学年人教版 必修一生物膜的流动镶嵌模型教案.docx

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学年人教版必修一生物膜的流动镶嵌模型教案

课时课题：

第四章第二节生物膜的流动镶嵌模型

课型：

新授课

授课时间：

年月日，星期，第节课

课题

第4章细胞的物质输入和输出

第2节生物膜的流动镶嵌模型

课型

新授课

课时

1课时

授课时间

教材分析

“生物膜的流动镶嵌模型”是人教版分子与细胞模块第四章第二节内容。

本章共三节，第一节主要说明细胞膜是选择透过性膜，为什么具有选择透过性，这与膜的结构有关，于是进入第二节内容。

而第二节内容又是解释第三节“物质跨膜运输的方式”的基础。

这三节内容的内在联系是：

功能――结构――功能。

由此可见，本节“生物膜的流动镶嵌模型”在第四章中起着承上启下的作用，它是架起第二节和第三节的一座桥梁，并体现了结构决定功能的生物学观点。

本节主要包括了两大部分内容：

①科学家对细胞膜结构的探索历程。

这是一个很好的科学史教育素材，通过引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论，宛如亲历科学家探索的历程，使学生切身感受科学的魅力，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论，更重要的是让学生加深对科学过程和方法的理解，明白科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作；科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，需要不断修正、发展和完善；科学发展与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展。

②细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容。

在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍接受认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，学生必须展开想象力，在头脑中构建细胞膜的空间结构，理解和掌握流动镶嵌模型的基本要点，老师要运用动画展示让学生形成流动性的认识，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。

学情分析

学生已经了解了细胞、知道了组成细胞的分子、掌握了细胞的基本结构，尤其是细胞膜作为最基本生命系统的边界等相关知识，为本节知识的学习奠定了基础。

高中学生具备了一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探索好奇，又往往具有盲目性，缺乏目的性，并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考。

通过本节课的学习可以增加学生的动手和动脑能力，并且培养了他们的合作探究能力。

三维目标

知识与技能

①简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容 ；

 ②举例说明生物膜具有的流动性的特点 ；

 ③通过分析科学家建立生物膜模型的过程阐述科学发展的一般规律 。

过程与方法

①分析科学家建立生物膜结构模型过程，尝试提出问题，大胆作出假设 ；

 ②发挥空间想象能力，构建细胞膜的空间立体结构 。

情感、态度与价值观

 ①使学生树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点 ；

 ②培养学生严谨的推理和大胆想象能力 ；

③认识到技术的发展在科学研究中的作用，尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观 。

教学重点

1、科学家对生物膜结构的探索历程。

2、生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。

教学难点

1、对科学探究过程的分析，如何体现生物膜的结构与功能相统一； 

2、生物膜的空间立体结构； 

3、生物膜的流动性特点。

教学方法

合作探究、演示法、讲授法

课前准备

1、生物膜流动镶嵌模型的多媒体演示课件 

2、自制磷脂分子、蛋白质分子模型，投影。

3、用flash制作生物膜流动性动画

【教学过程】

 【教学流程】

引入→“问题探讨”→体验“生物膜结构的探索历程”→通过小组合作总结阐述“流动镶嵌模型的基本内容”→小结

【教学设计】

教学环节

教学内容设计

学生活动预设

及设计意图

引入新课

学习目标

教材P65页：

“问题探讨”

