必修模塊1 第4章 細(xì)胞物質(zhì)輸入和輸出第2節(jié)生物膜的流動鑲嵌模型

楊清清

【教學(xué)目標(biāo)】

1.知識目標(biāo)

（1）舉例說明生物膜具有流動性特點。

（2）簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。

2.能力目標(biāo)

（1）通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程，學(xué)習(xí)做出假設(shè)。

（2）發(fā)揮空間想象力，通過制作模型，構(gòu)建細(xì)胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)。

（3）在預(yù)習(xí)的過程中，學(xué)會利用電腦、書本資料查找相應(yīng)知識，能歸納總結(jié)、提取有用知識，并能用自己的話闡述清楚。

3.情感目標(biāo)

（1）學(xué)習(xí)科學(xué)家生物膜模型建立的過程，樹立生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的辯證唯物主義自然觀，促進(jìn)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的提高。

（2）正確認(rèn)識科學(xué)價值觀，理解假說的提出要有實驗和觀察的依據(jù)，需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂螅⑼ㄟ^實驗進(jìn)一步驗證。

（3）正確認(rèn)識實驗技術(shù)手段的進(jìn)步在促進(jìn)科學(xué)發(fā)展中的作用。

【教學(xué)重點】

流動鑲嵌模型的提出及其基本內(nèi)容。

【教學(xué)難點】

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。

【教學(xué)方法】

談話法、探究法、情境教學(xué)法為主，輔以其他方法。

【教學(xué)實施過程】

1.設(shè)置謎語，導(dǎo)入新課

用一則謎語，導(dǎo)入新課。激發(fā)興趣，激活學(xué)生思維，從而回顧細(xì)胞膜的功能等知識點并思考：細(xì)胞膜功能與其特定的結(jié)構(gòu)相關(guān)嗎？細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？

2.生物膜成分的探究

首先由各小組閱讀、分析、討論、教材第65頁第二段內(nèi)容，并思考以下問題。如果是你們根據(jù)實驗現(xiàn)象，能推測出什么結(jié)論？依據(jù)是什么？歐文頓最初提出“生物膜是由脂質(zhì)組成的”觀點后，還有必要對膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定嗎？為什么？學(xué)生小組討論后，推選代表發(fā)言，組織學(xué)生評價、教師評價。得出“生物膜是由脂質(zhì)組成的”觀點。

各小組閱讀、分析、討論、教材第65頁第三段內(nèi)容，并思考以下問題。①為什么當(dāng)初科學(xué)家要用哺乳動物的紅細(xì)胞來提取獲得細(xì)胞膜？②可否用已學(xué)方法來驗證細(xì)胞膜中含有蛋白質(zhì)？學(xué)生小組討論后，推選代表發(fā)言，組織學(xué)生評價、教師評價，總結(jié)出“膜的主要成分是制作和蛋白質(zhì)”。

3.生物膜結(jié)構(gòu)的探究

既然我們已經(jīng)知道了細(xì)胞膜的成分包括脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。那么，它們是以怎樣的排列方式構(gòu)成生物膜的結(jié)構(gòu)的呢？為了更易理解它們的排布，我們首先來認(rèn)識一下脂質(zhì)分子。各小組閱讀、分析、討論、教材第66頁“思考與討論”問題三。組織學(xué)生活動：用模型嘗試解決“磷脂分子在空氣-水界面上排布方式”問題，并畫出示意圖。組織學(xué)生上黑板展示討論結(jié)果，并作出解釋。學(xué)生進(jìn)一步思考以下問題：①兩層磷脂分子會怎么排列呢？借用模型嘗試解答，并畫出示意圖。②請結(jié)合細(xì)胞膜的生活環(huán)境，選擇出最合理的排布方式，并說明理由。請各小組在自己小組的白板排列出可能的方式，向同學(xué)們展示，并指出最合理的排布方式，作出解釋。從而通過教師引導(dǎo)學(xué)生自主討論得出“磷脂分子頭部向外，尾部向內(nèi)的兩層磷脂分子的排列方式”。

