第2节生物膜的流动镶嵌模型教学评价实录

第2节　生物膜的流动镶嵌… 高中生物       人教2003课标版

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

本节课要用到学生的物理化学知识，如物理中的物质扩散的原理，化学中的相似相溶原理。另外学生学习了细胞膜的结构，理解了细胞膜是物质的，主要是由磷脂分子和蛋白质分子组成的，这些知识都是学习本节内容的基础

① 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

观看《吞噬细胞吞噬病菌模拟视频》，设问：吞噬细胞为何能伸出像变形虫伪足一样的结构呢？这就是我们本节所要学习的内容---生物膜的流动镶嵌模型。在前面我们曾学习过生物膜的功能，生物膜究竟具有怎么的结构才能完成这些功能呢？下面我们就沿着时光隧道，跟随着科学家们一起来探索生物膜的流动镶嵌模型。

一、对生物膜结构的探索历程

我们还是以细胞膜为例来探索生物膜的结构。

要想知道细胞膜的结构，必须现要了解细胞膜的组成成分。构成细胞膜的成分是什么呢？

（一）成分的探索

资料一：请大家阅读P65也第二自然段，然后完成学案上的思考与讨论

1、欧文顿通过实验发现了什么现象？

2、他据此得出了什么结论？依据是什么？

3、欧文顿的推论是否真确呢？细胞膜中除含脂质外，还有没有其它成分？

对现象的推理分析是要进行鉴定，才能准确地说明问题。可是鉴于当时技术的限制，无法对细胞膜的成分进行提取和鉴定

资料二：科学家在实验中发现，生物膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被分解蛋白质的酶分解。由此可以得出什么结论？

组成生物膜的物质中有脂质和蛋白质。

得出生物膜的组成成分中含脂质和蛋白质并不是直接对细胞膜的成分进行提取和鉴定获得的，而是通过实验现象和有关知识提出的假说，假说的提出要有实验和观察为依据，同时还需要严谨的推理和大胆的想像，假说需要通过观察和实验进一步验证和完善

有证据证明前面的推论是否正确呢？

资料三：对哺乳动物成熟红细胞膜的化学成分分析：膜的主要成分是磷脂和蛋白质。后来科学家还发现在细胞膜中含有少量的多糖。

确定了细胞膜的化学成分，我们再来探讨一下磷脂分子和蛋白质分子是如何构建细胞膜的。

（二）细胞膜结构的探索

我们首先来了解一下磷脂分子的结构及化学性质。

磷脂是由哪几种物质构成的？具有什么特性呢？

磷脂分子的头部具有亲水性，而脂肪酸构成的尾部是疏水的

活动一：根据磷脂分子的结构特点展开你的想象力，利用手中的材料尝试构建磷脂分子在水-空气界面中的模型。磷脂分子在空气-水界面上铺展成磷脂单分子层

活动二：如果我用玻棒轻轻的搅拌几下，磷脂分子就会进入水中，磷脂分子在水中如何排列呢？

活动三：想想细胞膜处在什么样的环境中：组成细胞膜的磷脂分子是怎样排布的？请用手中的材料尝试构建细胞膜的模型。

有证据证明我们的推论是否正确呢？

资料四：科学家将细胞膜中提取的脂质在空气-水界面上展开成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。提出假说：膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。

知道了膜中脂质的结构，那么蛋白质又处于如何的位置呢？20世纪40年代有人推测出脂质两边覆盖蛋白质的理论。20世纪50年代，电子显微镜诞生。

资料五：1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构，于是大胆提出了生物膜的模型。尝试着用手中的材料构建罗伯特森观察到的细胞膜模型

观察一下这个模型是不是很像我们平时吃的三明治。我们就把它称为三明治模型。借助于电镜，罗伯特森观察到了细胞膜的结构，并提出静态结构。“三明治”结构模型有什么不足？

这一观点是否正确呢？如果正确问题来了：

白细胞说：我都不能动了，怎么去吞噬病菌啊？酵母菌说：我要怎样才能生出小宝宝啊？显然，罗伯特森的静止模型存在着缺陷，细胞膜不应该是静态刚性的结构，而应当是动态弹性的结构。有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？