在制作真核细胞三维结构模型的活动中，某小组同学分别用三种材料做细胞膜：

塑料袋、普通布和弹力布。

课件展示这几种材料

讨论：

1、用结构和功能相适应的观点分析，用哪种材料做细胞膜更适合体现细胞膜的功能？

为什么？

答案：

三种材料比较，弹力布更能体现细胞膜的柔变性和一定的通透性，相对好一些。

当然，这几种材料的特点与真实的细胞膜之间还有不小的差距。

分析：

作为细胞膜要满足以下的条件：

1、作为细胞这一系统的边界。

2、能让一部分物质透过。

3、具有一定的弹性。

2、弹力布能完全表现细胞膜的功能么？

总结：

实际上，弹力布也并不能完全代替生物膜。

要找到更好的材料，我们还需要对细胞膜的结构有更深的认识。

展示本节课的学习目标：

1、生物膜流动镶嵌模型的基本内容。

2、探讨建立生物膜流动镶嵌模型的过程如何体现结构与功能相适应的特点。

先讨论一下，

思考总结这两个问题的答案。

学生发言，评价这三种材料。

设计意图：

拓展学生的思维，密切联系生活，激发学生探知的热情。

为下面一些铺垫。

一、对生物膜结构的探索历程

1、欧文顿实验,脂溶性物质易通过，得出膜由脂质组成。

2、膜化学分析，得出膜的主要成分是脂质和蛋白质。

3、细胞膜和脂质分子层的关系

4、提出脂质，做铺展实验，得出膜必然为脂双层排列。

并对磷脂的排列方式进行明确。

5、电镜下观察，提出三层静态统一结构模型

6、人鼠细胞融合实验，得出细胞膜具有流动性

【过渡】膜结构到底是怎样的呢？

让我们展开神奇的科幻之旅，如果有“时光机器”，将此刻的你送回19世纪，你会面对细胞膜探究的哪些问题?

教师提出以下问题

（1）早期对生物膜结构模的探究是从生理功能入手还是用显微镜观察生物膜，去想像它的结构入手？

为什么？

（2）最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析，是通过对膜成分的提取和鉴定？

（3）在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离、鉴定吗？

【阅读材料并观察分析课件动画】

（一）：

教师课件展示动画

早期对生物膜结构的探究是谁？

做了什么实验？

发现什么现象？

得出什么结论？

展示欧文顿的实验

资料1：

欧文顿的实验及其相关的图片

 问题：

欧文顿的实验发现了什么？

凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。

膜是由脂质组成的。

回答思考与讨论1、2题。

除了脂质，膜中还有哪些成分组成？

要想知道生物膜的成分，最直接的证据是什么？

接下来科学家又做了什么探索？

幻灯片投影

学生归纳小结

回忆为什么从哺乳动物的红细胞提取细胞膜，而不从其它细胞中提取？

给出材料分析？

资料2：

20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，并且发现细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。

问题：

细胞膜的成分是什么？

脂质和蛋白质

【提问】：

1、那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？

答案：

当时的技术不能实现。

2、这说明什么问题呢？

答案：

这说明技术对科学研究的重要作用。

3、欧文顿的假说成立么？

答案：

欧文顿的假说是成立的。

也就是说假说是在实验与观察的基础上提出来的，同时又需要更进一步的实验来证明。

资料3：

1925年，两位荷兰科学家，用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺展成单层分子，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。

通过实验可以得到怎样的推论？

细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。

资料4：

1917年欧文·朗缪尔将提取的膜质铺展在水盘的水面上，发现脂在水面上形成一薄层，单脂层亲水的头朝向水面，疏水的尾背离水面。

于是他提出：

磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，结构既有疏水基团（尾部），又有亲水基团（头部）。

因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。

这样磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层。

【学生活动】

小组讨论，合作完成，利用手中的磷脂分子模型摆出下面两种情况下磷脂的分布情况，画出相应图解：

（时间约5分钟。

）

1在空气-水界面上

②完全浸没在水中

对学生的讨论结果进行展示：

①

教师展示：

②

推测：

细胞膜的两侧都有水环境存在，同学你们尝试着大胆的推测一下，在这样的环境中，磷脂分子是怎样排布的请试着排出。

设问过渡：

蛋白质和磷脂的位置关系又是如何的呢？

资料5：

1959年，罗伯特森用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜电镜下的照片，显示亮-暗-亮三层结构。

