題的討論，學(xué)生就會認識到建立細胞膜的結(jié)構(gòu)模型，必須從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點出發(fā)來思考。當(dāng)然，細胞膜不可能是由彈力布構(gòu)成的。細胞膜到底具有怎樣的結(jié)構(gòu)，才能使它具有上述功能呢？這就會引起學(xué)生進一步探究的興趣。此時可以讓學(xué)生討論“問題探討”中第二個討論題：“你還能想出更好的材料做細胞膜嗎？”讓學(xué)生更廣泛地調(diào)動已有的知識和生活經(jīng)驗，通過聯(lián)想和想像，進行更廣闊和深入的思考，以培養(yǎng)他們發(fā)散思維的能力，同時進一步強化探究欲望。

2.設(shè)計問題串，分析科學(xué)家探索生物膜結(jié)構(gòu)的曲折歷程。

引起學(xué)生的探究欲望后，如果直接將生物膜流動鑲嵌模型的內(nèi)容告訴學(xué)生，學(xué)生仍會感到枯燥無味，對這個模型也很難理解，這樣又會走上死記硬背的老路。因此，建議設(shè)計問題串，引導(dǎo)學(xué)生一步一步地分析科學(xué)家的實驗和結(jié)論，宛如親歷科學(xué)家探索的歷程，使學(xué)生切身感受科學(xué)的魅力，始終保持高昂的興趣，自然而然地接受流動鑲嵌模型的理論，并且加深對科學(xué)過程和方法的理解。

問題串的設(shè)計可參照以下思路。

一種物質(zhì)或物體的結(jié)構(gòu)，實際上是指其組成成分之間的組合形式。比如細胞的結(jié)構(gòu)是指細胞膜、細胞質(zhì)、細胞器和細胞核之間的組合形式，氨基酸的結(jié)構(gòu)是指組成它的各種原子之間的組合形式。要弄清一種物質(zhì)或物體的結(jié)構(gòu)，首先要弄清其組成成分。那么，細胞膜的組成成分是什么呢？（介紹歐文頓的實驗和推論）

歐文頓的推論是否正確呢？細胞膜中除含有脂質(zhì)外，還有沒有其他成分呢？（介紹科學(xué)家的化學(xué)分析結(jié)果，指出膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成；分析假說是如何提出的，假說與觀察和實驗證據(jù)的關(guān)系）

脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是怎樣形成膜的呢？（介紹兩位荷蘭科學(xué)家的實驗，分析脂雙層這一結(jié)論的由來）

蛋白質(zhì)位于脂雙層的什么位置呢？（簡介20世紀(jì)40年代的推測和羅伯特森1959年提出的“三明治”結(jié)構(gòu)模型）

指出“三明治”結(jié)構(gòu)模型的不足，說明細胞膜不應(yīng)是靜態(tài)的剛性的結(jié)構(gòu)，而應(yīng)當(dāng)是動態(tài)的彈性的結(jié)構(gòu)。

有什么證據(jù)證明細胞膜中的物質(zhì)是不斷運動的呢？（重點介紹熒光標(biāo)記小鼠細胞和人細胞融合實驗，指出細胞膜具有流動性；并討論技術(shù)的進步在細胞膜研究中的作用，強化結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點）

至此，流動鑲嵌模型已經(jīng)呼之欲出了。

3.歸納總結(jié)，圖文并重，闡述流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。

在上述問題串的分析討論之后，可讓學(xué)生歸納總結(jié)流動鑲嵌模型的基本要點，教師再呈現(xiàn)生物膜的結(jié)構(gòu)模型示意圖，結(jié)合該圖闡述流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。這幅圖呈現(xiàn)的只是生物膜的局部結(jié)構(gòu)，可讓學(xué)生展開想像力，想像一個近似球形的細胞的細胞膜的三維立體結(jié)構(gòu)。最后可簡介糖被的內(nèi)容，此內(nèi)容也可讓學(xué)生自己閱讀。

四、答案和提示

（一）問題探討

1.提示：三種材料比較，彈力布更能體現(xiàn)細胞膜的柔變性和一定的通透性，相對好一些。當(dāng)然，這幾種材料的特點與真實的細胞膜之間還有不小的差距。2.提示：有條件的話，使用微孔塑膠或利用激光給氣球打上微孔都可以作為模型的細胞膜。使用透析袋也可以。如果制作臨時使用的模型，利用豬或其他動物的膀胱做細胞膜是更加理想的材料。

（二）思考與討論1 1.最初認識到細胞膜是由脂質(zhì)組成的，是通過對現(xiàn)象的推理分析得出的。2.有必要。僅靠推理得出的結(jié)論不一定準(zhǔn)確，還應(yīng)通過科學(xué)實驗進行檢驗和修正。3.提示：因為磷脂分子的“頭部”親水，所以在水—空氣界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸，尾部則朝向空氣一面。科學(xué)家因測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍，才得出膜中的脂質(zhì)必然排列為連續(xù)的兩層這一結(jié)論。

（三）思考與討論2 1.提示：在建立生物膜模型的過程中，實驗技術(shù)的進步起到了關(guān)鍵性的推動作用。如電子顯微鏡的誕生使人們終于看到了膜的存在；冰凍蝕刻技術(shù)和掃描電子顯微鏡技術(shù)使人們認識到膜的內(nèi)外兩側(cè)并不對稱；熒光標(biāo)記小鼠細胞與人細胞的融合實驗又證明了膜的流動性等。沒有這些技術(shù)的支持，人類的認識便不能發(fā)展。

2.提示：在建立生物膜模型的過程中，結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點始終引導(dǎo)人們不斷實踐、認識，再實踐、再認識；使人類一步步接近生物膜結(jié)構(gòu)的真相。例如，不同生物膜的功能是有差異的。在生命系統(tǒng)中，一般來說，功能的不同常伴隨著結(jié)構(gòu)的差異，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，這顯然與不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。還有，不同膜的厚度也不完全一樣。由此促進學(xué)者們重新研究脂質(zhì)和蛋白質(zhì)相互作用的問題。一些學(xué)者使用了更加先進的技術(shù)，運用紅外光譜等技術(shù)證明，膜蛋白主要為球形結(jié)構(gòu)。冰凍蝕刻電鏡技術(shù)又證明，脂雙層中分布有蛋白質(zhì)顆粒，這樣又發(fā)展了生物膜模型。生物膜中存在不同種類的蛋白質(zhì)，以及蛋白質(zhì)在生物膜中的不同分布情況，恰能較好地解釋不同結(jié)構(gòu)的生物膜具有不同的生理功能。

（四）練習(xí)基礎(chǔ)題

1.提示：細胞膜太薄了，光學(xué)顯微鏡下看不見，而19世紀(jì)時還沒有電子顯微鏡，學(xué)者們只好從細胞膜的生理功能入手進行探究。

2.脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。

3.提示：這兩種結(jié)構(gòu)模型都認為，組成細胞膜的主要物質(zhì)是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，這是它們的相同點。不同點是：（1）流動鑲嵌模型提出蛋白質(zhì)在膜中的分布是不均勻的，有些橫跨整個脂雙層，有些部分或全部嵌入脂雙層，有些則鑲嵌在脂雙層的內(nèi)外兩側(cè)表面；而三層結(jié)構(gòu)模型認為蛋白質(zhì)均勻分布在脂雙層的兩側(cè)。（2）流動鑲嵌模型強調(diào)組成膜的分子是運動的；而三層結(jié)構(gòu)模型認為生物膜是靜態(tài)結(jié)構(gòu)。