资料六：20世纪70年代科学家用荧光染料进行了“人-鼠细胞的融合实验”。用红色荧光染料标记人细胞表面的蛋白质，用了绿色荧光染料标记鼠细胞膜表面的蛋白质，用灭活的仙台病毒诱导两个细胞融合。实验预测：若膜上的分子是静止的，则红绿荧光分子在若干时间后依然“泾渭分明”；若膜上的分子是运动的，则红绿荧光分子将在若干时间后均匀分布。在37℃下40分钟后出现的是红绿荧光分子均匀分布，说明细胞膜的蛋白质具有流动性。

随着科学技术的发展，有人对蛋白质的位置也提出了准确的说法，指出蛋白质不是全部平铺在脂质的表面，有的镶嵌在脂双分子层中。有证据吗？

资料七：冰冻时刻电子显微法

活动四：请根据蛋白质的三种存在形式构建蛋白质分子在磷脂双分子层中的排布模型

在这一阶段，学者们纷纷提出了动态的生物膜分子结构模型，如晶格镶嵌模型，板块镶嵌模型等。其中被大多人所接受的是1972年由桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型。

现在请大家用手中的材料依据我们前面讲的知识构建生物膜的流动镶嵌模型

（一）膜的结构

组成成分：

基本支架：

蛋白质的存在形态：

（二）膜的结构特点：

（三）膜的功能特点

生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？

本节我们体验了科学家探索生物膜结构的历程。对细胞膜的结构的探索是一个在继承中不断验证，修正和完善发展的过程。同时我们也看到了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，需要后人不断修正和完善；时时刻刻要认识到科学技术在科学探索的过程中所起的关键作用；并要以发展的观点看待科学。在体验探索历程过程中，我们要通过功能现象的观察分析，推理假设生物膜的结构特点，依据结构与功能相统一的观点，一步一步地探讨。在其他领域也是如此。

第2节　生物膜的流动镶嵌模型　

第2节　生物膜的流动镶嵌模型　

观看《吞噬细胞吞噬病菌模拟视频》，设问：吞噬细胞为何能伸出像变形虫伪足一样的结构呢？这就是我们本节所要学习的内容---生物膜的流动镶嵌模型。在前面我们曾学习过生物膜的功能，生物膜究竟具有怎么的结构才能完成这些功能呢？下面我们就沿着时光隧道，跟随着科学家们一起来探索生物膜的流动镶嵌模型。

一、对生物膜结构的探索历程

我们还是以细胞膜为例来探索生物膜的结构。

要想知道细胞膜的结构，必须现要了解细胞膜的组成成分。构成细胞膜的成分是什么呢？

（一）成分的探索

资料一：请大家阅读P65也第二自然段，然后完成学案上的思考与讨论

1、欧文顿通过实验发现了什么现象？

2、他据此得出了什么结论？依据是什么？

3、欧文顿的推论是否真确呢？细胞膜中除含脂质外，还有没有其它成分？

对现象的推理分析是要进行鉴定，才能准确地说明问题。可是鉴于当时技术的限制，无法对细胞膜的成分进行提取和鉴定

资料二：科学家在实验中发现，生物膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被分解蛋白质的酶分解。由此可以得出什么结论？

组成生物膜的物质中有脂质和蛋白质。

得出生物膜的组成成分中含脂质和蛋白质并不是直接对细胞膜的成分进行提取和鉴定获得的，而是通过实验现象和有关知识提出的假说，假说的提出要有实验和观察为依据，同时还需要严谨的推理和大胆的想像，假说需要通过观察和实验进一步验证和完善

