高中生物 42生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型教案（1）新人教版必修1

1、第四章 細(xì)胞的物質(zhì)輸入與輸出第二節(jié) 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型教學(xué)目標(biāo)1.簡(jiǎn)述生物膜的結(jié)構(gòu)。2.探討在建立生物膜模型的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步所起的作用。3.探討建立生物膜模型的過(guò)程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。教學(xué)難點(diǎn)探討建立生物膜模型的過(guò)程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。教學(xué)過(guò)程：教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)復(fù)習(xí)設(shè)問(wèn)導(dǎo)入教師設(shè)問(wèn)：生物膜的功能是什么？其功能特性是什么？為什么生物膜表現(xiàn)出這樣的特性？教師闡述：依據(jù)生物體的結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)，生物膜在功能上的選擇性與生物膜的結(jié)構(gòu)有著一定的關(guān)系。學(xué)生回答：（略）問(wèn)題探討在制作真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型的活動(dòng)中，某同學(xué)分別用三種

2、材料做細(xì)胞膜：塑料袋、普通布和彈力布，應(yīng)選哪種好？教師提示：選擇合適的材料，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。那么選擇哪種材料制作細(xì)胞膜模型，更適于體現(xiàn)細(xì)胞膜的功能呢？教師設(shè)問(wèn)：彈力布有彈力性，那它能完全具有生物膜的特點(diǎn)嗎？教師引述：顯然彈力布不具有生物膜的選擇透過(guò)功能，那么生物膜究竟具有怎樣的結(jié)構(gòu)呢？科學(xué)家也是帶著這些問(wèn)題，進(jìn)行了探索生物膜結(jié)構(gòu)的探索。下面讓我們體驗(yàn)一下科學(xué)家探索生物膜結(jié)構(gòu)的歷程。問(wèn)題探討1.提示：三種材料比較，彈力布更能體現(xiàn)細(xì)胞膜的柔變性和一定的通透性，相對(duì)好一些。當(dāng)然，這幾種材料的特點(diǎn)與真實(shí)的細(xì)胞膜之間還有不小的差距。2.提示：有條件的話(huà)，使用微孔塑膠或利用激光給氣球打上微孔都可以作

3、為模型的細(xì)胞膜。使用透析袋也可以。如果制作臨時(shí)使用的模型，利用豬或其他動(dòng)物的膀胱做細(xì)胞膜是更加理想的材料。學(xué)生回答：（略）體驗(yàn)對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程19世紀(jì)末“歐文頓實(shí)驗(yàn)”教師設(shè)問(wèn)：對(duì)“歐文頓實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)得到什么現(xiàn)象？教師設(shè)問(wèn)：最初實(shí)驗(yàn)得到生物膜是由脂質(zhì)組成的，是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析還是通過(guò)膜成分的提取和堅(jiān)定？假說(shuō)是如何提出的？在推理分析得到結(jié)論之后還有必要對(duì)膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定嗎？ 教師講述：對(duì)現(xiàn)象的推理分析是要進(jìn)行鑒定，才能準(zhǔn)確地說(shuō)明問(wèn)題。可是鑒于當(dāng)時(shí)技術(shù)的限制，不能進(jìn)行對(duì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)的提取。20世紀(jì)初“荷蘭科學(xué)家實(shí)驗(yàn)”教師設(shè)問(wèn)：對(duì)“荷蘭科學(xué)家實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)得到什么現(xiàn)象？如果你是科學(xué)家，展開(kāi)

4、大膽想象，你會(huì)推測(cè)出什么樣的結(jié)論？展示“磷脂分子圖”教師講述：先解釋磷脂的結(jié)構(gòu)組成，強(qiáng)調(diào)頭部磷脂的親水性和尾部脂肪酸的疏水性，解釋細(xì)胞膜中的磷脂是雙層的；然后說(shuō)明科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了科學(xué)探索的進(jìn)程。磷脂分子的特點(diǎn)：一個(gè)親水性頭部，兩個(gè)疏水性尾部。（在水空氣界面上如何分布，在水中如何分布）思考與討論11.最初認(rèn)識(shí)到細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的，是通過(guò)對(duì)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(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)和修正。3.提示：因?yàn)榱字肿拥摹邦^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?？茖W(xué)家因測(cè)得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍，

5、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。教師引述：知道了膜中脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)，那么蛋白質(zhì)又處于如何的位置呢？有人推測(cè)出脂質(zhì)兩邊覆蓋蛋白質(zhì)的理論。20世紀(jì)40年代“羅伯特森電鏡實(shí)驗(yàn)”教師設(shè)問(wèn)：對(duì)“羅伯特森電鏡實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)得到什么現(xiàn)象？讓你來(lái)推測(cè)，你會(huì)推出什么樣的結(jié)論？ 圖片展示電鏡下細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。教師講述：借助于電鏡，羅伯特森觀察到了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，并推出靜態(tài)結(jié)構(gòu)?！叭髦巍苯Y(jié)構(gòu)模型有什么不足？課件展示：細(xì)胞分裂、草履蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)和分裂、成熟植物細(xì)胞的質(zhì)壁分裂與復(fù)原現(xiàn)象。教師設(shè)問(wèn)：羅伯特森細(xì)胞膜靜態(tài)結(jié)構(gòu)能說(shuō)明這些生命現(xiàn)象嗎？教師講述：20世紀(jì)60年代,有人對(duì)此靜態(tài)觀點(diǎn)提出異議。并隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)蛋