4.D。拓展題

1.提示：生物膜結(jié)構(gòu)的研究歷史反映了科學(xué)研究的艱辛歷程，也告訴我們建立模型的一般方法。科學(xué)家根據(jù)觀察到的現(xiàn)象和已有的知識提出解釋某一生物學(xué)問題的假說或模型，用觀察和實驗對假說或模型進行檢驗、修正和補充。一種模型最終能否被普遍接受，取決于它能否與以后的觀察和實驗結(jié)果相吻合，能否很好地解釋相關(guān)現(xiàn)象，科學(xué)就是這樣一步一步向前邁進的。

2.提示：生物膜的流動鑲嵌模型不可能完美無缺。人類對自然界的認識永無止境，隨著實驗技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進，對膜的研究將更加細致入微，對膜結(jié)構(gòu)的進一步認識將能更完善地解釋細胞膜的各種功能，不斷完善和發(fā)展流動鑲嵌模型。

五、參考資料

幾種主要的生物膜結(jié)構(gòu)模型

迄今為止，已提出的生物膜結(jié)構(gòu)模型達幾十種之多，現(xiàn)僅介紹幾種較為重要的模型。隨著研究的深入，人們對膜結(jié)構(gòu)的認識將會不斷趨向全面與合理。

1.雙分子片層模型

這是1935年由J.Danielli和H.Davson提出的，以后的研究者又做了些修改和補充。此模型的主要內(nèi)容為：細胞膜是由雙層脂分子及內(nèi)外表面附著的蛋白質(zhì)所構(gòu)成的。脂質(zhì)分子平行排列并垂直于膜平面。雙層脂質(zhì)分子的非極性端相對，極性端向著膜的內(nèi)外表面，在內(nèi)外表面各有一層蛋白質(zhì)。這一模型缺少必要的細節(jié)，是對膜結(jié)構(gòu)的一個較粗淺的認識。

2.單位膜模型

此模型是由J.D.Robertson于1959年提出的。這一模型主要強調(diào)：連續(xù)的脂雙分子層組成膜的主體，磷脂的非極性端朝向膜內(nèi)側(cè)，極性端朝向膜外兩側(cè)，蛋白質(zhì)以單層肽鏈的厚度，以β折疊形式通過靜電作用與磷脂極性端相結(jié)合，從而形成蛋白質(zhì)—磷脂—蛋白質(zhì)的三層結(jié)構(gòu)，稱之為單位膜。他提出真核細胞與原核細胞具有相同的膜結(jié)構(gòu)。單位膜模型的主要不足在于：把膜結(jié)構(gòu)描述成靜止的、不變的，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾。其次，不同膜的厚度差異明顯，變化范圍為5～10 nm。此外，認為蛋白質(zhì)分子在脂分子表面呈伸展構(gòu)型，也與蛋白質(zhì)發(fā)揮其功能時的構(gòu)象要求不相符。

3.流動鑲嵌模型 這一模型是S.J.Singer和G.Nicolson于1972年通過對已有的模型進行修正而提出的。它的主要特點是：（1）強調(diào)了膜結(jié)構(gòu)的不對稱性和不均勻性。將膜蛋白分為外在蛋白和內(nèi)在蛋白，并且指出蛋白質(zhì)在脂雙層中的分布是不對稱和不均勻的。（2）強調(diào)了膜結(jié)構(gòu)的流動性。認為膜的結(jié)構(gòu)成分不是靜止的，而是動態(tài)的，生物膜是流動的脂質(zhì)雙分子層與鑲嵌著的球蛋白按二維排列組成。（3）膜的功能是由蛋白與蛋白、蛋白與脂質(zhì)、脂質(zhì)與脂質(zhì)之間復(fù)雜的相互作用實現(xiàn)的。

4.晶格鑲嵌與板塊鑲嵌模型

Wallach于1975年提出晶格鑲嵌模型。他在流動鑲嵌模型的基礎(chǔ)上，進一步強調(diào)：生物膜中流動性脂質(zhì)的可逆性變化。這種變化區(qū)域呈點狀分布在膜上。相變表現(xiàn)為膜脂分子的一種協(xié)同效益，即幾十個以上的脂分子同時相變。膜脂的相變受溫度、脂本身的性質(zhì)、膜中其他組分、pH和二價陽離子濃度等因素的影響。板塊鑲嵌模型是Jain和White于1977年提出的，其內(nèi)容本質(zhì)上與晶格鑲嵌模型相同。他們認為：在流動的脂雙分子層中存在許多大小不同的剛度較大的彼此獨立運動的脂質(zhì)“板塊”（有序結(jié)構(gòu)區(qū)），板塊之間被無序的流動的脂質(zhì)區(qū)所分割，這兩種區(qū)域處于一種連續(xù)的動態(tài)平衡之中。

生物膜的結(jié)構(gòu)模型雖然有很多種，但被廣泛接受的結(jié)構(gòu)模型基本內(nèi)容是趨向一致的。其要點和特點基本相同，主要包括膜的分子組成和結(jié)構(gòu)特征。

第二篇：“生物膜的結(jié)構(gòu)”教學(xué)設(shè)計

“生物膜的結(jié)構(gòu)”教學(xué)設(shè)計

作為一位優(yōu)秀的人民教師，時常要開展教學(xué)設(shè)計的準(zhǔn)備工作，借助教學(xué)設(shè)計可以促進我們快速成長，使教學(xué)工作更加科學(xué)化。怎樣寫教學(xué)設(shè)計才更能起到其作用呢？下面是小編收集整理的“生物膜的結(jié)構(gòu)”教學(xué)設(shè)計，歡迎大家分享。

一、教學(xué)目標(biāo)的確立依據(jù)

（一）課程標(biāo)準(zhǔn)要求及解讀

對于生物膜的結(jié)構(gòu)，山東省20xx級生物學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見中的要求為“概述生物膜的結(jié)構(gòu)”。概述為理解水平，即不僅要說出流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容，還應(yīng)該建立生物膜結(jié)構(gòu)和功能之間的聯(lián)系。20xx版《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中與這一部分有關(guān)的學(xué)業(yè)要求有：“從結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)這一視角，解釋細胞由多種多樣的分子組成，這些分子是細胞執(zhí)行各項生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)；建構(gòu)并使用細胞模型，闡明細胞各部分結(jié)構(gòu)通過分工與合作，形成相互協(xié)調(diào)的統(tǒng)一整體?！北竟?jié)課是在學(xué)習(xí)了細胞膜功能和生物膜系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上進行的，所以可以很好地使學(xué)生形成結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的觀點，從而提高生命觀念這一核心素養(yǎng)，所以這是本節(jié)課的一個重要目標(biāo)。本節(jié)課將以生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程為主線，構(gòu)建生物膜的流動鑲嵌模型，從而使學(xué)生對細胞結(jié)構(gòu)有一個更清晰的認識，進而能闡明其功能，所以引導(dǎo)學(xué)生回顧生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程進而總結(jié)出流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容是本節(jié)課重要的學(xué)習(xí)目標(biāo)。另外課標(biāo)要求注重生物科學(xué)史和科學(xué)本質(zhì)的學(xué)習(xí)，而本節(jié)課恰恰是以生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程為主線，可以讓學(xué)生沿著科學(xué)家探索的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的思路、方法，讓學(xué)生認識到“科學(xué)知識可能隨著研究的深入而改變”“科學(xué)工作依賴觀察和推論”“科學(xué)工作采用基于實證的范式”。