有证据证明前面的推论是否正确呢？

资料三：对哺乳动物成熟红细胞膜的化学成分分析：膜的主要成分是磷脂和蛋白质。后来科学家还发现在细胞膜中含有少量的多糖。

确定了细胞膜的化学成分，我们再来探讨一下磷脂分子和蛋白质分子是如何构建细胞膜的。

（二）细胞膜结构的探索

我们首先来了解一下磷脂分子的结构及化学性质。

磷脂是由哪几种物质构成的？具有什么特性呢？

磷脂分子的头部具有亲水性，而脂肪酸构成的尾部是疏水的

活动一：根据磷脂分子的结构特点展开你的想象力，利用手中的材料尝试构建磷脂分子在水-空气界面中的模型。磷脂分子在空气-水界面上铺展成磷脂单分子层

活动二：如果我用玻棒轻轻的搅拌几下，磷脂分子就会进入水中，磷脂分子在水中如何排列呢？

活动三：想想细胞膜处在什么样的环境中：组成细胞膜的磷脂分子是怎样排布的？请用手中的材料尝试构建细胞膜的模型。

有证据证明我们的推论是否正确呢？

资料四：科学家将细胞膜中提取的脂质在空气-水界面上展开成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。提出假说：膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。

知道了膜中脂质的结构，那么蛋白质又处于如何的位置呢？20世纪40年代有人推测出脂质两边覆盖蛋白质的理论。20世纪50年代，电子显微镜诞生。

资料五：1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构，于是大胆提出了生物膜的模型。尝试着用手中的材料构建罗伯特森观察到的细胞膜模型

观察一下这个模型是不是很像我们平时吃的三明治。我们就把它称为三明治模型。借助于电镜，罗伯特森观察到了细胞膜的结构，并提出静态结构。“三明治”结构模型有什么不足？

这一观点是否正确呢？如果正确问题来了：

白细胞说：我都不能动了，怎么去吞噬病菌啊？酵母菌说：我要怎样才能生出小宝宝啊？显然，罗伯特森的静止模型存在着缺陷，细胞膜不应该是静态刚性的结构，而应当是动态弹性的结构。有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？

资料六：20世纪70年代科学家用荧光染料进行了“人-鼠细胞的融合实验”。用红色荧光染料标记人细胞表面的蛋白质，用了绿色荧光染料标记鼠细胞膜表面的蛋白质，用灭活的仙台病毒诱导两个细胞融合。实验预测：若膜上的分子是静止的，则红绿荧光分子在若干时间后依然“泾渭分明”；若膜上的分子是运动的，则红绿荧光分子将在若干时间后均匀分布。在37℃下40分钟后出现的是红绿荧光分子均匀分布，说明细胞膜的蛋白质具有流动性。

随着科学技术的发展，有人对蛋白质的位置也提出了准确的说法，指出蛋白质不是全部平铺在脂质的表面，有的镶嵌在脂双分子层中。有证据吗？

资料七：冰冻时刻电子显微法

活动四：请根据蛋白质的三种存在形式构建蛋白质分子在磷脂双分子层中的排布模型

在这一阶段，学者们纷纷提出了动态的生物膜分子结构模型，如晶格镶嵌模型，板块镶嵌模型等。其中被大多人所接受的是1972年由桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型。

现在请大家用手中的材料依据我们前面讲的知识构建生物膜的流动镶嵌模型

（一）膜的结构

组成成分：

基本支架：

蛋白质的存在形态：

（二）膜的结构特点：

（三）膜的功能特点

生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？

本节我们体验了科学家探索生物膜结构的历程。对细胞膜的结构的探索是一个在继承中不断验证，修正和完善发展的过程。同时我们也看到了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，需要后人不断修正和完善；时时刻刻要认识到科学技术在科学探索的过程中所起的关键作用；并要以发展的观点看待科学。在体验探索历程过程中，我们要通过功能现象的观察分析，推理假设生物膜的结构特点，依据结构与功能相统一的观点，一步一步地探讨。在其他领域也是如此。