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視頻標簽：東莞市,生物膜,流動鑲嵌模型
所屬欄目：高中生物優(yōu)質課視頻
視頻課題：東莞市高中生物優(yōu)質課《生物膜的流動鑲嵌模型》塘廈中學-李娟（
教學設計、課堂實錄及教案：東莞市高中生物優(yōu)質課《生物膜的流動鑲嵌模型》塘廈中學-李娟（附課件+教學設計）
課題來源：《普通高中課程標準生物教科書 分子與細胞（必修1）》（人教版）名稱：生物膜的流動鑲嵌模型 所屬單元章節(jié)：第四章第二節(jié)《細胞物質的輸入和輸出》中，第二節(jié)“生物膜的流動鑲嵌模型”
| 教師姓名 | 李娟 | 所在學校 | 東莞市塘廈中學 |
| 聯(lián)系電話 | QQ郵箱 |
| 教學環(huán)節(jié) | 教師組織與指導 | 學生活動 | 設計意圖 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 【導入】 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 創(chuàng)設情境 |
【小魔術】：移動的紅色 第一步：選兩只大小相同的燒杯，分別用玻璃鉛筆標上A、B。 第二步：在A、B兩只燒杯中分別加入等量的清水，A用酒精燈加熱煮沸，B放置于常溫中。 第三步：選等量的紅色三角梅紅葉，分別放入A、B兩燒杯中，經(jīng)過相同時間后觀察 設問：（1）發(fā)生了什么現(xiàn)象？ （2）為什么溶液變紅了？ （3）色素是怎樣跑出來的? |
【學生思考回答】： （1）A燒杯中紅葉仍為紅色，水無色；B燒杯中紅葉褪色，溶液變紅。 （2）原因：液泡中的大分子色素進入了沸水中 （3）在高溫環(huán)境中，生物膜上失去選擇透過性，色素分子外滲。 |
創(chuàng)設實驗情景導入激發(fā)學習興趣。初步培養(yǎng)學生的實驗探究能力。 |
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導入主題 |
【過渡】薄薄的一層膜，為何會有選擇透過性這么神奇的功能？這跟它的結構密不可分，現(xiàn)在如果你是一位科學家將如何設計實驗探究生物膜的結構呢？首先要解決哪些問題？今天我們就跟著科學家們一起來探究這神奇的生物膜結構！ | 【小組討論回答】（1）提取鑒定出細胞膜的化學成分（2）這些化學成分如何構成細胞膜（3）生物膜的結構有哪些特點？ | 培養(yǎng)學生領會科學探究的基本方法 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 【推進新課】-、生物膜結構的探索歷程 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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探究細胞膜的組成成分 |
【展示資料1】： （1）1895年，歐文頓選用500多種化學物質對植物細胞膜的通透性進行上萬次的研究。發(fā)現(xiàn)：凡是可溶于脂質的物質，比不溶于脂質的物質更容易穿過。 設問：1.通過以上細胞膜的生理現(xiàn)象，根據(jù)相似相溶的原理，說明細胞膜的中含有什么成分？ 2.由于受到當時科學技術的限制，他只能從生理現(xiàn)象上給予了推測，如果想要提取出細胞膜里面的成分進行分析，應該怎樣做？用什么材料比較好？為什么? 【展示資料2】： 后來隨著科學技術的發(fā)展，科學家第一次將膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，進行了以下的化學分析： （1）科學家在實驗中發(fā)現(xiàn)細胞膜不但會被溶解脂質的物質溶解，也會被蛋白酶（能專一地分解蛋白質的物質）分解。（2）用斐林試劑對細胞膜進行檢驗，發(fā)現(xiàn)部分被染成磚紅色 設問：這兩個實驗分別說明細胞膜中除了脂質外還含有什么成分？ 教師歸納：細胞膜主要由脂質中的磷脂、和蛋白質組成。 |
【學生思考回答】： 1. 說明細胞膜中含有脂質 2. 將細胞膜提取出來，哺乳動物成熟的紅細胞。因為沒有細胞核和眾多的細胞器。 學生閱讀，思考三個實驗分析結論，體驗推理的過程，并感受技術發(fā)展對科學研究的幫助。（細胞膜由脂質、蛋白質、糖類物質所組成，）。 |
培養(yǎng)學生閱讀、分析材料的能力，大膽推論，得到答案。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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【過渡】：細胞膜中的化學成分是怎樣有機結合構成細胞膜的呢？我們需要知道磷脂和蛋白質的排列方式。首先我們先來先來認識磷脂的化學結構。 【展示資料3】 磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸組成的分子 其“頭部”是親水的，其“尾部”是疏水的。 |
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探究細胞膜組成成分的結合方式 |
設問1：如果將磷脂滴在水面上，磷脂分子將怎樣排布在水和空氣的界面上？ 設問2.：如果將磷脂滴入水中，磷脂分子又將如何排布？如果以草履蟲為例，其膜內外都是水，哪種排列形式與其功能最合適？
【過渡】以上推論只是我們的猜測，如果要驗證，那么還需實驗數(shù)據(jù)的支持。 【展示資料4】 1925年，科學家用有機溶劑提取了人類紅細胞的細胞膜的脂質成分，將其鋪展在水面，測出膜脂展開的面積是細胞表面積的2倍  設問1：依據(jù)所觀察到的實驗現(xiàn)象，你們能得出什么結論？ 設問2：你能想象一個近似球型的細胞，其細胞膜的磷脂雙分子層的三維立體結構嗎？ 設問3：磷脂雙分子層對細胞膜有什么重要作用？ |