（二）教材與教學(xué)內(nèi)容分析

1、內(nèi)容分析

“生物膜的結(jié)構(gòu)”為人教版高中生物學(xué)教材《分子與細胞》第4章第2節(jié)《生物膜的流動鑲嵌模型》的內(nèi)容，是上一章中“細胞膜——系統(tǒng)的邊界”內(nèi)容的延伸，與第4章第1節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗焙偷?節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健甭?lián)系緊密，起到承上啟下的作用。教學(xué)內(nèi)容主要包括兩部分 ：科學(xué)家對生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程；生物膜流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上建立細胞膜結(jié)構(gòu)和功能的聯(lián)系，使學(xué)生認同結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。對于生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程，教材中選取的資料簡明扼要，所以在教學(xué)中以教材提供的資料為主，補充了冷凍斷裂技術(shù)，以便學(xué)生認識蛋白質(zhì)在膜中的分布情況和技術(shù)對于科學(xué)發(fā)展的推動作用；對于熒光標(biāo)記人-鼠細胞融合的實驗，不是直接給出，而是先讓學(xué)生設(shè)計實驗，以此培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。

2、重難點分析

教學(xué)重點：生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程；生物膜流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。

教學(xué)難點：探究蛋白質(zhì)分子是否能夠運動的實驗設(shè)計；建立細胞膜結(jié)構(gòu)和功能的聯(lián)系。

（三）學(xué)情分析

學(xué)生己經(jīng)學(xué)習(xí)了細胞膜的成分和功能，認同了細胞膜作為系統(tǒng)邊界對于細胞生命活動的重要意義，但對細胞膜的結(jié)構(gòu)完全不了解，所以應(yīng)該從膜的功能引入本節(jié)課的學(xué)習(xí)，最終讓學(xué)生認同結(jié)構(gòu)和功能是相適應(yīng)的這一基本的生物學(xué)觀點。高一學(xué)生對于科學(xué)研究的一般方法和科學(xué)的'本質(zhì)等缺乏深入認識，科學(xué)探究能力需要逐步培養(yǎng)，所以本節(jié)課應(yīng)該通過分析生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程和實驗設(shè)計，提高學(xué)生對科學(xué)研究方法和科學(xué)本質(zhì)的認識，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.通過資料分析，回顧生物膜的探究歷程，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的思路、方法，通過血型的介紹增強社會責(zé)任感。（科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任）

2.說出流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容。（生命觀念）

3.建立細胞膜結(jié)構(gòu)和功能的聯(lián)系，認同結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的觀點。（科學(xué)思維、生命觀念）

三、評價設(shè)計

目標(biāo)1、通過目標(biāo)檢測題1學(xué)生對相關(guān)問題的回答進行評價進行評價

目標(biāo)2、通過目標(biāo)檢測題2進行評價

目標(biāo)3、通過學(xué)生對相關(guān)問題的回答進行評價

四、教學(xué)策略與方法

對于生物膜的探究歷程，主要采用資料分析的方法，讓學(xué)生自己思考得出答案，可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維這一核心素養(yǎng)；對于蛋白質(zhì)分子的運動，不是讓學(xué)生閱讀資料，而是讓學(xué)生嘗試設(shè)計實驗來探究，可培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究這一核心素養(yǎng)；對于流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容，通過對探究歷程的總結(jié)得出，同時運用了構(gòu)建物理模型的方法；對于結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)這一觀點，通過建立細胞膜結(jié)構(gòu)和功能的聯(lián)系使學(xué)生充分認識，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和生命觀念這兩個核心素養(yǎng)。

第三篇：“生物膜的流動鑲嵌模型”一節(jié)教學(xué)設(shè)計

“生物膜的流動鑲嵌模型”一節(jié)教學(xué)設(shè)計

摘 要 從激發(fā)興趣、閱讀分析、小組合作、動手模擬、體驗技術(shù)、歸納創(chuàng)新這幾個方面完成“生物膜的流動鑲嵌模型”一節(jié)的教學(xué)過程，通過探究讓學(xué)生凝聚到學(xué)習(xí)活動中來，實現(xiàn)學(xué)生在知識、能力和情感領(lǐng)域的自主發(fā)展。

關(guān)鍵詞 結(jié)構(gòu)成分 結(jié)構(gòu)特點 流動鑲嵌模型 小組合作

中圖分類號 G633.91 文獻標(biāo)識碼 B

教材分析

“生物膜的流動鑲嵌模型”一課是人教版《分子與細胞》第四章第二節(jié)的內(nèi)容，與第一節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗彼从车纳锬ξ镔|(zhì)的進出控制具有選擇性等知識點有一定的聯(lián)系，并作為第三節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健钡幕A(chǔ)。整章內(nèi)容表現(xiàn)為“實例――結(jié)構(gòu)――功能”的結(jié)構(gòu)體系，本節(jié)內(nèi)容起承上啟下的作用。高中學(xué)生已具備了一定的觀察、認知和思維能力，對事物的本質(zhì)具有探索的欲望，但往往缺乏思考的連續(xù)性和邏輯性。本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計旨在教師的引導(dǎo)下，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，在實現(xiàn)學(xué)生知識領(lǐng)域發(fā)展的同時，使學(xué)生的能力和情感也得到提升。教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識目標(biāo)

① 簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容；

② 舉例說明生物膜具有的流動性特點。

2.2 能力目標(biāo)

① 分析科學(xué)家建立生物膜結(jié)構(gòu)模型過程，嘗試提出問題，大膽做出假設(shè)；

② 發(fā)揮空間想象能力，構(gòu)建細胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)。

2.3 情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)

① 形成生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)辨證觀點；

② 認同技術(shù)的發(fā)展在科學(xué)研究中的作用，形成用發(fā)展的觀點看待科學(xué)的觀念。教學(xué)重難點

3.1 教學(xué)重點

① 對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程；

② 生物膜的流動鑲嵌模型學(xué)說的基本內(nèi)容。

3.2 教學(xué)難點

① 探討建立生物膜模型的過程，如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點；

② 生物膜的流動性特點。教學(xué)過程

4.1 播放動畫，導(dǎo)入新課

教師播放變形蟲攝食視頻，展示教材中“問題探討”欄目列出的三種材料：塑料袋、普通布和彈力布，引導(dǎo)學(xué)生從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度分析哪種材料更加類似于變形蟲的細胞膜。學(xué)生很快回答：彈力布。教師追問原因，引導(dǎo)學(xué)生分析出因為彈力布具有動態(tài)的特點。繼續(xù)追問包括細胞膜在內(nèi)的生物膜的結(jié)構(gòu)到底是怎樣，引出課題。