【学生思考】 ：

三层结构中亮的是什么，暗的是什么？

【学生活动】尝试构建罗伯特森的单位膜模型，画出简图。

思考讨论：

（1）在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到怎样的作用？

答案：

电子显微镜的发现使我们能看到更加微观的结构

（2）罗伯特森建立的“三明治”模型有什么不足？

1.把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。

2.细胞的生长、变形虫的变形运动、白细胞吞噬病菌等这些现象无法解释。

教师放映变形虫的变形运动动画，让学生从感性上认识膜不是刚性静止的结构。

学生得出结论：

细胞膜不是静止的 

问题过渡：

有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？

资料6：

展示材料6：

1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验 

实验过程：

将人和鼠的细胞膜用不同荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂种细胞一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。

问题：

1、这个实验的直接结论是什么？

细胞膜上的蛋白质具有流动性。

2、综合其他实验的结论是什么？

细胞膜具有流动性。

提出问题，引起思考，激发思维探究的欲望，引起学生学习的兴趣。

学生阅读材料，2分钟，讨论这几个问题并回答。

设计意图：

理解提出假说的科研方法。

学生根据已有知识得出

指出科技发展的重要性，培养学生的情感态度价值观。

培养学生分析问题的能力

指出生物的发展离不开其他学科的发展。

设计意图：

认识磷脂分子的结构。

设计意图：

培养学生问题意识，给予巩固知识，学生发散性思维启动已有知识的空间

学生自主阅读提炼知识点的能力和动手能力。

激发学生合作探究的潜能。

培养学生发散思维能力

培养学生小组合作的能力，及动手能力。

观看变形虫的吞食过程。

思考。

观察课件，思考回答。

二、生物膜的流动镶嵌模型

1、基本支架

2、蛋白质的分布

3、结构特点

【过渡】：

在继承前人的结论基础上，结合新的观察和实验证据，又有科学家提出一些关于生物膜的分子结构模型。

其中1972年桑格（S.J.Singer）和尼克森（G.Nicolson）提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。

【学生活动】尝试利用手中的材料构建流动镶嵌模型，并画出简图。

学生展示：

教师展示：

【模型详解】：

一、生物膜的基本支架：

二、蛋白质分子的存在状态：

有镶在表面、嵌入、横跨三种，

外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被，体现了生物膜的不对称性。

（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）

三、生物膜的结构特点：

一定的流动性

（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）。

最后：

动画演示：

生物膜的流动镶嵌模型。

四、思考与讨论：

（1）一植物叶肉细胞所产生的氧气被相邻的植物细胞利用需穿过12层磷脂分子层，6层磷脂双分子层。

（2）蛋白质有哪些分布状态？

是否对称分布？

所有蛋白质都运动吗?

镶在表层、嵌入双分子层、横跨双分子层；不对称。

大部分蛋白质都可以运动，结合在细胞骨架上的蛋白质不可动。

（3）如何判断细胞膜的内外？

糖蛋白在细胞膜外侧，内侧没有；细胞骨架在细胞膜内侧。

（4）糖蛋白有哪些功能？

如何鉴定糖蛋白的存在？

保护和润滑、识别；双缩脲试剂鉴定蛋白质的存在，酸解后用斐林试剂鉴定还原糖的存在。

（5）生物膜的结构特点与功能特点（性）是什么？

有哪些实例可以体现结构特点？

有哪些实例可以体现功能特点（性）？

结构特点是具有一定的流动性；功能特点是具有选择透过性；变形虫的运动、白细胞吞噬细菌、人鼠细胞整合、分泌蛋白的合成与分泌；台盼蓝对动物细胞的染色原理、根对不同离子的吸收差异。

充分利用教学资源

让学生观察各结构。

学生看图，并对手中自己摆出的模型进行总结，纠错

思考与讨论这几个问题，回答。

设计意图：

培养学生识图能力与归纳能力，加深学生对生物膜结构的认识以及结构与功能的认识。

并对前后所学知识进行联系，归纳。

小结

我们这节课就到这里，一方面我们重温了科学家探索细胞膜结构的历程，这是一个在继承中不断验证、修正和完善发展的过程，这段科学史给予我们很多有用的启示，使我们加深了对科学过程和方法的理解。

