人教版普通高中课程标准实验教科书必修一《分子与细胞》生物膜的功能教学设计.doc

生物膜的流动镶嵌模型人教版普通高中课程标准实验教科书必修一《分子与细胞》 湖南师范大学附属中学　王　勇 　　教学目标　　1．知识与技能　　（1）通过分析科学家建立生物膜模型的过程，阐述科学发现的一般规律。　　（2）简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。理解生物膜的结构特点是具有一定的流动性（包括膜脂的流动性和膜蛋白的运动性），这种流动性对于活细胞的生命活动，有着十分重要的意义。　　2．过程与方法　　通过分析科学家建立生物膜模型的过程，尝试提出问题、做出假设，理解假说的提出要有实验和观察的依据，需要严谨的推理和大胆的想象，并通过观察和实验进一步验证和完善。同时，理解实验技术的进步所起的作用。　　3．情感态度与价值观　　（1）树立生物结构与功能相适应的生物学辩证观点。　　（2）正确认识科学价值观。　　（3）正确认识（实验）技术在科学研究中所起的作用。 　　教学重点　　1．对生物膜结构的探索历程。（方法）　　2．流动镶嵌模型的基本内容。（知识） 　　教学难点　　1．利用资料尝试建立生物膜模型的过程。　　2．细胞膜流动性的有关实验设计（包括对细胞膜流动性的理解）。 　　教学策略　　本节课采用“提供资料→提出问题（要求）→做出假设（构建模型）→提供实验验证”的教学模式，通过“生物膜流动镶嵌模型”的构建及有关实验设计，体现学生“自主、探究、合作”的学习方式，感受科学家探索的历程和探索过程的艰辛。本节安排1课时。 　　教具准备　　多媒体（课件）、细胞膜结构模型、学生分组及教师演示材料（解剖盘、圆形磁铁、塑料条、双面胶、磁板等） 　　 教学过程　　1．导入（用多媒体展示某些膜结构功能的三维动画） 　　 　　生物学观点认为结构和功能是相适应的，那么生物膜具有什么样的结构，使其能完成以上的功能呢？这是这节课我们要探究的内容。　　在前面，通过对哺乳动物红细胞膜的研究，了解到细胞膜等各种生物膜主要是由脂质和蛋白质组成。在组成膜的脂质中，磷脂最丰富。那么，磷脂分子怎么参与到细胞膜结构的构建呢？（可提问膜成分） 2．生物膜结构的模型构建　　教师给出资料，并提供建立模型的实验用具，提出探究的问题，引导学生活动。　　 资料一：磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，“头”部是亲水的，“尾”部是疏水的。　　问题1：磷脂分子在水表面（空气－水界面）上将怎样排布？　　模型构建参考方案：磷脂分子在水表面（空气－水界面）上铺展成单分子层。　　问题2：磷脂分子在水体内，呈微小的球状，又是怎样排布的呢？（构建剖面模型）　　模型构建参考方案：（如下图） 问题3：生物膜的磷脂分子的排布最有可能是哪一种？原因是什么？　　学生讨论、比较、选择。　　教师引导，得出假设需要实验验证，提供科学家曾经做过的实验（资料二）。　　 资料二：1925年，荷兰科学家 E. Gorter F. Grendel 用有机溶剂提取了人类红细胞细胞膜的脂类成分，将其铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积。　　问题：这个实验事实上证明了生物膜的磷脂分子的排布是哪一种？　　引导学生得出：磷脂双分子层。　　教师给出资料，并提供建立模型的实验用具，提出探究的问题，引导学生活动。　　 资料三：1959年，罗伯特森（J. D. Robertson ）用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜电镜下的照片，显示暗—明—暗三层结构。并构建了“单位膜”模型。　　问题：大家推测罗伯特森构建的“单位膜”模型是怎样的呢？　　学生自主构建“单位膜”模型（体现蛋白质镶在磷脂分子层的表面）。　　 资料四：人们研究人工的无蛋白质的脂双层膜对不同分子的通透性。发现，脂溶性的物质易透过人工膜，但葡萄糖、氨基酸、钠离子等难以透过。而生物膜却可以透过上述物质。　　问题：如果蛋白质只是镶在生物膜的磷脂双子层表面，能实现吗？　　学生对已构建的模型修改，展示出蛋白质不光有镶在表面的，还有部分或全部嵌入的，还有横跨整个磷脂双分子层的。　　（使学生进一步认识假设需要实验验证，可提供或介绍科学家曾经做过的实验） 3．生物膜流动性的实验设计　　给大家提供以下的主要实验材料及用具，设计一探究细胞膜上蛋白质分子能否运动的实验方案。荧光染料（可标记细胞膜表面的蛋白质分子）、动物细胞、激光器（激光过度照射可使荧光分子失去发荧光能力）等。　　方案一（资料五）：荧光标记、激光处理、观察现象（图示）　　方案二（资料六）：不同颜色荧光标记细胞融合，观察现象（图示）　　教师引导总结得出：细胞膜具有流动性。　　 资料七：1972年，桑格（S. J. Singer）和尼克森（G. Nicolson）根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，在“单位膜”模型的基础上提出“流动镶嵌模型”。