設(shè)計意圖：通過動畫使學(xué)生的注意力迅速聚焦到課堂，在幾種材料的取舍中，學(xué)生確立了生物膜動態(tài)特點，為課堂教學(xué)的順利開展做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備。

4.2 閱讀資料，分析結(jié)構(gòu)成分

教師展示資料一：

19世紀(jì)末，歐文頓選用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細胞的通透性進行上萬次的研究，發(fā)現(xiàn)脂溶性分子易透過細胞膜；而非脂溶性分子則難以通過。20世紀(jì)初，科學(xué)家第一次將細胞膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細胞膜不但會被能溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會被蛋白酶分解。

教師提出問題：閱讀資料，你認為生物膜的成分是什么？為什么這么認為？閱讀后對于科學(xué)研究的過程有何體會？

設(shè)計意圖：資料及問題比較簡單，學(xué)生閱讀分析可自主解答前兩個問題，有利于培養(yǎng)高中生自主學(xué)習(xí)、獲取信息的能力。同時學(xué)生感受到科學(xué)研究的反復(fù)性和艱苦性，體會到崇高的科研精神，對其情感、態(tài)度與價值觀的發(fā)展具有引導(dǎo)作用。

4.3 利用教具，建立結(jié)構(gòu)模型

教師展示資料二：

1925年，荷蘭科學(xué)家E.Gorter和F.Grendel用丙酮分離出哺乳動物的紅細胞膜中的脂質(zhì)，在空氣―水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍。

教師提出問題：“膜內(nèi)的磷脂分子鋪成單層后，面積就會擴大兩遍，對此現(xiàn)象如何解釋”？

學(xué)生在討論后得出膜內(nèi)有兩層磷脂分子的結(jié)論。

教師講解磷脂分子具有親水性頭部和疏水性尾部知識，要求學(xué)生繪制磷脂分子在“空氣―水”界面分布的模擬簡圖（圖1）。

小組合作一：動手設(shè)計膜中磷脂分子的排布方式。

在學(xué)生對于磷脂分子性質(zhì)掌握的基礎(chǔ)之上，分小組討論并利用道具模擬設(shè)計膜內(nèi)磷脂分子的排布方式。

設(shè)計意圖：磷脂分子的排布是微觀的，學(xué)生缺乏形象認識。教師若直接展示結(jié)構(gòu)模型，必然失去探究性學(xué)習(xí)的過程，不能獲得較好的教學(xué)效果。通過教師引導(dǎo)學(xué)生逐步進入探究的殿堂，學(xué)生小組合作探究到兩層磷脂分子的排布方式，既使學(xué)生感受學(xué)習(xí)的樂趣，又增強小組分工合作的能力。學(xué)生對本部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)可能會遇到瓶頸。首先學(xué)生不一定能準(zhǔn)確的得出“雙層磷脂分子”的結(jié)論，后續(xù)過程將很 難開展，筆者在這種情況下利用學(xué)案的對折和展開的對比分析進行突破。第二個瓶頸是學(xué)生可能會對磷脂分子的性質(zhì)掌握不透徹或者即使在掌握了磷脂分子親疏水性，在設(shè)計膜中磷脂分子的排布方式的環(huán)節(jié)中也會粘貼出“頭部相靠，尾部朝向兩側(cè)”的錯誤模型，所以在小組動手操作之前教師可以以人紅細胞為例介紹膜外和膜內(nèi)的液體環(huán)境。

教師引導(dǎo)：我們共同設(shè)計出細胞膜中磷脂分子的排布模式圖（圖2）。細胞膜的結(jié)構(gòu)完成了嗎？還缺什么？蛋白質(zhì)又是以什么方式排布在膜中的呢？

教師展示資料三：

1959年羅伯特森在電子顯微鏡下看到了細胞膜清晰的暗-亮-暗三層結(jié)構(gòu)。通過課件中語音介紹電子顯微鏡技術(shù)：“電子顯微鏡是用電子束照射被檢樣品，與不同物質(zhì)發(fā)生碰撞而產(chǎn)生不同散射度。因蛋白質(zhì)電子密度高，故顯暗帶，磷脂分子電子密度低則呈亮帶?！?/p>

教師提出問題：羅伯特森提出生物膜是“蛋白質(zhì)―脂質(zhì)―蛋白質(zhì)”構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)模型，并且描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。對此你認同嗎？

第四篇：生物膜的流動鑲嵌模型教學(xué)設(shè)計

第二節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型教學(xué)設(shè)計

李思虎

【教材分析】

人教版必修1第4章共3節(jié)內(nèi)容，第1節(jié)《物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗罚?節(jié)《生物膜的流動鑲嵌模型》，第3節(jié)《物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健?。?節(jié)主要說明細胞膜是選擇透過性膜，膜為什么具有選擇透過性？這與膜結(jié)構(gòu)有關(guān)，膜結(jié)構(gòu)又是解釋物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞降幕A(chǔ)。這3節(jié)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系是：功能—結(jié)構(gòu)—功能。由此可見，本節(jié)內(nèi)容在第4章中起著承上啟下的作用，有助于幫助學(xué)生建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。

本節(jié)主要包括兩大部分內(nèi)容：

1、科學(xué)家對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。利用科學(xué)史教育素材，通過引導(dǎo)學(xué)生分析科學(xué)家們的實驗和結(jié)論，宛如親歷科學(xué)家探索的歷程，使學(xué)生切身感受科學(xué)的魅力，加深對科學(xué)過程和方法的理解，明白科學(xué)發(fā)現(xiàn)是長期的過程；科學(xué)家的觀點并不全是真理，還必須通過實踐驗證；科學(xué)學(xué)說并非一成不變，需要不斷修正、發(fā)展和完善；科學(xué)發(fā)展與技術(shù)有很大的關(guān)系，技術(shù)的進步可以更好地促進科學(xué)的發(fā)展。

2、生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對細胞膜結(jié)構(gòu)的假說中，細胞膜的流動鑲嵌模型是目前人們普遍認同的，能較好地解釋人們對細胞膜功能的認識，學(xué)生必須展開想象力，通過制作模型等，構(gòu)建細胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)，理解和掌握生物膜的流動鑲嵌模型的基本要點。【教學(xué)目標(biāo)】

1．知識與技能

①通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程，闡述科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一般規(guī)律。

②舉例說明生物膜具有流動性特點。

③簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。

2．過程與方法

①通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程，學(xué)習(xí)做出假設(shè)。

②發(fā)揮空間想象力，通過制作模型，構(gòu)建細胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)。

3．情感態(tài)度與價值觀

①生物膜結(jié)構(gòu)的研究是立足于生物膜所具有的功能特點上開展的，樹立生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的辯證唯物主義自然觀。

