高中生物優(yōu)秀課例--生物膜的流動鑲嵌模型

1、第四章第二節(jié)生物膜的流動鑲嵌模型1、教學(xué)內(nèi)容：“生物膜的流動鑲嵌模型”是人教版分子與細胞模塊第四章第二節(jié)內(nèi)容。本章共三 節(jié)，第一節(jié)主要說明細胞膜是選擇透過性膜，為什么具有選擇透過性，這與膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)， 于是進入第二節(jié)內(nèi)容。而第二節(jié)內(nèi)容又是解釋第三節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健钡幕A(chǔ)。這三 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)“生物膜的流動鑲嵌模型” 在第四章中起著承上啟下的作用，它是架起第一節(jié)和第三節(jié)的一座橋梁，并體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)決定 功能的生物學(xué)觀點?！吧锬さ牧鲃予偳赌Ｐ汀敝饕榻B了對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程，目的 是讓學(xué)生在認識生物膜結(jié)構(gòu)的同吋，了解人類探究生物膜結(jié)構(gòu)的過程和方法，認識到可以

2、通 過對現(xiàn)象的推理分析提出假說，假說仍然需要觀察和實驗來驗證。隨著技術(shù)手段的改進不斷 發(fā)現(xiàn)新的證據(jù)，原有的觀點或理論還會不斷得到修正和完善，并歸納總結(jié)出生物膜模型建構(gòu) 的基本方法。2、學(xué)生分析：高中學(xué)生冇較強的抽象思維能力，強烈的求知欲、好奇心和表現(xiàn)欲累，冇著較強的動手, 動腦和小組合作解決問題的能力，他們渴瑕他們做出的結(jié)論得到同學(xué)們的認可，教師的認可, 更有甚者希果得到科學(xué)家的認可，因此口j引導(dǎo)學(xué)生們分組對生物膜模型建立過程中的幾個經(jīng) 典實驗的再現(xiàn)進行分析，甚至把這些實驗當(dāng)成對他們的冇利證據(jù)，他們會激發(fā)出更高的求知 欲和自信心。本節(jié)課前，學(xué)生對細胞膜及細胞的生物膜系統(tǒng)冇了一定的知識積累和體驗

3、，因此，在進 行教學(xué)吋，要充分利用這些經(jīng)驗創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)他們進入科學(xué)探究的主題。3、設(shè)計思路在課堂中，教師是主導(dǎo)，學(xué)生是主體，為了讓學(xué)生在課堂上充分掌握知識，鍛煉能力， 本課的教學(xué)以“自主、探究、合作”為學(xué)生學(xué)習(xí)的基本模式，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)索養(yǎng)為指導(dǎo), 采用“分析經(jīng)典實驗或典型材料一用模型模擬探究一學(xué)生分組合作探究”的教學(xué)模式，融合 直觀式、討論法、比較法及歸納法等多樣教法，實現(xiàn)師生互動，生生互動。4、教學(xué)目標(biāo)1知識目標(biāo)：簡述生物膜的結(jié)構(gòu)。2. 能力目標(biāo)：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；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。通過與同學(xué)和教師的充分調(diào)動活

4、動，學(xué)會與人交流，逐步提高自2的語文表達能力。3. 情感態(tài)度和價值觀： 探討在建立生物膜模型過程中，實驗技術(shù)的進步所起的作用 探討在建立生物膜模型過程中如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。5、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)難點探討建立牛物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能和適應(yīng)的觀點。6、教學(xué)用具：教師精心準(zhǔn)備好相關(guān)資料、圖片，制作好多媒體課件，制作膜結(jié)構(gòu)模型的中藥蠟丸、蛋 口質(zhì)模型7、教學(xué)課時一課時8、教學(xué)過程一、導(dǎo)入師：在真核細胞結(jié)構(gòu)的三種材料中，選擇哪種材料更適合做細胞膜？生：思考并討論。設(shè)計意圖激發(fā)起學(xué)生的興趣，同時也讓他們認識到建立結(jié)構(gòu)模型，必須從結(jié)構(gòu)與功 能