另一方面我们也重点学习了生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。

在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍接受认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，理解和掌握流动镶嵌模型的基本要点，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。

以知识结构的形式进行总结。

分类检测

1.基础达标

2、课堂训练

3、能力提升

4、作业布置

基础知识：

一、对生物膜结构的探索历程：

1、19世纪末，欧文顿提出：

膜由脂质组成；

2、20世纪初，化学分析得出：

膜的主要成分是脂质和蛋白质；

3、1925年，荷兰科学家得出：

脂质分子必然排列为连续的两层；

4、1959年，罗伯特森在电镜观察下得出：

生物膜由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，并且是静止的；

5、1970年，用荧光标记技术证明：

膜具有流动性；

6、1972年，桑格和尼克森提出：

流动镶嵌模型。

二、生物膜的流动镶嵌模型：

1、以磷脂双分子层为基本支架；

2、蛋白质在脂质上的分布方式有：

镶在表层、嵌入双分子层、横跨双分子层；

3、结构特点：

具有一定的流动性。

4、功能特点：

具有选择透过性。

课堂训练：

1.生物膜的“蛋白质－脂质－蛋白质”静态结构模型不能解释下列哪种现象（　C　）

A．细胞膜是细胞的边界

B．溶于脂质的物质能够优先通过细胞膜

C．变形虫做变形运动

D．细胞膜中磷脂分子呈双层排列在膜中

2.细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型的决定有着密切关系的化学物质是（A）

A.糖蛋白B.磷脂C.脂肪D.核酸

3、细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。

下列相关叙述不正确的是（　D　）

A．细胞膜的糖被在细胞间具有识别作用

B．细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性

C．细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异

D．载体蛋白是镶在细胞膜内外表面的蛋白质

4、如图是细胞膜的亚显微结构模式图，①～③表示构成细胞膜的物质，下列有关说法错误的是（D）

A.细胞之间的相互识别与①有关

B.②表示蛋白质分子

C.②③分子大都是可以运动的

D.细胞膜的功能特性与③分子无关

能力提升：

5．在美国梅奥诊所工作的华人科学家陈贤明研究员和他的同事，利用体外胆管上皮细胞感染模型，分析了隐孢子虫的子孢子进入细胞内的全过程。

结果发现，隐孢子虫的子孢子侵入宿主细胞膜内时，会诱发大量宿主细胞膜载体及水通道聚集，导致膜局部快速水内流，从而促使局部细胞膜伸展突起。

据此回答：

（1）上述材料说明细胞膜的结构具有一定的流动性特性。

（2）下列哪些现象与细胞膜伸展突起相关（ABD ）

A．肿瘤细胞的浸润转移        B．白细胞吞噬异物

C．葡萄糖进入小肠上皮细胞   D．抗体的分泌

（3）若要进一步证明水的快速内流是细胞膜水通道蛋白开放所致，可另设计一组对照实验，用蛋白质抑制剂对__水通道蛋白进行处理。

1、完成课后练习题

2、完成自主学习的内容

3、对物质跨膜运输的方式进行预习

以导学案的形式进行展示

回答这些基础知识，检测课堂学习效果。

进行相应基础知识的巩固。

【板书设计】：

一、对生物膜结构的探索历程

时间

科学家

科学实验

假说

19世纪末

欧文顿

用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜

膜是由脂质组成的

20世纪初

从哺乳动物红细胞中分离细胞膜

1925年

两位荷兰科学家

从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，面积是细胞膜的2倍

细胞膜中脂质为连续的两层

1959年

罗伯特森

在电镜下看到细胞膜由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成

生物膜为三层静态统一结构

1970年

弗雷和

埃迪登

分别用绿色和红色荧光染料标记两种细胞的蛋白质，并将两细胞融合，发现荧光均匀

细胞膜具有流动性

1972年

桑格和

尼克森

在新的观察和实验证据基础上

提出流动镶嵌模型