②正確認識科學(xué)價值觀，理解假說的提出要有實驗和觀察的依據(jù)，需要有嚴謹?shù)耐评砗痛竽懙南胂?，并通過實驗進一步驗證。

③正確認識實驗技術(shù)手段的進步在促進科學(xué)的發(fā)展中的作用。

【教學(xué)重點】流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。

【教學(xué)難點】探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。

【教學(xué)方法】談話法、探究法 【教具準(zhǔn)備】多媒體課件 【課時安排】1課時 【教學(xué)過程】

一、創(chuàng)設(shè)情境，興趣導(dǎo)入

PPT展示細胞膜詩一首，引入細胞膜的功能。是誰

隔開了原始海洋的動蕩 是誰，奏鳴了生命的交響。是誰，為我日夜守邊防 是誰，為我傳信報安康。沒有你，我會是何等模樣！

教師：鳥兒會飛是因為有翅膀，魚兒會游是因為有流線型的身體和鰭，是因為結(jié)構(gòu)決定功能，要知道細胞膜為什么有這些功能就需要了解它的結(jié)構(gòu)。

二、探究細胞膜的組成成分

呈現(xiàn)科學(xué)史料：1895年，E.Overton選用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細胞膜的通透性進行上萬次的研究。發(fā)現(xiàn)：凡是可溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易穿過細胞膜。

探究：依據(jù)E.Overton所觀察到的實驗現(xiàn)象，你們能得出什么結(jié)論？

學(xué)生分析得出結(jié)論，體驗推理過程。（細胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成）

引導(dǎo)學(xué)生提出新問題：細胞膜中的磷脂分子如何排列的呢？

呈現(xiàn)科學(xué)史料：1925年，兩位荷蘭科學(xué)家對血影的研究，他們用丙酮抽提細胞膜中的脂類物質(zhì)在水面鋪成單分子層，聚攏后測得的總面積是紅細胞表面積的2倍。

設(shè)問1：依據(jù)所觀察到的實驗現(xiàn)象，你們能得出什么結(jié)論？

認真思考得出結(jié)論：細胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層。

設(shè)問2：磷脂分子如果鋪在水面上應(yīng)該是什么樣的？

探究脂質(zhì)分子的排列方式，討論，板書。

設(shè)問3：磷脂分子是否排列成兩層？如何排布？

探究脂質(zhì)分子排列成兩層的方式，板書。

引導(dǎo)學(xué)生提出新問題。

呈現(xiàn)科學(xué)史料：電鏡下的細胞膜呈現(xiàn)了暗亮暗三層結(jié)構(gòu)。

設(shè)問1：的代表什么物質(zhì)呢？亮的代表什么物質(zhì)呢？

設(shè)問2：蛋白質(zhì)分子位于磷脂雙分子層的什么位置？

蛋白質(zhì)是怎樣排布在磷脂雙分子層上的呢？（蛋白質(zhì)覆蓋在磷脂分子的兩側(cè)）

講述羅伯特森的“蛋白質(zhì)－脂質(zhì)－蛋白質(zhì)”靜態(tài)模型的特點。

設(shè)問：該結(jié)構(gòu)模型是否與細胞膜的相關(guān)生理相適應(yīng)？

從現(xiàn)實生活中尋找證據(jù)，觀看錄像：變形蟲的變形運動。

分析相關(guān)實驗，設(shè)問：“蛋白質(zhì)－脂質(zhì)－蛋白質(zhì)”的靜態(tài)模型是否有缺陷，應(yīng)如何修正？

科學(xué)史料中尋找支持實驗：①1970年，F(xiàn)rye和Edidin的人――鼠細胞融合實驗，整合后的細胞一半發(fā)紅色熒光，另一半發(fā)綠色熒光。將細胞放在37度培養(yǎng)40分鐘后，兩種顏色均勻分布在融合后的細胞膜表面。

引導(dǎo)學(xué)生通過小組合作構(gòu)建細胞膜的結(jié)構(gòu)模型。

三、總結(jié)歸納 教師：那流動鑲嵌模型的具體內(nèi)容是如何的呢？

（1）磷脂雙分子層是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性的尾部相對朝向內(nèi)側(cè)。

（2）蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層。這里體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對稱性。

（3）在細胞膜的外側(cè)，有一層由細胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)構(gòu)合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被與細胞識別、細胞間的信息交流有密切聯(lián)系。

（4）磷脂分子是可以運動的，具有流動性。大多數(shù)的蛋白質(zhì)也是可以運動的，也體現(xiàn)了膜的流動性?！菊n堂小結(jié)】

我們這節(jié)課就到這里，一方面我們重溫了科學(xué)家探索細胞膜結(jié)構(gòu)的歷程，這是一個在繼承中不斷驗證、修正和完善發(fā)展的過程，這段科學(xué)史給予我們很多有用的啟示，使我們加深了對科學(xué)過程和方法的理解。另一方面我們也重點學(xué)習(xí)了生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對細胞膜結(jié)構(gòu)的假說中，細胞膜的流動鑲嵌模型是目前人們普遍接受認同的，能較好地解釋人們對細胞膜功能的認識，理解和掌握流動鑲嵌模型的基本要點，這對于更好的理解下一節(jié)物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞接泻苤匾穆?lián)系 【回顧反思】

“對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”這部分內(nèi)容可以聯(lián)系第一章之第二節(jié)，關(guān)于“細胞學(xué)說的建立過程”，不僅要讓學(xué)生知道生物學(xué)的基本理論知識，還要讓學(xué)生明白科學(xué)探索是一個在繼承中不斷驗證、修正和完善發(fā)展的過程，其道路是曲折的，更要讓學(xué)生尊重科學(xué)，用發(fā)展的觀點看待科學(xué)，樹立辨證的科學(xué)觀。這樣通過科學(xué)探索史的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生自我啟示，加深對科學(xué)過程和方法的理解。

“流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容”的闡述一定要清晰，有條理，便于對這部分知識的理解掌握，同時也為更好的理解下一節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健碧峁┝酥R基礎(chǔ)。

第五篇：《生物膜的流動鑲嵌模型》教學(xué)設(shè)計

《生物膜的流動鑲嵌模型》教學(xué)設(shè)計

1、內(nèi)容和地位

1.1 “生物膜的流動鑲嵌模型”一節(jié)是人教版《必修1分子與細胞》第四章《細胞的物質(zhì)輸入和輸出》之第二節(jié)，與第一節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗彼从车纳锬ξ镔|(zhì)的進出控制具有選擇性等知識有一定的聯(lián)系，并對第三節(jié)學(xué)習(xí)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健弊髁酥R準(zhǔn)備。所以，這節(jié)的內(nèi)容安排很巧妙，對整個章節(jié)的知識起到了承上啟下的作用。

1.2 本節(jié)主要包括了兩大部分內(nèi)容：①.科學(xué)家對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。這是一個很好的科學(xué)史教育素材，通過引導(dǎo)學(xué)生一步一步地分析科學(xué)家的實驗和結(jié)論，宛如親歷科學(xué)家探索的歷程，使學(xué)生切身感受科學(xué)的魅力，自然而然地接受流動鑲嵌模型的理論，更重要的是讓學(xué)生加深對科學(xué)過程和方法的理解，明白科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程是一個長期的過程，涉及到許多科學(xué)家的辛勤工作；科學(xué)家的觀點并不全是真理，還必須通過實踐驗證；科學(xué)學(xué)說不是一成不變的，需要不斷修正、發(fā)展和完善；科學(xué)發(fā)展與技術(shù)有很大的關(guān)系，技術(shù)的進步可以更好地促進科學(xué)的發(fā)展。②.細胞膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對細胞膜結(jié)構(gòu)的假說中，細胞膜的流動鑲嵌模型是目前人們普遍接受認同的，能較好地解釋人們對細胞膜功能的認識，學(xué)生必須展開想象力，在頭腦中構(gòu)建細胞膜的空間結(jié)構(gòu)，理解和掌握流動鑲嵌模型的基本要點，這對于更好的理解下一節(jié)物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞接泻苤匾穆?lián)系。