5、相適應(yīng)的觀點出發(fā)。師：生物學(xué)觀點認為，結(jié)構(gòu)決定功能，功能與結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，那么生物膜需要具備什么樣 的結(jié)構(gòu)才能與功能相適應(yīng)呢？這是我們這節(jié)課需要探索的內(nèi)容。設(shè)計意圖進一步強化學(xué)生探究欲望，順利進入科學(xué)探索主題。二、講授新課第一部分：探究生物膜的化學(xué)成分：（-）.磷脂師：首先請大家閱讀一段材料：（用課件顯示出，并由學(xué)生朗讀）資料一時間:19世紀(jì)末1895年人物：歐文頓（e. overton）實驗：用500多種物質(zhì)對植物細胞進行上力次的通透性實驗，發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)更容易通過細胞 膜。提出假說：膜是由脂質(zhì)組成的?！驹O(shè)疑】1、歐文頓從實驗中得出膜中有什么物質(zhì)呢？他的主要依據(jù)是什么呢？（脂質(zhì)、相似 相溶原理）2、磷

6、脂是怎么樣構(gòu)成生物膜的呢？要解決這個問題，首先得了解磷脂分子的特點。 生：討論、分析設(shè)計意圖通過讓學(xué)生閱讀材料，并結(jié)合化學(xué)知識分析討論，自行得出構(gòu)成生物膜的 主要成分。師：【課件展示】磷脂分子圖并結(jié)合圖片講述，重點強調(diào)親水基和疏水基。< m,堿汕酸jjhit磷皆脂分rc»*1 如iuimshct【設(shè)疑】請大家討論并動手在紙上畫一畫。并找學(xué)生到黑板上演示、解釋。1、我們把磷脂分子放在水一空氣界面上，它會以什么樣的方式排布在水中？（答案圖1）2、如果磷脂按進了水中，會怎樣排列呢？（答案圖2）3、如果磷脂周圍全是水，磷脂分子怎樣排布最穩(wěn)固？（答案圖3）圖1圖2圖34、在細胞膜上的磷脂

7、與最后的情況一樣嗎？周圍是不是都有水？如果情況屬實，我們把細胞縱切開，會看到什么情景呢?生：分組利用紙筆和手屮的磷脂模型和已經(jīng)討論出和結(jié)論模擬磷脂分子在水屮的排布情 況；討論分析推導(dǎo)細胞膜上的磷脂分子的構(gòu)成情況。設(shè)計意圖利用學(xué)生有強烈的好奇心和強烈的動手欲望，通過閱讀分析第一個經(jīng)典實 驗，動手構(gòu)建模型，并據(jù)此推導(dǎo)出磷脂分子的特性，并用實驗屮的思維方式激發(fā)學(xué)生的思路, 使學(xué)生自然而然的做出設(shè)想：師：如果磷脂真的這樣排布，我們不妨計算一下：設(shè)每層的膜面積為s,兩層膜面積就 為2s,把兩層膜展開在水一空氣界面上鋪成一層，就會形成面積為2s的單層膜。我們的猜 測對嗎？對不對我們可以請科學(xué)家做判定。【課

8、件展示】資料二:吋間：1925年人物：荷蘭科學(xué)家gorter和grendel實驗：從紅細胞膜屮提取脂質(zhì)，在水一空氣界面鋪成單層分子，發(fā)現(xiàn)面積是紅細胞膜的 2倍生：帶著尋找證據(jù)的心理閱讀材料，師：我們是否感覺到：我們的思維不比生物學(xué)家們差，科學(xué)其實并不神秘？設(shè)計意圖利用提供的材料來為學(xué)生們的猜想做證明，對學(xué)生的推導(dǎo)成功做出肯定， 大大地鼓動了學(xué)習(xí)的積極性。（-）蛋白質(zhì)師：膜屮有脂質(zhì)已經(jīng)被我們成功地驗證了，那么歐文頓的推論是否完全正確呢？除了磷 脂外再也沒有其他成分了？我們不能靠推測，來借助一斷段料：【課件展示】資料三科學(xué)家在實驗屮發(fā)現(xiàn)：脂溶性物質(zhì)能優(yōu)先通過牛物膜，并且牛物膜會被溶解脂的溶劑溶 解

