必修模块1 第4章 细胞物质输入和输出第2节生物膜的流动镶嵌模型

杨清清

【教学目标】

1.知识目标

（1）举例说明生物膜具有流动性特点。

（2）简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。

2.能力目标

（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。

（3）在预习的过程中，学会利用电脑、书本资料查找相应知识，能归纳总结、提取有用知识，并能用自己的话阐述清楚。

3.情感目标

（1）学习科学家生物膜模型建立的过程，树立生物结构与功能相适应的辩证唯物主义自然观，促进学生生物科学素养的提高。

（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）正确认识实验技术手段的进步在促进科学发展中的作用。

【教学重点】

流动镶嵌模型的提出及其基本内容。

【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】

谈话法、探究法、情境教学法为主，辅以其他方法。

【教学实施过程】

1.设置谜语，导入新课

用一则谜语，导入新课。激发兴趣，激活学生思维，从而回顾细胞膜的功能等知识点并思考：细胞膜功能与其特定的结构相关吗？细胞膜结构是怎样的呢？

2.生物膜成分的探究

首先由各小组阅读、分析、讨论、教材第65页第二段内容，并思考以下问题。如果是你们根据实验现象，能推测出什么结论？依据是什么？欧文顿最初提出“生物膜是由脂质组成的”观点后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？为什么？学生小组讨论后，推选代表发言，组织学生评价、教师评价。得出“生物膜是由脂质组成的”观点。

各小组阅读、分析、讨论、教材第65页第三段内容，并思考以下问題。①为什么当初科学家要用哺乳动物的红细胞来提取获得细胞膜？②可否用已学方法来验证细胞膜中含有蛋白质？学生小组讨论后，推选代表发言，组织学生评价、教师评价，总结出“膜的主要成分是制作和蛋白质”。

3.生物膜结构的探究

既然我们已经知道了细胞膜的成分包括脂质和蛋白质。那么，它们是以怎样的排列方式构成生物膜的结构的呢？为了更易理解它们的排布，我们首先来认识一下脂质分子。各小组阅读、分析、讨论、教材第66页“思考与讨论”问题三。组织学生活动：用模型尝试解决“磷脂分子在空气-水界面上排布方式”问题，并画出示意图。组织学生上黑板展示讨论结果，并作出解释。学生进一步思考以下问题：①两层磷脂分子会怎么排列呢？借用模型尝试解答，并画出示意图。②请结合细胞膜的生活环境，选择出最合理的排布方式，并说明理由。请各小组在自己小组的白板排列出可能的方式，向同学们展示，并指出最合理的排布方式，作出解释。从而通过教师引导学生自主讨论得出“磷脂分子头部向外，尾部向内的两层磷脂分子的排列方式”。

脂质分子的排布方式我们已经知道。蛋白质是怎样排布的呢？蛋白质位于脂双层的什么位置？随着电子显微镜的诞生，科学家用它来观察细胞膜。PPT展示1959年罗伯特森在电镜下看到细胞膜结构的照片，并补充相应的知识：电子束照射大分子物质散射度高，黑暗；照射小分子物质，散射度低，光亮。请学生根据上述资料，以及电镜下看到的“暗—亮-暗”结构推测出蛋白质可能的排布方式，尝试用模型解决该问题，并画出示意图。请各小组在已排布出的磷脂双分子层的基础上，排列出蛋白质分子的分布情况。引导学生自己推测出“三明治”结构，PPT展示相应图片，并指出当时科学家认为生物膜是静态统一的结构。请某小组同学完成课前布置的任务：①展示当时科学家对“三明治”模型质疑的实例，并说出你推测的结果。②针对质疑，你能说出当时科学家是应用怎样的新技术验证他们的质疑的吗？以及该新技术证明的实验结果，并用模型排布出新的膜结构，从而得出生物膜的结构中蛋白质并不是排布在磷脂分子的两侧，而是可能镶嵌、贯穿、嵌入在磷脂双分子层中。

以上这些研究只能证明生物膜的结构，但是还有一个与现实例子相矛盾的观念还未能用实验证明。教师PPT展示的白细胞吞噬病菌和变形虫吞噬草履虫视频，请学生阅读教材第67页及图4-5，解决以下问题：①尝试用自己的话描述实验过程。②分析实验结果，阐述出的实验结论，从而得出细胞膜具有流动性。

在新的观察和实验证据的基础上，1972年桑格和尼克森提出了流动镶嵌模型为大多数人说接受。各小组阅读第67页及图4-6，思考、讨论以下问题：①桑格和尼克森的流动镶嵌模型和我们总结出来的模型有什么区别，我们中间出的模型缺少了什么结构？②它的排布有什么特点？③它的作用是什么？最后请学生完善自己的生物膜的流动镶嵌模型示意图。各小组阅读教材第68页流动镶嵌模型的基本内容，回答下面问题：膜的基本支架是什么？蛋白质怎么分布？脂质和蛋白质可否运动？膜的外侧分布着什么？它与蛋白质结合构成什么？作用是什么？

最后，请同学们完成这样一个挑战：若现在我们要拍摄一部纪录片，介绍生物膜结构的探索历程，你能担任我们的旁白员吗？试一试吧！并请同学们课后完成利用废旧材料自己制作生物膜的流动镶嵌模型。

【教后反思】

尽量为学生创造探究活动的机会，激发学习兴趣。本节教学设计上主要突出科学史教育，经过教师精心设计，将各位科学家实验的资料，再加工成一连串环环相扣的问题来引导学生探究，让学生身临其境，仿佛自己就是科学家正在进行研究，从中学习模型建构方法：实验、推理想象—提出假说—进一步验证完善—不断发展；正确认识实验技术手段的进步在促进科学发展中的作用；总结科学发现的一般规律。

但是要求学生自主探究的内容比较多，所以最后的课堂巩固没有足够的时间，还要适当地加快课堂的节奏。

（作者单位 四川省成都石室中学）

编辑 温雪莲