2、學(xué)情分析

2.1 學(xué)生已經(jīng)了解了細胞、知道了組成細胞的分子、掌握了細胞的基本結(jié)構(gòu)，尤其是細胞膜作為最基本生命系統(tǒng)的邊界等相關(guān)知識，為本節(jié)知識的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

2.2 高中學(xué)生具備了一定的觀察和認知能力，分析思維的目的性、連續(xù)性和邏輯性也已初步建立，但還很不完善，對事物的探索好奇，又往往具有盲目性，缺乏目的性，并對探索科學(xué)的過程與方法及結(jié)論的形成缺乏理性的思考。

3、設(shè)計思路

3.1 調(diào)動學(xué)生已有的知識和經(jīng)驗，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。

學(xué)生在第2章的學(xué)習(xí)中曾經(jīng)制作真核細胞的三維結(jié)構(gòu)模型，當(dāng)時就遇到過用什么材料做細胞膜的問題。本節(jié)課可以從這個問題入手，讓學(xué)生從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度分析，用什么材料做細胞膜，能更好地體現(xiàn)細胞膜的功能。關(guān)于這個問題，學(xué)生已有的知識是：細胞膜很薄，是細胞這個生命系統(tǒng)的邊界；細胞膜能夠控制物質(zhì)的進出，讓一部分物質(zhì)通過，其他物質(zhì)不能通過；植物細胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的實驗告訴學(xué)生，細胞能夠在一定范圍內(nèi)漲大和縮小，說明細胞膜具有一定的彈性。教材中“問題探討”欄目列出了三種材料：塑料袋、普通布和彈力布，其中塑料袋只能滿足作為系統(tǒng)邊界的要求，普通布能夠滿足系統(tǒng)的邊界和讓一部分物質(zhì)透過這兩項功能的要求，只有彈力布能夠滿足上述三項功能的要求。通過這個問題的討論，學(xué)生就會認識到建立細胞膜的結(jié)構(gòu)模型，必須從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點出發(fā)來思考。當(dāng)然，細胞膜不可能是由彈力布構(gòu)成的。細胞膜到底具有怎樣的結(jié)構(gòu)，才能使它具有上述功能呢？

3.2 本節(jié)課在教學(xué)設(shè)計上主要突出科學(xué)史的教育，科學(xué)史的教學(xué)是在新教材中特別強調(diào)和突出的，在舊教材中涉及不多，要教好不容易。老師備課過程要細致策劃如何有效地引導(dǎo)學(xué)生分析不同時期不同科學(xué)家的實驗及假說，評價他們的貢獻；要能通過一連串的環(huán)環(huán)相扣的問題來引導(dǎo)學(xué)生思維，要讓學(xué)生感到身臨其境，仿佛自己就是那個科學(xué)家在思考研究；最后讓學(xué)生從中總結(jié)出科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一般規(guī)律。

3.3 生物膜結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建是本節(jié)要突破的一個難點問題。本節(jié)課中，教師自制了磷脂分子和蛋白質(zhì)分子的模型，讓學(xué)生根據(jù)科學(xué)家的實驗現(xiàn)象自己來構(gòu)建磷脂分子的排列方式、蛋白質(zhì)與磷脂的組合方式，這樣讓學(xué)生不但形象、直觀的了解了模型構(gòu)建的過程、也讓他們置身其中、探索奧妙并體驗了成功的喜悅。

3.4 細胞膜的流動鑲嵌模型這個難點的講解可通過多媒體課件來突破，有順序和層次地介紹。通過幻燈片放映各個科學(xué)家研究的圖片、動畫，增強了這些內(nèi)容的立體感、豐富了教學(xué)內(nèi)容、使學(xué)生在樂趣中學(xué)、在輕松中學(xué)。[教學(xué)目標(biāo)

1、知識與技能

①簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容 ；

②舉例說明生物膜具有的流動性的特點 ；

③通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程闡述科學(xué)發(fā)展的一般規(guī)律。

2、過程與方法

①分析科學(xué)家建立生物膜結(jié)構(gòu)模型過程，嘗試提出問題，大膽作出假設(shè) ；

②發(fā)揮空間想象能力，構(gòu)建細胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)。

3、情感、態(tài)度和價值觀

①使學(xué)生樹立生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)辨證觀點 ；

②培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)耐评砗痛竽懴胂竽芰?；

③認識到技術(shù)的發(fā)展在科學(xué)研究中的作用，尊重科學(xué)且用發(fā)展的觀點看待科學(xué)、樹立辨證的科學(xué)觀。教學(xué)重點

1、科學(xué)家對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。

2、生物膜的流動鑲嵌模型學(xué)說的基本內(nèi)容。

教學(xué)難點

1、對科學(xué)探究過程的分析，如何體現(xiàn)生物膜的結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一；

2、生物膜的空間立體結(jié)構(gòu)；

3、生物膜的流動性特點。

教具準(zhǔn)備

1、生物膜流動鑲嵌模型的多媒體演示課件

2、自制磷脂分子、蛋白質(zhì)分子模型

教學(xué)流程

設(shè)問引入→“問題探討”→體驗“生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”→闡述“流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容”

教學(xué)過程

（一）情景創(chuàng)設(shè)

教師：同學(xué)們，在前面我們制作真核細胞的三維結(jié)構(gòu)模型中，遇到過用什么材料做細胞膜的問題，現(xiàn)在有三種材料：塑料袋、普通布和彈力布，你選用哪種材料呢？為什么？

學(xué)生：細胞膜很薄，是細胞這個生命系統(tǒng)的邊界。

學(xué)生：細胞膜是選擇透過性膜，能夠控制物質(zhì)的進出，讓一部分物質(zhì)通過，其他物質(zhì)不能通過。

學(xué)生：植物細胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的實驗告訴我們，細胞能夠在一定范圍內(nèi)脹大和縮小，說明細胞膜具有一定的彈性。

學(xué)生：塑料袋只能滿足作為系統(tǒng)邊界的要求，普通布能夠滿足系統(tǒng)的邊界和讓一部分物質(zhì)透過這兩項功能的要求，只有彈力布能夠滿足前面提到的三項功能的要求。

教師：大家進行選擇的依據(jù)是利用了細胞膜的功能，這體現(xiàn)了什么樣的生物學(xué)思想呢？

學(xué)生：生物體結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的思想。教師：實際上，彈力布也并不能完全代替生物膜。要找到更好的材料，我們還需要對細胞膜的結(jié)構(gòu)有更深的認識。

