《生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型》教案

《生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型》教案

周婷吳江市高級(jí)中學(xué)

1．設(shè)計(jì)思路：

本節(jié)隸屬第四章，第四章是在第三章《細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)》的基礎(chǔ)上

提出的，在認(rèn)識(shí)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上學(xué)生自然想知道細(xì)胞是如何獲得物

質(zhì)和能量的，這就是第四第五章的內(nèi)容。第四章共有三節(jié)。第一節(jié)主

要從實(shí)驗(yàn)實(shí)例和生活實(shí)例來(lái)說(shuō)明細(xì)胞膜是選擇透過(guò)性膜。這種膜的特

性與結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以第二節(jié)內(nèi)容是學(xué)習(xí)生物膜的結(jié)構(gòu)。生物膜的結(jié)構(gòu)

又是解釋第三節(jié)內(nèi)容“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健钡幕A(chǔ)。這三節(jié)內(nèi)容的

內(nèi)在聯(lián)系是：現(xiàn)象－結(jié)構(gòu)－功能。由此可見(jiàn)，本節(jié)《生物膜的流動(dòng)鑲

嵌模型》在第四章中起著承上啟下的作用，并體現(xiàn)出了結(jié)構(gòu)與功能相

適應(yīng)的觀點(diǎn)。同時(shí)本節(jié)內(nèi)容和前面的第二章中的“化合物”和第三章

中的“細(xì)胞膜”、“生物膜系統(tǒng)”等內(nèi)容又有一定的聯(lián)系。

學(xué)生通過(guò)前面章節(jié)的學(xué)習(xí)，對(duì)細(xì)胞膜有了一定的了解。因此本節(jié)

從膜的功能引入，既是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)，又是對(duì)功能和結(jié)構(gòu)相

統(tǒng)一觀點(diǎn)的進(jìn)一步證實(shí)，引入自然。

本節(jié)主要圍繞科學(xué)家對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索過(guò)程展開，最后總結(jié)得

到生物膜流動(dòng)鑲嵌模型。課中涉及5個(gè)實(shí)驗(yàn)，按照年代順序展開，后

一個(gè)實(shí)驗(yàn)是對(duì)前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的繼承、補(bǔ)充和發(fā)展。因此本節(jié)課采用“引

導(dǎo)——觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象——提出假說(shuō)——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證再分析”的教學(xué)

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模式，層層深入下去；融合運(yùn)用啟發(fā)引導(dǎo)、觀察討論、對(duì)比歸納等方

法，并輔以多媒體手段。最后一邊歸納總結(jié)一邊自然引出流動(dòng)鑲嵌模

型，合乎邏輯，順理成章。

2．教學(xué)目標(biāo)

2.1知識(shí)與技能

①知道生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容

②理解科學(xué)家探索生物膜結(jié)構(gòu)的科學(xué)史，闡述科學(xué)發(fā)展的一般規(guī)律

③嘗試?yán)脧U舊物制作生物膜模型

④舉例說(shuō)明生物膜具有流動(dòng)性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.2過(guò)程與方法

①分析解讀科學(xué)家探索生物膜的科學(xué)史，嘗試提出問(wèn)題，作出假設(shè)。

②通過(guò)觀察、討論、推測(cè)和畫圖，體驗(yàn)科學(xué)探究建構(gòu)生物膜模型的

過(guò)程

2.3情感態(tài)度與價(jià)值觀

①生物膜結(jié)構(gòu)的研究是立足于生物膜所具有的功能特點(diǎn)上展開的，

樹立生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)觀點(diǎn)。

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②正確認(rèn)識(shí)科學(xué)價(jià)值觀，理解假說(shuō)的提出要有實(shí)驗(yàn)和觀察的依據(jù)，

需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懴胂竽芰?，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。

③認(rèn)識(shí)到技術(shù)的發(fā)展在科學(xué)研究中的作用，體驗(yàn)科學(xué)研究的方法，

科學(xué)研究中傳承、發(fā)展及艱辛的歷程

3．教學(xué)重難點(diǎn)