二．流动镶嵌模型的基本内容：

1．磷脂双分子层构成基本骨架

2．蛋白质覆盖、部分或全部镶嵌、横跨磷脂双分子层中间

3．磷脂、蛋白质大多可以运动

【教学反思】

本节内容较少，把探索历程部分充分让学生活动，体验科学探究过程，学生在分组合作中体验实验探究的快乐，在探究中将本节内容进行掌握学习，最后进行习题练习进行巩固。

本节的重点应该是流动镶嵌模型的学习过程。

【知识拓展】

膜脂分子的运动有多种形式：

①侧向扩散：

同一平面上相邻的脂分子交换位置。

②旋转运动：

膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。

③摆动运动：

膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。

④伸缩震荡：

脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动。

⑤翻转运动：

膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层，是在翻转酶的催化下完成。

⑥旋转异构：

脂肪酸链围绕C—C键旋转，导致异构化运动。

【课下练习】

A类（基础巩固）：

1.下列对细胞内各种生物膜的结构和组成的叙述中，错误的是（）

A.主要由蛋白质,脂类和少量糖类组成

B.磷脂双分子层是各种生物膜的基本骨架

C.不同生物膜上的蛋白质的种类和数量不同

D.内质网膜能生成高尔基体膜,说明两者化学组成完全相同

2.一般在光学显微镜下看不到植物细胞的细胞膜,在下列哪种情况下,可看到细胞膜（）

A.细胞进行分裂时B.发生质壁分离时C.显微镜视野调亮时D.细胞吸收水和离子时

3.变形虫的任何部位都能伸出伪足,人体某些白细胞能吞噬病菌,这些生理活动的完成与细胞膜的下列哪一特点有关（）

A.选择透过性B.主动运输C.一定的流动性D.保护作用

4.一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的面积增大而厚度变小，其决定因素是细胞膜的（）

A.结构特点具有流动性B.选择透过性C.专一性D.具有运输物质的功能

5.科学家将细胞膜中的磷脂成分提取出来,并将它在"空气-水"界面上铺成单分子层,发现这个单分子层的表面积相当于原细胞膜表面积的两倍.这说明磷脂分子在细胞膜上的分布状况是（）

A.单层排列B.均匀稀疏排列C.双层排列D.均匀紧密排列

6.下列有关细胞膜性质的说法中，错误的是（）

A.具有流动性和选择透过性B.蛋白质均匀分布于磷脂双分子层上

C.脂类小分子易于自由扩散通过D.磷脂双分子层内外表面都亲水

7.下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点（）

A.细胞膜是选择透过性膜B.细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成

C.细胞膜的分子结构具有流动性D.有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动

8.使磷脂类特别适于形成细胞膜的特性是（）

A.它们是疏水的B.它们是亲水的

C.它们迅速吸水D.它们既是亲水的又是疏水的

9.如果植物细胞膜由选择透过性膜变成了全透性膜,则该细胞将（）

A.缩小B.膨胀C.死亡D.生长

B类（能力提高）：

10.在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物分别标记两种抗体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上。

实验结果表明，细胞开始融合时，人/鼠细胞的表面抗原"泾渭分明"，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面了。

请分析回答下面的问题。

（1）细胞融合的实验表明了组成细胞膜的__________分子是可以运动的，由此也证明了细胞膜具有__________的特点。

（2）在细胞融合实验中,一种抗体只能与相应的抗原结合，说明了这类物质在分子结构上具有__________性。

（3）细胞融合实验若在20℃条件下进行，则两种表面抗原平均分布的时间大大延长，这说明__________________________________。

若在1℃条件下，两种表面抗原便难以平均地分布,这又说明____________________________。

参考答案：

1—5DBCAC6—9BADC

10.

（1）蛋白质等流动性

（2）特异（3）随环境温度的降低,膜上蛋白质分子的运动速度减慢环境温度很低时,膜上蛋白质分子的运动几乎停止