9、，也會被蛋白酶分解，這些事實說明：膜屮有“蛋白質(zhì)”成分。生：閱讀、討論、分析設(shè)計意圖根據(jù)材料進行討論，讓學(xué)生自行得出膜屮另一種重要的成份。（三）膜中磷脂、蛋白質(zhì)的位置關(guān)系師：膜中的成分我們已經(jīng)了解了，再來考慮一個問題：蛋口質(zhì)以怎樣的形式結(jié)合在磷脂 層上的呢？請同學(xué)們在剛才的磷脂層的那幅圖上添加蛋白質(zhì)。利用手中的模型來試著組裝一 下磷脂和蛋白質(zhì)，看看具有什么樣的位置關(guān)系。生：動手操作討論，教師巡視指導(dǎo)提問設(shè)計意圖鍛煉學(xué)生動手，動腦的能力和小組間的配合能力以及抽象思維能力。師：我們的推論正確嗎？還得進行驗證?！菊n件展示】資料四電子顯微鏡是用電子束來照射實驗樣品，由于樣品內(nèi)部本身組成物質(zhì)的不同，比如

10、細胞 膜的蛋白質(zhì)和磷脂分子本身c、h、0、n、p這種形成化學(xué)鍵的電子排布不同，而電子與蛋口 質(zhì)和磷脂不同的原子發(fā)生碰撞對電子有不同的散射度，蛋口質(zhì)的電子密度高，黑色發(fā)暗，磷 脂分子的電子密度低發(fā)亮師：1、圖屮的細胞膜是暗一亮一暗三層結(jié)構(gòu)，暗、亮帶分別是什么物質(zhì)？生：討論分 析推測：暗、亮帶分別是什么成分。師：這幅圖是不是說暗的一層完全由蛋白質(zhì)構(gòu)成，亮的一層完全是磷脂呢？對于問題2, 我們?nèi)匀徊荒苤豢客茰y，來一看段材料：【課件展示】（出示課件：冰凍蝕刻下的膜的結(jié)構(gòu)圖）生：通過對照課件，肯定了自己的猜想師：在這幅圖屮，我們明顯看到蛋白質(zhì)并不是簡單地附著在磷脂層的兩側(cè)，而是以鑲嵌、 貫穿、嵌插的形式

11、結(jié)合在磷脂層屮，這和同學(xué)們推測的結(jié)果是不是吻合呢？看來我們又一次 成功地解決了一個問題！設(shè)計意圖使學(xué)生經(jīng)歷“分析經(jīng)典實驗一動物構(gòu)建模型一展示分析成因”的過程。（四）膜的流動性師：羅伯森特捉岀膜的三明治結(jié)構(gòu)的同時，又捉出膜是靜態(tài)的結(jié)構(gòu)，那么他的推測對嗎？ 我們可以觀察現(xiàn)實生活屮的證據(jù)：生：討論、交流、發(fā)言師：下而我們來看一段視頻：變形蟲的運動。【課件展示】（播放視頻：變形蟲的運動）生：欣賞視頻，并進行猜想師：變形蟲有什么特點？它的運動實際就是膜的變形，說明膜并非鐵板一塊，而是流動 的。設(shè)計意圖訓(xùn)練學(xué)生通過現(xiàn)彖分析本質(zhì)的能力和基本思想。師：但這仍然是我們的推測，我們再來驗證一下，看我們正確不正確。

12、【課件展示】（課件：熒光標(biāo)記實驗）資料五：時間：1970年人物：larry frye 等實驗：將人和鼠的細胞膜用不同的熒光染料標(biāo)記后，讓兩種細胞融合，雜交細胞的一半 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，捉出假說： 細胞膜具冇流動性師：1對“熒光染料標(biāo)記實驗”觀察得到怎樣的動態(tài)現(xiàn)彖？ 2.這一動態(tài)現(xiàn)彖說明了什么？ 3.能推出什么結(jié)論?生：分析討論師：白細胞吞噬病菌、變形蟲的變形運動、植物細胞的質(zhì)壁分離等例子都能說明細胞膜 具有流動性。第三次證實：我們的思維很清晰，思路很正確，科學(xué)并不神秘。設(shè)計意圖通過現(xiàn)實生活中的種種現(xiàn)象來解釋膜的流動性，并通過經(jīng)典實驗來驗證，

13、使學(xué)生認識到，科學(xué)不能只憑表面現(xiàn)象，必須有確鑿的證據(jù)，同時讓學(xué)生樹立：科學(xué)并不神 秘，我也一定行的豪氣。第二部分：生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容師：在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上，乂有學(xué)者提出一些關(guān)于生物膜的分子結(jié)構(gòu)模型。其中1 9 7 2年桑格和尼克森提出的流動鑲嵌模型為大多數(shù)人所接受。它的具體內(nèi)容是什么呢？【課件展示】【教師講述】生：結(jié)合生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程，學(xué)生展開想像，自我構(gòu)建細胞膜的三維立體結(jié)構(gòu)。 師：課件展示“細胞膜的結(jié)構(gòu)”，有順序、有層次清楚地分析基本內(nèi)容：1、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。2、生物膜的基本骨架：磷脂雙分子層（親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性尾部朝

