《生物膜的流動鑲嵌模型》名師教案

1、PAGE13第4章細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出第2節(jié)生物膜的流動鑲嵌模型教學(xué)設(shè)計【教學(xué)目標(biāo)】知識與能力目標(biāo)（1）通過觀看圖片、師生交流，能夠簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容；（2）通過資料分析，能夠舉例說明生物膜具有的流動性特點(diǎn)；（3）通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程，嘗試闡述科學(xué)發(fā)展的一般規(guī)律。學(xué)科素養(yǎng)（1）基礎(chǔ)知識（生物膜的流動鑲嵌模型、生物膜的流動性）；（2）基本技能（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)；培養(yǎng)學(xué)生推理能力和想象力）；（3）基本思想（使學(xué)生樹立生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)辯證觀點(diǎn)；認(rèn)識到科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一般規(guī)律）；（4）基本活動經(jīng)驗(yàn)（發(fā)揮空間想象能力，構(gòu)

2、建細(xì)胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)）?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】1教學(xué)重點(diǎn)流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。2教學(xué)難點(diǎn)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(diǎn)?！窘虒W(xué)過程】教學(xué)環(huán)節(jié)教師組織與指導(dǎo)學(xué)生活動設(shè)計意圖【導(dǎo)入】創(chuàng)設(shè)情境【生活中的小發(fā)現(xiàn)】移動的紅色第一步：用涼水洗紅莧菜，水不變紅。第二步：水煮紅莧菜，水變紅。設(shè)問：（1）為什么水煮時，水變紅了（2）色素是怎樣跑出來的【學(xué)生思考回答】：（1）原因：液泡中的大分子色素進(jìn)入了沸水中。（2）在高溫環(huán)境中，生物膜上失去選擇透過性，色素分子外滲。創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情景導(dǎo)入激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。初步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。導(dǎo)入主題【過渡】薄薄的一層膜，為何會有選擇透過性這么神奇的功能這跟它

3、的結(jié)構(gòu)密不可分，現(xiàn)在如果你是一位科學(xué)家將如何設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究生物膜的結(jié)構(gòu)呢首先要解決哪些問題今天我們就跟著科學(xué)家們一起來探究這神奇的生物膜結(jié)構(gòu)！【小組討論回答】（1）提取鑒定出細(xì)胞膜的化學(xué)成分（2）這些化學(xué)成分如何構(gòu)成細(xì)胞膜（3）生物膜的結(jié)構(gòu)有哪些特點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生領(lǐng)會科學(xué)探究的基本方法【推進(jìn)新課】一、生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程探究細(xì)胞膜的組成成分任務(wù)一：探索生物膜的成分【展示資料1】：（1）1895年，歐文頓選用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞膜的通透性進(jìn)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。設(shè)問：1通過以上細(xì)胞膜的生理現(xiàn)象，根據(jù)相似相溶的原理，說明細(xì)胞膜的中含有什么成分2由

4、于受到當(dāng)時科學(xué)技術(shù)的限制，他只能從生理現(xiàn)象上給予了推測，如果想要提取出細(xì)胞膜里面的成分進(jìn)行分析，應(yīng)該怎樣做用什么材料比較好為什么【展示資料2】：后來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家第一次將膜從哺乳動物的紅細(xì)胞中分離出來，進(jìn)行了以下的化學(xué)分析：（1）科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜不但會被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會被蛋白酶（能專一地分解蛋白質(zhì)的物質(zhì)）分解。（2）用斐林試劑對細(xì)胞膜進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)部分被染成磚紅色設(shè)問：這兩個實(shí)驗(yàn)分別說明細(xì)胞膜中除了脂質(zhì)外還含有什么成分教師歸納：細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)中的磷脂、和蛋白質(zhì)組成。【學(xué)生思考回答】：1說明細(xì)胞膜中含有脂質(zhì)2將細(xì)胞膜提取出來，哺乳動物成熟的紅細(xì)胞。因?yàn)闆]有細(xì)胞核和眾