（二）師生互動

1、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程

教師：人們對事物的認識是有一個過程的，科學(xué)家當(dāng)年正是懷著對物質(zhì)跨膜運輸現(xiàn)象產(chǎn)生的疑問，開始了對生物膜結(jié)構(gòu)的孜孜以求地探索，歷經(jīng)了一百多年時間，走過了一條曲折的道路，直到現(xiàn)在仍有許多科學(xué)家在繼續(xù)深入研究。讓我們一起重溫一下這段歷史，會讓大家對科學(xué)過程和本質(zhì)的理解有所啟發(fā)。我想讓大家穿過時空隧道，回到一百多年前，假想一下：如果你是當(dāng)時的一位科學(xué)家，你會怎樣去研究細胞膜的結(jié)構(gòu)？（提示學(xué)生，引導(dǎo)他們明白限于當(dāng)時的技術(shù)條件，還不能親眼看到生物膜，無法想像它的結(jié)構(gòu)是什么樣的，通過什么辦法進行第一步的探究呢？引導(dǎo)學(xué)生看教材后明白當(dāng)時科學(xué)家是從生理功能入手來探究的，通過實驗觀察，科學(xué)家才有嚴謹?shù)耐评?，提出膜是由脂質(zhì)組成這一假說，提示學(xué)生作出科學(xué)探究過程中作出假設(shè)后的步驟是什么（通過實驗來驗證假設(shè)），從而進入下面的學(xué)習(xí)。

學(xué)生：可以從現(xiàn)象入手，去進行推測。

教師：這就是生物學(xué)研究上常用的一種科學(xué)方法——假說法。這也是我們今天探究生物膜的結(jié)構(gòu)的一個重要的方法，下面，就讓我們沿著科學(xué)家的足跡，和科學(xué)家一起來研究這個問題。

問題（1）：探究細胞膜的組成成分是什么？

展示材料①：歐文頓的實驗及其相關(guān)的圖片

時間：19世紀(jì)末 1895年

人物：歐文頓（E.Overton）實驗：用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細胞的通透性進行過上萬次的實驗，發(fā)現(xiàn)細胞膜對不同物質(zhì)的通透性是不一樣的：凡可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細胞膜進入細胞。

教師：根據(jù)實驗，你能提出什么假說？

學(xué)生：提出假說：膜是由脂質(zhì)構(gòu)成的。

教師：在得出結(jié)論之后，還有沒有必要對膜的成分進行提取、分離和鑒定呢？

學(xué)生：有必要，通過鑒定能更準(zhǔn)確地說明問題。

教師：那為什么一開始不直接對膜的成分進行提取、分離和鑒定呢？

學(xué)生：當(dāng)時的技術(shù)不能實現(xiàn)。

教師：這說明什么問題呢？

學(xué)生：這說明技術(shù)對科學(xué)研究的重要作用。

教師：直至20世紀(jì)初，科學(xué)家才能第一次將細胞膜從哺乳動物紅細胞中分離出來，化學(xué)分析表明，膜的主要成分的確是磷脂和蛋白質(zhì)。從而以實驗說明了歐文頓的假說是成立的。也就是說假說是在實驗與觀察的基礎(chǔ)上提出來的，同時又需要更進一步的實驗來證明。

問題（2）：探究這些物質(zhì)是如何組成膜的？

出示資料②：1917年歐文·朗繆爾將提取的膜質(zhì)鋪展在水盤的水面上，發(fā)現(xiàn)脂在水面上形成一薄層，單脂層親水的頭朝向水面，疏水的尾背離水面。于是他提出：磷脂分子是一種由甘油、脂肪酸和磷酸所組成的分子，結(jié)構(gòu)既有疏水基團（尾部），又有親水基團（頭部）。因為磷脂分子的“頭部”親水，所以在水—空氣界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸，尾部則朝向空氣一面。這樣磷脂分子可以在空氣和水的界面上展開為一層。

教師：大家分組討論，利用手中的磷脂分子模型擺出下面兩種情況下磷脂的分布情況①在空氣-水界面上②完全浸沒在水中

學(xué)生：小組代表上黑板演示

展示材料③：戈特 和格倫德對血影的研究

時間：1925年

人物：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel

實驗：兩位科學(xué)分離純化了紅細胞，從一定數(shù)量的紅細胞中抽提脂類，按Langmuir的方法進行展層，并比較展層后的脂單層的面積和根據(jù)體積所推算的總面積，發(fā)現(xiàn)提取的脂鋪展后所測的面積同實際測量的紅細胞的表面積之比為（1.8～2.2）∶1，約為兩倍。

教師：假如你是當(dāng)時的科學(xué)家，當(dāng)你做實驗時發(fā)現(xiàn)單分子的磷脂分子正好是紅細胞的兩倍時，大膽地展開你的想象力，你能做出什么假說？

學(xué)生：細胞膜中的磷脂是兩層的。

教師：那這兩層磷脂分子在細胞中又是怎樣排布的呢？再分小組討論、利用你手中的模型擺出來吧。

學(xué)生：分組討論，共可有六種排布方式，并提出細胞膜應(yīng)兩面都處于水環(huán)境中，所以討論得到正確的排布方式。

問題（3）：那蛋白質(zhì)和磷脂的位置關(guān)系又是如何的呢？

展示材料④：羅伯特森的單位膜模型

時間：1959年

人物：J.D.Robertson羅伯特森

實驗：用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細胞膜照片，顯示暗—明—暗三層結(jié)構(gòu)，厚約7.5 nm，它由厚約3.5 nm的雙層脂質(zhì)分子和內(nèi)外表面各為厚約2 nm的蛋白質(zhì)構(gòu)成。

提出假說：連續(xù)的脂質(zhì)雙分子層組成膜的主體，磷脂的非極性端朝向膜內(nèi)側(cè)，極性端朝向膜外兩側(cè)，蛋白質(zhì)以單層肽鏈的厚度，通過靜電作用與磷脂極性端相結(jié)合，從而形成蛋白質(zhì)—磷脂—蛋白質(zhì)的三層結(jié)構(gòu)，稱之為單位膜。他提出真核細胞與原核細胞具有相同的膜結(jié)構(gòu)。單位膜模型的主要不足在于：把生物膜的結(jié)構(gòu)描述成靜止的、不變的，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾。

單位膜結(jié)構(gòu)模型繼承了前人的有關(guān)結(jié)論，又成功地利用了先進的電子顯微鏡的觀察結(jié)果作為證據(jù)。但是他將生物膜描述為靜態(tài)的剛性的結(jié)構(gòu)，這一點很快又被新的技術(shù)手段下的實驗所否定。

問題（4）：有什么證據(jù)證明細胞膜中的物質(zhì)不是靜態(tài)的呢？

教師放映變形蟲的變形運動、白細胞吞噬病原體、細胞分裂的動畫，讓學(xué)生從感性上認識膜不是剛性結(jié)構(gòu)。展示材料⑤：熒光標(biāo)記小鼠細胞和人細胞融合實驗

時間：1970年

人物：Larry Frye等

實驗：將人和鼠的細胞膜用不同熒光抗體標(biāo)記后，讓兩種細胞融合，雜種細胞一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布。提出假說：細胞膜具有流動性。

教師：很好，在繼承前人的結(jié)論基礎(chǔ)上，結(jié)合新的觀察和實驗證據(jù)，又有科學(xué)家提出一些關(guān)于生物膜的分子結(jié)構(gòu)模型。其中1972年桑格（S.J.Singer）和尼克森（G.Nicolson）提出的流動鑲嵌模型為大多數(shù)人所接受。