14、向內(nèi)側(cè)）。3、蛋口質(zhì)分子存在形態(tài)：有鑲在表面、嵌入、橫跨三種，外側(cè)的蛋口質(zhì)分子與糖類結(jié)合 形成糖被。體現(xiàn)了生物膜的不對稱性。糖被在細胞的生命活動中具有重要功能，如保護、潤 滑、識別等。4、生物膜的結(jié)構(gòu)特點：流動性一-磷脂分子和大多數(shù)蛋口質(zhì)分子都是運動的。（課件展示 磷脂分子的多種運動形式，幫助學(xué)生理解磷脂雙分子層是輕油般的流體，具有流動性）5、生物膜的功能特點：選擇透過性。師：1。生物膜的流動鑲嵌模型是不是完美無缺了呢？說說你的看法。2.冋顧建立生物 膜模型的過程中，實驗技術(shù)的進步起到怎樣的作用？ 3.在建立生物膜模型的過程中，結(jié)構(gòu)與 功能相適應(yīng)的觀點是如何得到體現(xiàn)的？生：討論，分析，總結(jié)設(shè)計

15、意圖通過三次告訴同學(xué)們：科學(xué)并不神秘，我也一定能行，來激發(fā)學(xué)生探究知 識的自信心，通過分析經(jīng)典實驗中科學(xué)家的思維來進行情感教育三、情感教育師：對膜的流動鑲嵌模型的建立過程的研究，我們會得到什么啟示呢？生：學(xué)生討論發(fā)言師：我們今天能得到的啟示老師總結(jié)了以下兒點：（課件出示）1、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，對膜的結(jié)構(gòu)的認識冋進一步深入，不斷完善和發(fā)展流動鑲嵌模型。2、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) 外并不對

16、稱，熒光標(biāo)記小鼠細胞和人細胞融合實驗，證明了細胞膜的流動性。3、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，使人們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。一般來說，功能的不同常伴隨結(jié)構(gòu)的差異，而早期的生物膜模型假定所有生物膜都是一 樣的，顯然與不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。設(shè)計意圖進一步對學(xué)生進行思想教育，進行情感目標(biāo)的強化四、板書、小結(jié)師生互動：（-）對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程1.19世紀(jì)末，歐文頓的實驗和推論：膜是由組成的；2. 20世紀(jì)初，科學(xué)家的化學(xué)分析結(jié)果，指出膜主要由 和組成;3. 1959年羅伯特森提

17、出的“三明治”結(jié)構(gòu)模型：4. 1970年,熒光標(biāo)記小鼠細胞和人細胞融合實驗，指出細胞膜具有；5. 1972年，桑格和提出了o（二）流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1. 組成成分：主要是和2. 結(jié)構(gòu)：為基本支架，蛋口質(zhì)3. 結(jié)構(gòu)特點：4. 功能特點：設(shè)計意圖實現(xiàn)知識的系統(tǒng)化，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的強化。五、練習(xí)（課本69頁和同步導(dǎo)學(xué)68頁習(xí)題）六、教學(xué)后記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)的觀點是本節(jié)教學(xué)的難點。我發(fā) 現(xiàn)舉過多的學(xué)生不熟悉的的現(xiàn)代生物發(fā)展的例子來說明這一問題，效果并不好。學(xué)生不熟悉, 自然就不容易理解。所以在本節(jié)課我把這一觀點穿插在四個資料分析中，比如讓他們根據(jù)細 胞內(nèi)外的水環(huán)境這一特點推測兩層磷脂分子可能的排布結(jié)構(gòu)，讓他們尋找細胞膜的流動鑲嵌 模型能較好地解釋哪些牛命現(xiàn)象，通過這些通俗易懂的例子潛移默化地影響學(xué)生，最后進行 歸納總結(jié)，建立生物膜模型的過程體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。突破這一教學(xué)難點。至于第二個知識點，我把材料放在對學(xué)生的猜想之后，既提起了學(xué)生們的興趣，乂通過 對猜想的驗證增加學(xué)生們的信心，這樣得出結(jié)論的方法，要比按課本的安排