5、多的細(xì)胞器。學(xué)生閱讀，思考三個實(shí)驗(yàn)分析結(jié)論，體驗(yàn)推理的過程，并感受技術(shù)發(fā)展對科學(xué)研究的幫助。（細(xì)胞膜由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、糖類物質(zhì)所組成，）。培養(yǎng)學(xué)生閱讀、分析材料的能力，大膽推論，得到答案。探究細(xì)胞膜組成成分的結(jié)合方式任務(wù)二：探索脂質(zhì)分子的排布【過渡】：細(xì)胞膜中的化學(xué)成分是怎樣有機(jī)結(jié)合構(gòu)成細(xì)胞膜的呢我們需要知道磷脂和蛋白質(zhì)的排列方式。首先我們先來先來認(rèn)識磷脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)。【展示資料3】磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸組成的分子其“頭部”是親水的，其“尾部”是疏水的。設(shè)問1：如果將磷脂滴在水面上，磷脂分子將怎樣排布在水和空氣的界面上設(shè)問2：如果將磷脂滴入水中，磷脂分子又將如何排布如果以草履蟲為例，其膜內(nèi)

6、外都是水，哪種排列形式與其功能最合適？設(shè)問3：通過以上例子，我們推斷，磷脂分子在細(xì)胞膜中最可能是以單層還是雙層排列的【展示資料4】1925年，科學(xué)家用有機(jī)溶劑提取了人類紅細(xì)胞的細(xì)胞膜的脂質(zhì)成分，將其鋪展在水面，測出膜脂展開的面積是細(xì)胞表面積的2倍設(shè)問1：依據(jù)所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你們能得出什么結(jié)論？設(shè)問2：你能想象一個近似球型的細(xì)胞，其細(xì)胞膜的磷脂雙分子層的三維立體結(jié)構(gòu)嗎設(shè)問3：磷脂雙分子層對細(xì)胞膜有什么重要作用【討論構(gòu)建物理模型1】根據(jù)資料，以手中盤子的邊沿為水和空氣的界面，上面為空氣，下面為水，讓各個小組學(xué)生擺出所認(rèn)為的排列方式。（教師邊引導(dǎo)邊來回巡視，同時展示出錯誤與正確的模型，讓學(xué)生選擇

7、和修正）。【討論構(gòu)建物理模型2】學(xué)生思考討論，教師引導(dǎo)在盤子中擺出最合理的磷脂排列方式。（教師邊引導(dǎo)邊來回巡視，同時展示出錯誤與正確的模型，讓學(xué)生選擇和修正）。學(xué)生思考討論，得出推論：磷脂分子可能是以雙層膜的形式存在的。學(xué)生思考討論，得出結(jié)論：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層，對它的三維立體結(jié)構(gòu)做出構(gòu)想。學(xué)生思考討論，得出結(jié)論：磷脂雙分子層是細(xì)胞膜的基本骨架。培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和準(zhǔn)確表達(dá)觀點(diǎn)的能力展示學(xué)生探究的結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生大膽想象的能力。培養(yǎng)邏輯思維能力。任務(wù)三：探索蛋白質(zhì)分子位置【過渡】磷脂雙分子層作為細(xì)胞膜的基本骨架存在，那么蛋白質(zhì)又位于哪里呢（優(yōu)教提示：打開素材3D動畫：細(xì)胞膜的

8、結(jié)構(gòu)示意圖）【展示資料5】20世紀(jì)50年代，電子顯微鏡誕生了。羅伯特森在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗-亮-暗的三層結(jié)構(gòu)，提出生物膜的模型：所有的生物膜都由蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，他把生物膜描述為靜止的結(jié)構(gòu)。設(shè)問：你能根據(jù)羅伯特森的實(shí)驗(yàn)推測出蛋白質(zhì)所在的位置嗎請你構(gòu)建相應(yīng)的模型。【展示資料6】但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家用冷凍蝕刻技術(shù)發(fā)現(xiàn)，膜蛋白并不是全部平鋪在脂質(zhì)表面。將冰凍蝕刻技術(shù)的模擬排布圖與學(xué)生自己建構(gòu)的模型相比較，找出異同。讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)修正自己的模型。知識講述：這些蛋白質(zhì)具有專一性，在一定程度上決定了細(xì)胞膜的選擇透過性。而細(xì)胞膜的選擇透過性決定于蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量?！菊乙徽?/p>

9、】請找出圖片中糖類的位置，有幾種存在形式？教師講述：糖蛋白又稱為糖被，有保護(hù)、潤滑、識別的作用，其中細(xì)胞之間的信息交流就是靠糖蛋白來完成的?！居懻摌?gòu)建物理模型3】引導(dǎo)學(xué)生先擺出平面的磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)學(xué)生，再分析實(shí)驗(yàn)擺出最符合的蛋白質(zhì)的位置。（蛋白質(zhì)覆蓋在磷脂分子的兩側(cè)）。教師邊引導(dǎo)邊來回巡視，同時展示出錯誤與正確的模型，讓學(xué)生選擇和修正?！居懻摌?gòu)建物理模型4】在原有模型的基礎(chǔ)上修正蛋白質(zhì)的分布情況，蛋白質(zhì)分別鑲、嵌、貫穿在磷脂雙分子中?！拘〗M討論回答】糖類分別和脂質(zhì)、蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖脂和糖蛋白。體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在科學(xué)發(fā)展中的關(guān)鍵作用。分析思考，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力模型建構(gòu)及修正完善【過渡】：這些