3.1教學(xué)重點(diǎn)

①對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程

②生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型學(xué)說(shuō)的基本內(nèi)容

3.2教學(xué)難點(diǎn)

1.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)。

2.生物膜的空間立體結(jié)構(gòu)

3.生物膜的流動(dòng)性特點(diǎn)

4．教具準(zhǔn)備

1.與生物膜結(jié)構(gòu)探索過(guò)程相關(guān)的科學(xué)家圖片以及實(shí)驗(yàn)圖片

2.生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的多媒體課件

3．實(shí)物（雞蛋）

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5．課時(shí)安排

1課時(shí)

教學(xué)過(guò)程：

【課前準(zhǔn)備】

1.由于本節(jié)內(nèi)容時(shí)間上跨度比較大，而且提到的一些實(shí)驗(yàn)技術(shù)和手段

又比較陌生，所以課前要教師要精心準(zhǔn)備大量圖片和課件。按照時(shí)間

順序和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律合理組織，讓學(xué)生能較快建立對(duì)科學(xué)史的理

解。

2.4位同學(xué)一個(gè)雞蛋

【情景創(chuàng)設(shè)】

教師：同學(xué)們，通過(guò)對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，我們想制作細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)

模型，在選擇細(xì)胞膜的材料時(shí)我們遇到了難題，塑料袋、普通布和彈

力布，我們?cè)撨x擇哪種呢？

學(xué)生：細(xì)胞膜是選擇透過(guò)性膜，有些物質(zhì)能通過(guò)，有些物質(zhì)不能通過(guò)，

所以塑料袋不合適。普通布沒(méi)有彈性，而我們?cè)谫|(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)

中我們發(fā)現(xiàn)生物膜是有彈性的，所以我們選擇彈力布。

教師組織學(xué)生用手指觸摸卵黃膜，親身感受細(xì)胞膜的存在和彈性。

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教師：細(xì)胞膜究竟有什么樣的結(jié)構(gòu)決定了它能具有選擇透過(guò)性，能有

彈性呢？

引出課題：第二節(jié)生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型

【師生互動(dòng)】

1.對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程

為什么生物膜能控制物質(zhì)的進(jìn)出呢？這與生物膜的結(jié)構(gòu)有什么

關(guān)系呢？科學(xué)家就是帶著這樣的疑問(wèn)，開始了對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索。

多媒體展示材料一

資料一：

時(shí)間:19世紀(jì)末人物：歐文頓(E.Overton）

實(shí)驗(yàn)：用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行過(guò)上萬(wàn)次的實(shí)

驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的通透性是不一樣的：凡可以溶于脂質(zhì)的

物質(zhì)，比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。

不能溶于脂質(zhì)的

脂溶性物質(zhì)

物質(zhì)

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教師:如果你是歐文頓看到這樣的現(xiàn)象能幫助我們提煉出什么樣的結(jié)

論呢?

學(xué)生:細(xì)胞膜的成分中有脂質(zhì)成分。

教師：同學(xué)們得出的結(jié)論正好與歐文頓的結(jié)論一樣。那么，你們的這

個(gè)結(jié)論是根據(jù)現(xiàn)象的推理還是通過(guò)對(duì)膜成分的提取和鑒定？

學(xué)生：是從生理功能上入手，通過(guò)推理分析得出的。

教師：那么在通過(guò)推理得出結(jié)論后還需要對(duì)膜的成分進(jìn)行提取分離和

鑒定呢？

學(xué)生：有必要。只有通過(guò)鑒定才更準(zhǔn)確。

教師：那么為什么歐文頓一開始不對(duì)膜的成分進(jìn)行鑒定呢？

學(xué)生：當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件不能實(shí)現(xiàn)。

教師：確實(shí)如此。由此可見(jiàn)技術(shù)對(duì)于科學(xué)研究的重要性。直到20世

紀(jì)初，科學(xué)家才能從哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞中將膜分離出來(lái)。

多媒體展示材料二

資料二:

20世紀(jì)初，科學(xué)家將細(xì)胞膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來(lái)，發(fā)現(xiàn)

細(xì)胞不但會(huì)被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會(huì)被蛋白酶（能專一地分解蛋

白質(zhì)的物質(zhì)）分解。

教師：你能推測(cè)出什么結(jié)論？

學(xué)生：說(shuō)明細(xì)胞膜的成分除有脂質(zhì)還有蛋白質(zhì)。

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教師：到此科學(xué)家已經(jīng)知道了生物膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，那

么這些分子是如何排列形成特定結(jié)構(gòu)的生物膜的呢？

多媒體展示材料三

資料三：

1925年，兩位荷蘭科學(xué)家E.Gorter和F.Grendel作了丙酮抽提紅細(xì)

胞膜脂質(zhì)實(shí)驗(yàn)：將抽提出的脂質(zhì)在空氣—水界面上鋪成單分子層，測(cè)

得其分子所占的面積相當(dāng)于所用的紅細(xì)胞表面積的2倍。

教師：你能推測(cè)出什么結(jié)論？

學(xué)生：脂質(zhì)分子在細(xì)胞膜中是排列成兩排的。

教師：細(xì)胞膜中的脂質(zhì)為什么會(huì)排列為連續(xù)兩層呢？又是如何排列的

呢？細(xì)胞膜中含量最豐富的是磷脂，磷脂分子的結(jié)構(gòu)有親水的頭部和

疏水性的尾部。

親水性的頭部

疏水性的尾部

多媒體展示材料四：（磷脂分子和其在空氣水界面上的分布情況）

空氣

水

教師：利用已有的知識(shí)推理和想象，提出許多磷脂分子被攪動(dòng)后

在水溶液中形成的穩(wěn)定排布假說(shuō)，并用畫圖來(lái)表達(dá)。

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展示學(xué)生小組活動(dòng)結(jié)果，引導(dǎo)交流相互評(píng)價(jià)。

（攪動(dòng)后在水溶液中形成的穩(wěn)定排布是形成雙層脂分子的球形

脂質(zhì)體和形成球狀的微團(tuán)）

提問(wèn)：1、由攪動(dòng)后在水溶液中形成的雙層脂分子的球形脂質(zhì)體，

內(nèi)外都有水環(huán)境，那么細(xì)胞膜內(nèi)外是什么環(huán)境？

2、如果把球型的脂質(zhì)體展開為單分子層大家推測(cè)他們的面積比

例是？

學(xué)生通過(guò)討論得到細(xì)胞膜中磷脂的排布方式：

教師：那么其中的蛋白質(zhì)分子是如何分布的呢？20世紀(jì)40年代，曾

經(jīng)有學(xué)者推測(cè)脂質(zhì)兩邊覆蓋著蛋白質(zhì)。直到20世紀(jì)50年代，電子顯

微鏡誕生，科學(xué)家用它來(lái)觀察細(xì)胞膜。

多媒體展示材料五

資料五

1959年，J.D.Robertsen根據(jù)電鏡下觀察到的細(xì)胞膜暗—亮—暗的三

層結(jié)構(gòu)，大膽提出生物膜的模型：所有生物膜都由蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白

質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，并且生物膜為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。

指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)資料來(lái)構(gòu)建生物膜的結(jié)構(gòu)圖。

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教師：這樣的模型特征與我們學(xué)過(guò)的生物學(xué)知識(shí)有矛盾的地方嗎？

組織小組討論，得出結(jié)論。

學(xué)生：細(xì)胞的膨脹和皺縮，植物細(xì)胞的植壁分離與復(fù)原，變形蟲的運(yùn)

動(dòng)，分泌蛋白的形成和分泌，白細(xì)胞吞噬病菌等都說(shuō)明細(xì)胞膜不是靜

態(tài)的。

教師：很好。隨著科技的進(jìn)步科學(xué)家多生物膜的研究日益深入，發(fā)現(xiàn)

蛋白質(zhì)并不是全部平鋪在脂質(zhì)表面的，有的是鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中