脂質(zhì)分子的排布方式我們已經(jīng)知道。蛋白質(zhì)是怎樣排布的呢？蛋白質(zhì)位于脂雙層的什么位置？隨著電子顯微鏡的誕生，科學(xué)家用它來觀察細(xì)胞膜。PPT展示1959年羅伯特森在電鏡下看到細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的照片，并補充相應(yīng)的知識：電子束照射大分子物質(zhì)散射度高，黑暗；照射小分子物質(zhì)，散射度低，光亮。請學(xué)生根據(jù)上述資料，以及電鏡下看到的“暗—亮-暗”結(jié)構(gòu)推測出蛋白質(zhì)可能的排布方式，嘗試用模型解決該問題，并畫出示意圖。請各小組在已排布出的磷脂雙分子層的基礎(chǔ)上，排列出蛋白質(zhì)分子的分布情況。引導(dǎo)學(xué)生自己推測出“三明治”結(jié)構(gòu)，PPT展示相應(yīng)圖片，并指出當(dāng)時科學(xué)家認(rèn)為生物膜是靜態(tài)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)。請某小組同學(xué)完成課前布置的任務(wù)：①展示當(dāng)時科學(xué)家對“三明治”模型質(zhì)疑的實例，并說出你推測的結(jié)果。②針對質(zhì)疑，你能說出當(dāng)時科學(xué)家是應(yīng)用怎樣的新技術(shù)驗證他們的質(zhì)疑的嗎？以及該新技術(shù)證明的實驗結(jié)果，并用模型排布出新的膜結(jié)構(gòu)，從而得出生物膜的結(jié)構(gòu)中蛋白質(zhì)并不是排布在磷脂分子的兩側(cè)，而是可能鑲嵌、貫穿、嵌入在磷脂雙分子層中。

以上這些研究只能證明生物膜的結(jié)構(gòu)，但是還有一個與現(xiàn)實例子相矛盾的觀念還未能用實驗證明。教師PPT展示的白細(xì)胞吞噬病菌和變形蟲吞噬草履蟲視頻，請學(xué)生閱讀教材第67頁及圖4-5，解決以下問題：①嘗試用自己的話描述實驗過程。②分析實驗結(jié)果，闡述出的實驗結(jié)論，從而得出細(xì)胞膜具有流動性。

在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上，1972年桑格和尼克森提出了流動鑲嵌模型為大多數(shù)人說接受。各小組閱讀第67頁及圖4-6，思考、討論以下問題：①桑格和尼克森的流動鑲嵌模型和我們總結(jié)出來的模型有什么區(qū)別，我們中間出的模型缺少了什么結(jié)構(gòu)？②它的排布有什么特點？③它的作用是什么？最后請學(xué)生完善自己的生物膜的流動鑲嵌模型示意圖。各小組閱讀教材第68頁流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容，回答下面問題：膜的基本支架是什么？蛋白質(zhì)怎么分布？脂質(zhì)和蛋白質(zhì)可否運動？膜的外側(cè)分布著什么？它與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成什么？作用是什么？

最后，請同學(xué)們完成這樣一個挑戰(zhàn)：若現(xiàn)在我們要拍攝一部紀(jì)錄片，介紹生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程，你能擔(dān)任我們的旁白員嗎？試一試吧！并請同學(xué)們課后完成利用廢舊材料自己制作生物膜的流動鑲嵌模型。

【教后反思】

盡量為學(xué)生創(chuàng)造探究活動的機會，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。本節(jié)教學(xué)設(shè)計上主要突出科學(xué)史教育，經(jīng)過教師精心設(shè)計，將各位科學(xué)家實驗的資料，再加工成一連串環(huán)環(huán)相扣的問題來引導(dǎo)學(xué)生探究，讓學(xué)生身臨其境，仿佛自己就是科學(xué)家正在進(jìn)行研究，從中學(xué)習(xí)模型建構(gòu)方法：實驗、推理想象—提出假說—進(jìn)一步驗證完善—不斷發(fā)展；正確認(rèn)識實驗技術(shù)手段的進(jìn)步在促進(jìn)科學(xué)發(fā)展中的作用；總結(jié)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一般規(guī)律。

但是要求學(xué)生自主探究的內(nèi)容比較多，所以最后的課堂鞏固沒有足夠的時間，還要適當(dāng)?shù)丶涌煺n堂的節(jié)奏。

（作者單位 四川省成都石室中學(xué)）

編輯 溫雪蓮