10、模型很精美可是和之前的科學(xué)家認(rèn)為的一樣，都是靜止的。那么該結(jié)構(gòu)模型是否與細(xì)胞膜的相功能相適應(yīng)從現(xiàn)實(shí)生活中尋找證據(jù)，觀看錄像：變形蟲的變形運(yùn)動和白細(xì)胞吞噬病菌的過程?！菊故举Y料7】（優(yōu)教提示：打開素材動畫演示：人-鼠細(xì)胞融合）1970年科學(xué)家分別用綠色和紅色的染料分別標(biāo)記了小鼠和人細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)，再將人鼠細(xì)胞融合。（播放flash）設(shè)問：在37下40min后出現(xiàn)了什么現(xiàn)象說明什么教師補(bǔ)充：其實(shí)磷脂分子也具有流動性，因此細(xì)胞膜具有流動性?；卮穑翰荒堋拘〗M討論回答】總結(jié)出細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)具有流動性。激發(fā)學(xué)生構(gòu)建物理模型的興趣歸納小結(jié)【展示資料8】（優(yōu)教提示：打開素材動畫演示：膜的流動）1972年桑

11、格和尼克森提出了新的生物膜模型流動鑲嵌模型。（教師解釋細(xì)胞膜和生物膜的關(guān)系：細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜、核膜等共同構(gòu)成生物膜。）設(shè)問：對比你自己構(gòu)建的模型和生物膜流動鑲嵌模型的異同，回答以下幾個問題。生物膜的基本支架是什么蛋白質(zhì)分子有哪幾種存在形式生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么功能特點(diǎn)是什么完成概念圖，小結(jié)：【小組討論回答】閱讀生物膜流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容?；卮鹕锬さ幕局Ъ苁橇字p分子層。蛋白質(zhì)分子分別鑲、嵌、貫穿在磷脂雙分子層中。生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是流動性，功能特點(diǎn)是選擇透過性。解決教學(xué)重點(diǎn)、突破教學(xué)難點(diǎn)，使學(xué)生進(jìn)一步領(lǐng)悟科學(xué)過程和科學(xué)方法。不斷完善和發(fā)展的生物膜課外延伸：2022年度諾貝爾化學(xué)獎授予兩名研

12、究細(xì)胞膜的美國科學(xué)家阿格雷和麥金農(nóng)。以表彰他們在細(xì)胞膜物質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐ǖ婪矫嫠龅呢暙I(xiàn)。課后興趣交流情感教育，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)無止盡，勇于探究的品質(zhì)。課堂鞏固課堂習(xí)題（針對學(xué)生學(xué)情，采用難度適當(dāng)?shù)牧?xí)題進(jìn)行練習(xí)。）（優(yōu)教提示：打開優(yōu)教習(xí)題課堂訓(xùn)練-生物膜的流動鑲嵌模型，使用互動答題卡，更快更便捷的掌握學(xué)生的知識學(xué)習(xí)情況）回答問題鞏固基礎(chǔ)加深理解【教學(xué)反思】本著“以學(xué)生為主體，在探索中獲得成就感”的教育理念，采用“實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題提出問題做出假設(shè)（構(gòu)建模型）提供實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的教學(xué)模式，通過“生物膜的流動鑲嵌模型”的探究史資料分析輔助物理模型的構(gòu)建，讓學(xué)生在合作探究中不斷的去思考、構(gòu)建和修正，進(jìn)而獲得成功。這樣不僅使學(xué)生發(fā)散了思維，鍛煉了動手、合作、交流和表達(dá)的能力，在輕松愉快的氛圍中獲取知識，并且讓學(xué)生從以往的“學(xué)會”轉(zhuǎn)變?yōu)橐院蟮摹皶W(xué)、樂學(xué)、終生學(xué)”。由于過程中作為科學(xué)家的小助手感同身受探究歷程，因此，學(xué)生能更加深刻的去感受科學(xué)技術(shù)對科學(xué)研究的作用，體諒科學(xué)探究的艱辛。本課教學(xué)體現(xiàn)了三維目標(biāo)的有機(jī)整