好，學(xué)到這里，縱觀整個人們對建立生物膜模型的探索過程，我們有些話題想讓大家思考討論。

以討論小組的形式開展課堂討論交流。

（1）生物膜的流動鑲嵌模型是不是就完美無缺了呢？請說說你的看法。

學(xué)生：生物膜的流動鑲嵌模型不可能完美無缺。人類對自然界的認識永無止境，隨著實驗技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進，對膜的研究將更加細致入微，對膜結(jié)構(gòu)的進一步認識將能更完善地解釋細胞膜的各種功能，不斷完善和發(fā)展流動鑲嵌模型。的確，流動鑲嵌模型是目前人們普遍認同的，但它無法完美地回答生物膜的所有功能。所以后來不斷提出一些新的模型，如Wallach于1975年提出晶格鑲嵌模型；Jain和White于1977年提出板塊鑲嵌模型等，迄今為止，已提出的生物膜結(jié)構(gòu)模型達幾十種之多，生物膜的結(jié)構(gòu)模型雖然有很多種，但被廣泛接受的結(jié)構(gòu)模型基本內(nèi)容是趨向一致的。其要點和特點基本相同，主要包括膜的分子組成和結(jié)構(gòu)特征。

（2）縱觀整個人們對建立生物膜模型的探索過程，你能談?wù)剬嶒灱夹g(shù)的進步起到怎樣的作用？

學(xué)生：在建立生物膜模型的過程中，實驗技術(shù)的進步起到了關(guān)鍵性的推動作用。如血影的制取和化學(xué)成分的鑒定技術(shù)使人們認識膜的化學(xué)組成；電子顯微鏡的誕生使人們終于看到了膜的存在；冰凍蝕刻技術(shù)和掃描電子顯微鏡技術(shù)使人們認識到膜的內(nèi)外兩側(cè)并不對稱；熒光標(biāo)記小鼠細胞與人細胞的融合實驗又證明了膜的流動性等。沒有這些技術(shù)的支持，人類的認識便不能發(fā)展。（3）分析生物膜模型的建立過程中，結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)是如何得到體現(xiàn)的？

學(xué)生：在建立生物膜模型的過程中，結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點始終引導(dǎo)人們不斷實踐、認識，再實踐、再認識；使人類一步步接近生物膜結(jié)構(gòu)的真相。例如，不同生物膜的功能是有差異的。在生命系統(tǒng)中，一般來說，功能的不同常伴隨著結(jié)構(gòu)的差異，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，這顯然與不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。還有，不同膜的厚度也不完全一樣。由此促進學(xué)者們重新研究脂質(zhì)和蛋白質(zhì)相互作用的問題。一些學(xué)者使用了更加先進的技術(shù)，運用紅外光譜等技術(shù)證明，膜蛋白主要為球形結(jié)構(gòu)。冰凍蝕刻電鏡技術(shù)又證明，脂雙層中分布有蛋白質(zhì)顆粒，這樣又發(fā)展了生物膜模型。生物膜中存在不同種類的蛋白質(zhì)，以及蛋白質(zhì)在生物膜中的不同分布情況，恰能較好地解釋不同結(jié)構(gòu)的生物膜具有不同的生理功能。

（4）分析生物膜模型的建立過程，你受到什么啟示？

學(xué)生：科學(xué)研究是要在實驗和觀察的基礎(chǔ)上，通過嚴謹?shù)耐评砗痛竽懙南胂?，提出假說，再通過實驗進一步地驗證假說。

學(xué)生：科學(xué)研究依賴于技術(shù)的進步，技術(shù)進步了，可以得到更多新的實驗數(shù)據(jù)。

學(xué)生：科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程是一個長期的過程，涉及到許多科學(xué)家的辛勤工作。

學(xué)生：科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程不是一帆風(fēng)順的，往往是在繼承的基礎(chǔ)上不斷驗證、修正和完善發(fā)展的。

學(xué)生：科學(xué)家的觀點并不全是真理，還必須通過實踐驗證；科學(xué)學(xué)說不是一成不變的，需要不斷完善。

教師：那流動鑲嵌模型的具體內(nèi)容是如何的呢？

（1）磷脂雙分子層是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性的尾部相對朝向內(nèi)側(cè)。

（2）蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層。這里體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對稱性。

（3）在細胞膜的外側(cè)，有一層由細胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)構(gòu)合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被與細胞識別、細胞間的信息交流有密切聯(lián)系。

（4）磷脂分子是可以運動的，具有流動性。大多數(shù)的蛋白質(zhì)也是可以運動的，也體現(xiàn)了膜的流動性。

［評價反饋］

1、精選練習(xí)

（1）變形蟲的任何部位能伸出偽足，人體的某些白細胞能吞噬病菌，這些生理活動的完成說明細胞膜具有下列哪一特點

A.選擇透過性 B.一定的流動性 C.保護作用 D.細胞識別

（2）1985年 Overton在研究各種未受精卵細胞的透性時，發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)容易透過細胞膜，不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)透過細胞膜十分困難。這表明組成細胞膜的主要成分中有___________。

（3）1925年 Corter Grendel用丙酮提取細胞膜的脂，并將它在空氣—水界面上展開時，發(fā)現(xiàn)這個單層分子的面積相當(dāng)于原來細胞表面積的兩倍。由此可以認為細胞膜由___________組成。

（4）1970年，科學(xué)家用不同熒光染料標(biāo)記的抗體，分別與鼠和人細胞膜上的一種抗原相結(jié)合，使它們分別產(chǎn)生綠色和紅色熒光。將兩種細胞融合成一個細胞時，開始時一半呈綠色，另一半呈紅色，但在 37 ℃水浴中保溫40 min后，融合細胞上的兩種顏色的熒光呈現(xiàn)均勻分布。這個實驗說明___________，其原因是___________。

參考答案：

（1）B（2）脂質(zhì)（3）磷脂雙分子層（4）細胞膜具有一定的流動性 構(gòu)成細胞膜的蛋白質(zhì)分子（抗原）是可以運動的課堂小結(jié)

我們這節(jié)課就到這里，一方面我們重溫了科學(xué)家探索細胞膜結(jié)構(gòu)的歷程，這是一個在繼承中不斷驗證、修正和完善發(fā)展的過程，這段科學(xué)史給予我們很多有用的啟示，使我們加深了對科學(xué)過程和方法的理解。另一方面我們也重點學(xué)習(xí)了生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對細胞膜結(jié)構(gòu)的假說中，細胞膜的流動鑲嵌模型是目前人們普遍接受認同的，能較好地解釋人們對細胞膜功能的認識，理解和掌握流動鑲嵌模型的基本要點，這對于更好的理解下一節(jié)物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞接泻苤匾穆?lián)系。

布置作業(yè)

在引入時，我們問到大家還能想出什么更好的制作細胞膜的材料，你們可以調(diào)動已有的生活經(jīng)驗，再結(jié)合今天所講的生物膜的流動鑲嵌模型，利用生活上找得到的廢棄物做一個細胞膜的流動鑲嵌模型。