《生物膜的流动镶嵌模型》教学设计

薛姣

摘 要：立足于新课程理念，尝试通过阅读资料和构建模型的方式，帮助学生学会像科学家一样探索、掌握细胞膜的研究历程和流动镶嵌模型的内容。

关键词：教学设计；细胞膜；生物膜

一、教材分析

本节是人教版高中生物必修一第四章第二节的内容。学生已经学习了构成生物体的化学元素和化合物，为引导学生探究生物膜的结构做好铺垫。同时，本节内容也为后面“物质跨膜运输的方式”作了知识准备，起到了承上启下的作用。

二、学情分析

学生了解构成细胞的物质组成和基本结构。并且有一定的认知能力，能够根据信息进行分析判断，得出自己的结论，有很强的好奇心和动手能力，具备构建生物模型的能力。

三、教学目标

1.知识目标

简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容；举例说明生物膜具有流动性。

2.技能目标

学会阅读资料卡，分析科学家的研究过程，尝试提出问题，大胆作出假设；根据已知信息，发挥想象力，自主构建物理模型；分析科学家建立生物膜的过程，阐述科学探究中演绎—推理法的应用。

3.情感态度与价值观

使学生树立生物结构与功能相适应的生物学辩证观点；体会作为科学家应该具备的基本科学素养；认识技术发展在科学研究中的作用，尊重科学且用发展的观点看待科学；体会科学探索是一个不断否定、再肯定的过程。

四、教学重难点

探讨生物膜的组成物质和排列方式，建构生物膜模型，并逐步完善。

五、教学策路

本节采用“阅读资料卡—提出假说—构建模型—实验验证—改进模型—得出结论”的教学模式，让学生“身临其境”地体验生物膜的探索历程。

六、教学资源准备

多媒体课件，磷脂分子模型，蛋白质分子模型，视频、学习卡、资料卡。

七、教学过程

1.导入新课

教师活动：展示小诗：是谁，隔开了原始海洋的动荡，是谁，为我日夜守边防，是谁，为我传信报安康。没有你，我一个小小的细胞会是何等模样？诗中指的是细胞的什么结构？

学生活动：回答是细胞膜。

设计意图：以优美的小诗，导出细胞膜。

2.生物膜结构的探索历程

（1）膜成分的探究

教师活动：引导学生阅读资料卡，讨论回答问题：

【资料1】1859年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。

【资料2】20世纪初，科学家第一次从哺乳动物的红细胞中将细胞膜分离出来，发现细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解。

【资料3】20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞膜会被蛋白酶分解。

问题1：资料卡2为什么选择哺乳动物成熟的红细胞？问题2：三个资料能说明细胞膜含有哪些物质？

学生活动：回答：哺乳动物成熟的红细胞没有细胞器和细胞核，只有细胞膜这个膜结构。膜由蛋白质和脂质构成。

设计意图：尝试通过阅读资料，讨论交流的方式，培养学生提取有效信息和归纳总结的能力。

（2）膜结构的探究

①磷脂的排列方式

教师活动：介绍磷脂分子的特点，由亲水头和疏水尾构成。引导阅读资料。

【资料4】1925年，荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面铺展成单分子层，测得其面积恰为红细胞表面积的2倍。