6、白質(zhì)的位置也提出了準(zhǔn)確的說(shuō)法，指出蛋白質(zhì)不是全部平鋪在脂質(zhì)的表面，有的鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中。20世紀(jì)70年代“熒光染料標(biāo)記實(shí)驗(yàn)”教師設(shè)問(wèn)：對(duì)“熒光染料標(biāo)記實(shí)驗(yàn)”觀察得到怎樣的動(dòng)態(tài)現(xiàn)象？推出什么結(jié)論？說(shuō)明了什么？教師講述：細(xì)胞膜的流動(dòng)性是與細(xì)胞膜的成分磷脂分子和蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)分不開(kāi)的。白細(xì)胞吞噬細(xì)菌、變形蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)等例子更強(qiáng)有力地說(shuō)明細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。教師引述：1972年，桑格和尼克森通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)，并在繼承前人的研究成果基礎(chǔ)上，提出了生物膜分子模型，即流動(dòng)鑲嵌模型，并被人們所接受。思考與討論21.提示：在建立生物膜模型的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動(dòng)作用。如電子顯微鏡的誕生使人們終于看

7、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(rèn)識(shí)到膜的內(nèi)外兩側(cè)并不對(duì)稱(chēng)；熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞的融合實(shí)驗(yàn)又證明了膜的流動(dòng)性等。沒(méi)有這些技術(shù)的支持，人類(lèi)的認(rèn)識(shí)便不能發(fā)展。2.提示：在建立生物膜模型的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)始終引導(dǎo)人們不斷實(shí)踐、認(rèn)識(shí)，再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)；使人類(lèi)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(lái)說(shuō)，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(jìn)學(xué)者們重新研究脂質(zhì)和蛋白質(zhì)相互作用的問(wèn)題。一些學(xué)者使用了更加先進(jìn)

8、的技術(shù)，運(yùn)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(lèi)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。學(xué)生回答：學(xué)生交流、討論：學(xué)生討論、交流、學(xué)生交流、討論：（略）學(xué)生回答學(xué)生交流、討論：（略）流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容結(jié)合生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程，學(xué)生展開(kāi)想象，結(jié)合生物膜的組分，自我構(gòu)建細(xì)胞膜的三維立體結(jié)構(gòu)。課件展示“生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的結(jié)構(gòu)”教師有順序、有層次闡述其基本內(nèi)容：生物膜的組成：主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成，還含少量的糖類(lèi)。生物膜的基本骨架：磷脂雙分子

9、層（親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性尾部朝向內(nèi)側(cè)）。蛋白質(zhì)分子存在形態(tài)：有鑲在表面、嵌入、橫跨三種，外側(cè)的蛋白質(zhì)分子與糖類(lèi)結(jié)合形成糖被。體現(xiàn)了生物膜的不對(duì)稱(chēng)性。糖蛋白的作用：與細(xì)胞的識(shí)別，信息傳遞，免疫，血型決定等有關(guān)（與細(xì)胞膜的功能聯(lián)系：細(xì)胞間的信息交流） 生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一定的流動(dòng)性（磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子都是運(yùn)動(dòng)的）如何證明細(xì)胞膜具有流動(dòng)性：吞噬作用、變形蟲(chóng)的變形運(yùn)動(dòng)、人和小鼠細(xì)胞的融合實(shí)驗(yàn)，細(xì)胞融合，胞吞和胞吐等。教師設(shè)問(wèn)：此生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型是不是完美無(wú)缺呢？學(xué)生回答課堂小結(jié)教師講述：本節(jié)我們體驗(yàn)了科學(xué)家探索生物膜結(jié)構(gòu)的歷程?？茖W(xué)家的觀點(diǎn)并不全是真理，還必須通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證；科學(xué)學(xué)說(shuō)不

10、是一成不變的，需要后人不斷修正和完善；時(shí)時(shí)刻刻要認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)在科學(xué)探索的過(guò)程中所起的關(guān)鍵作用；并要以發(fā)展的觀點(diǎn)看待科學(xué)。質(zhì)疑：同學(xué)們，如果你是當(dāng)時(shí)的科學(xué)家，你也會(huì)像當(dāng)時(shí)的科學(xué)家一樣，進(jìn)行這樣的思維嗎？ 教師講述：在體驗(yàn)探索歷程過(guò)程中，我們要通過(guò)功能現(xiàn)象的觀察分析，推理假設(shè)生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，依據(jù)結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀點(diǎn)，一步一步地探討。在其他領(lǐng)域也是如此。學(xué)生回答：（略）練習(xí)基礎(chǔ)題1.提示：細(xì)胞膜太薄了，光學(xué)顯微鏡下看不見(jiàn)，而19世紀(jì)時(shí)還沒(méi)有電子顯微鏡，學(xué)者們只好從細(xì)胞膜的生理功能入手進(jìn)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(rèn)為，組成細(xì)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(diǎn)。不同點(diǎn)是：（1）流動(dòng)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(gè)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(rèn)為蛋白質(zhì)均勻分布在脂雙層的兩側(cè)。（2）流動(dòng)鑲嵌模型強(qiáng)調(diào)組成膜的分子是運(yùn)動(dòng)的；而三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)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(shí)提出解釋某一生物學(xué)問(wèn)題的假說(shuō)或模型，用觀察和實(shí)驗(yàn)對(duì)假說(shuō)或模型進(jìn)行檢驗(yàn)、修正和補(bǔ)充。一種模型