的。

指導(dǎo)學(xué)生修改細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)圖。

展示材料六

資料六：1970年L.D.Frye和H.Edidin的人——鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)。

人細(xì)胞

攝氏度

融合37

40min

小鼠細(xì)胞

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教師：該實(shí)驗(yàn)表明什么？

學(xué)生：這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明組成生物膜的蛋白質(zhì)是可以運(yùn)動(dòng)的。

多媒體展示材料七

資料七：磷脂分子在不同溫度下的運(yùn)動(dòng)情況（flash演示）

教師：資料說(shuō)明了什么？六七兩個(gè)資料共同說(shuō)明了生物膜具有什么樣

的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？

學(xué)生：說(shuō)明磷脂分子也是可以運(yùn)動(dòng)的。說(shuō)明生物膜具有一定的流動(dòng)性。

教師：1972年，桑格和尼克森提出的生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型為大多

數(shù)人所接受。

多媒體展示材料八

流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容

指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容來(lái)完善生物膜的結(jié)構(gòu)圖。

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教師小結(jié)：1．膜主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成，還有少量多糖。

2．膜的基本支架：磷脂雙分子層（親水頭部朝外，疏水尾部朝內(nèi)）

3．蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入

磷脂雙分子層中，有的橫跨整個(gè)磷脂雙分子層，外側(cè)的蛋白質(zhì)分子與

糖類結(jié)合形成糖被。糖被與細(xì)胞識(shí)別、胞間信息交流等有密切聯(lián)系，

體現(xiàn)了生物膜的不對(duì)稱性。

4．膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有流動(dòng)性（磷脂和大部分的蛋白質(zhì)分子都是可

以運(yùn)動(dòng)的）

評(píng)價(jià)與反饋：

1．生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，功能特點(diǎn)為

2．科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：脂溶性的物質(zhì)能優(yōu)先通過(guò)細(xì)胞膜，并且細(xì)

胞膜能被溶解脂質(zhì)的溶劑溶解，也會(huì)被蛋白酶分解。這些事實(shí)說(shuō)明，

組成細(xì)胞的物質(zhì)中有

3．科學(xué)家用丙酮提取了細(xì)胞膜的脂質(zhì)，并將它在空氣與水的界面上

展開時(shí)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)但分子層的面積正好是紅細(xì)胞表面積的2倍，由此

可以認(rèn)為

課堂小結(jié)

這節(jié)課我們重溫了科學(xué)家探索細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的歷程，這是一個(gè)曲折

漫長(zhǎng)的過(guò)程，這段歷史也給了我們很多的啟示，使我們加深了科學(xué)方

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法和和過(guò)程的理解。另一方面我們也學(xué)習(xí)了流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)

容，為我們學(xué)習(xí)下一節(jié)內(nèi)容奠定了基礎(chǔ)。

作業(yè)布置

結(jié)合生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型，利用生活中的廢棄物做一個(gè)細(xì)胞膜

的流動(dòng)鑲嵌模型。

課后拓展

生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型是不是已經(jīng)非常完善了呢？有沒(méi)有什么

局限呢？還有其他被人們接受的新模型嗎？請(qǐng)利用互聯(lián)網(wǎng)搜索科學(xué)

家對(duì)生物膜研究的新進(jìn)展情況，通過(guò)小組內(nèi)部的組織和加工在班級(jí)中

進(jìn)行交流。

板書設(shè)計(jì)

一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程

1、歐文頓的實(shí)驗(yàn)：膜是由脂質(zhì)構(gòu)成的。

2、化學(xué)分析表明，膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。

3、膜中的脂質(zhì)分子排布成連續(xù)兩層。

4、羅伯特森的“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。

5、小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。

6、桑格和尼克森提出的流動(dòng)鑲嵌模型為大多數(shù)人所接受。

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二、流動(dòng)鑲嵌模型的具體內(nèi)容

1.內(nèi)容

2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：流動(dòng)性

3.功能特點(diǎn)：選擇透過(guò)性

教后反思：