【模型构建1】尝试构建磷脂在空气—水界面分布情况；该实验说明膜中磷脂排列为几层？

【模型构建2】讨论分析红细胞膜内外所处的环境；尝试构建红细胞膜双层磷脂分子的排布方式。

引导利用磷脂分子模型建构双分子层的不同分布。

学生活动：学生观察磷脂分子模型，了解其特点。回答：2层。不同小组在黑板上展示磷脂双分子层的排布，并解读，然后进行互评。

设计意图：帮助学生将抽象知识具体化。鼓励学生发散思维，培养学生敢于将构想建立成模型。

教师活动：展示局部和细胞的剖面图的磷脂双分子层，进行总结。

②蛋白质的排列方式

教师活动：提示蛋白质为亲水性分子，大胆猜测其在细胞膜上的分布。

学生活动：尝试构建并展示蛋白质的分布。

设计意图：培养学生敢于质疑的精神。

教师活动：引导学生阅读资料。

【资料5】1959年，罗伯特森利用超薄切片技术在电镜下观察细胞膜横切面，出现“暗—亮—暗”三层结构。介绍电镜工作原理。问题：“暗—亮—暗”的结构是什么物质？

学生活动：蛋白质—脂质—蛋白质，并重新构建蛋白质的分布结构模型。

设计意图：帮助学生在肯定、否定、肯定中完善对生物膜的认识，培养学生根据实验现象提出假说。

教师活动：展示罗伯特森提出生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成的三层静态统一结构。

要点：蛋白质均匀分布在磷脂双分子层两侧；细胞膜是静态的统一结构。

引导学生阅讀【资料6】生物膜的冰冻蚀刻技术。将细胞膜置于-100°C的干冰或-196°C的液氮中，进行冰冻。用冷刀骤然将标本断开，升温后，冰在真空条件下迅即升华，暴露出断面结构，称为蚀刻，用电镜观察。【资料7】1970年科学家用绿色和红色荧光分别标记小鼠和人的细胞膜蛋白，37度下经40分钟，发现杂交细胞的膜上蛋白质混合均匀。

问题：（1）资料卡6能说明蛋白质的分布有什么不同方式？（2）资料卡7能说明细胞膜上的什么物质可以运动？（3）资料卡6、7与“三明治结构”模型有什么区别？

学生活动：回答细胞膜中的蛋白质以镶、嵌横跨于磷脂双分子层。细胞膜上的蛋白质可以运动。

不同的地方：蛋白质的分布方式不同、膜具有流动性，并将构建的模型再次进行修改。

设计意图：让学生感知新科技的成果对生物膜研究的推动作用，并不断修正原有认识。

教师活动：视频播放变形虫的运动和摄食过程。

学生活动：感知单细胞生物的运动的膜的流动性。

设计意图：通过实例，进一步加强学生对细胞膜流动性的认识和理解。

3.流动镶嵌模型的基本内容

教师活动：1972年桑格和尼克森提出了生物膜的流动镶嵌模型，并展示图示，完成学习卡的内容。

问题1：基本支架是？问题2：蛋白质的存在方式？问题3：蛋白质和脂质具有？

学生活动：学生自主总结，完成基本内容。基本支架是磷脂双分子层；蛋白质的存在方式有镶、嵌和贯穿。蛋白质和脂质具有流动性。

设计意图：学会总结归纳知识要点。

4.课堂小结

教师活动：引导分组讨论。（1）在探索过程学到了哪些实验方法？（2）一名科学家应该具备哪些素养？（3）细胞膜的研究为什么历时上百年？（4）生物膜的研究是否已经完美无缺？

学生活动：分组讨论各完成一个问题，并进行补充、评价。

设计意图：從实验方法、科学家的素养、纵向研究、模型评价四个方面使学生认识科学研究的不易。

教师活动：展示2003年诺贝尔奖的得主在细胞膜水通道蛋白和离子通道蛋白方面的杰出贡献。

学生活动：了解最新科技的进展。

设计意图：引导学生认识到科学研究是一个永无止境、不断创新的一个过程。

5.课后探究

教师活动：布置任务：（1）查阅有关资料了解糖蛋白的作用。（2）查阅有关生物膜的研究进展及应用。（3）尝试用生活中的其他材料建构生物膜模型。

学生活动：学生课后完成探究。

设计意图：将探究活动延伸到课后。通过网络了解膜研究的最新进展，认识到科学研究是不断开拓、发展、修正、前进的。

八、板书设计

第2节 生物膜的流动镶嵌模型

一、对生物膜结构的探究历程

1.生物膜成分的探究； 2.生物膜结构的探究

二、流动镶嵌膜型的基本内容

1.基本支架：磷脂双分子层2.蛋白质：镶、嵌、横跨3.结构特性：流动性

？誗编辑 王团兰