【討論構建物理模型1】 根據(jù)資料，以手中盤子的邊沿為水和空氣的界面，上面為空氣，下面為水，讓各個小組學生擺出所認為的排列方式。（教師邊引導邊來回巡視，同時展示出錯誤與正確的模型，讓學生選擇和修正）。 【討論構建物理模型2】 學生思考討論，教師引導在盤子中擺出最合理的磷脂排列方式。（教師邊引導邊來回巡視，同時展示出錯誤與正確的模型，讓學生選擇和修正）。 學生思考討論，得出推論：磷脂分子可能是以雙層膜的形式存在的。 學生思考討論，得出結論：細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層，對它的三維立體結構做出構想。 學生思考討論，得出結論：磷脂雙分子層是細胞膜的基本骨架。 |
培養(yǎng)學生的動手能力和準確表達觀點的能力。 展示學生探究的結果，培養(yǎng)學生大膽想象的能力。培養(yǎng)邏輯思維能力。 |
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【過渡】磷脂雙分子層作為細胞膜的基本骨架存在，那么蛋白質又位于哪里呢？ 【展示資料5】 20世紀50年代，電子顯微鏡誕生了。羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗-亮-暗的三層結構，提出生物膜的模型：所有的生物膜都由蛋白質-脂質-蛋白質三層結構構成，他把生物膜描述為靜止的結構。 設問：你能根據(jù)羅伯特森的實驗推測出蛋白質所在的位置嗎？請你構建相應的模型。 【展示資料6】 但是隨著科學技術的發(fā)展，科學家用冷凍蝕刻技術發(fā)現(xiàn)，膜蛋白并不是全部平鋪在脂質表面。將冰凍蝕刻技術的模擬排布圖與學生自己建構的模型相比較，找出異同。讓學生根據(jù)實驗修正自己的模型。 知識講述：這些蛋白質具有專一性，在一定程度上決定了細胞膜的選擇透過性。而細胞膜的選擇透過性決定于蛋白質的種類和數(shù)量。 【找一找】請找出圖片中糖類的位置，有幾種存在形式？ 教師講述：糖蛋白又稱為糖被，有保護、潤滑、識別的作用，其中細胞之間的信息交流就是靠糖蛋白來完成的。 【展示】教師展示往屆學生制作的生物膜的物理模型照片。 【過渡】：這些模型很精美可是和之前的科學家認為的一樣，都是靜止的。那么該結構模型是否與細胞膜的相功能相適應？ 從現(xiàn)實生活中尋找證據(jù)，觀看錄像：變形蟲的變形運動和白細胞吞噬病菌的過程。 【展示資料7】1970年科學家分別用綠色和紅色的染料分別標記了小鼠和人細胞表面的蛋白質，再將人鼠細胞融合。（播放flash） 設問：在37℃下40min后出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？說明什么？ 教師補充：其實磷脂分子也具有流動性，因此細胞膜具有流動性。 |
【討論構建物理模型3】 引導學生先擺出平面的磷脂雙分子層結構學生，再分析實驗擺出最符合的蛋白質的位置。（蛋白質覆蓋在磷脂分子的兩側）。教師邊引導邊來回巡視，同時展示出錯誤與正確的模型，讓學生選擇和修正。 【討論構建物理模型4】 在原有模型的基礎上修正蛋白質的分布情況，蛋白質分別鑲、嵌、貫穿在磷脂雙分子中。 【小組討論回答】 糖類分別和脂質、蛋白質結合形成糖脂和糖蛋白。 |
體驗實驗技術在科學發(fā)展中的關鍵作用。 分析思考，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W思維能力 |
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模型建構及修正完善 |
回答：不能 【小組討論回答】 總結出細胞膜中的蛋白質具有流動性。 |
激發(fā)學生構建物理模型的興趣 |
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| 歸納小結 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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【展示資料8】 1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型———流動鑲嵌模型。 （教師解釋細胞膜和生物膜的關系：細胞膜、細胞器膜、核膜等共同構成生物膜。） 設問：對比你自己構建的模型和生物膜流動鑲嵌模型的異同，回答以下幾個問題。 ① 生物膜的基本支架是什么？ ② 蛋白質分子有哪幾種存在形式？ ③ 生物膜的結構特點是什么？功能特點是什么？ |
【小組討論回答】 閱讀生物膜流動鑲嵌模型的基本內容。回答 ①生物膜的基本支架是磷脂雙分子層。 ②蛋白質分子分別鑲、嵌、貫穿在磷脂雙分子層中。 ③生物膜的結構特點是流動性，功能特點是選擇透過性。 |
解決教學重點、突破教學難點，使學生進一步領悟科學過程和科學方法。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 不斷完善和發(fā)展的生物膜 | 課外延伸：2003年度諾貝爾化學獎授予兩名研究細胞膜的美國科學家阿格雷和麥金農。以表彰他們在細胞膜物質運輸?shù)耐ǖ婪矫嫠龅呢暙I。 | 課后興趣交流 | 情感教育，培養(yǎng)學生學無止盡，勇于探究的品質。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 課堂鞏固 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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1能體現(xiàn)生物膜結構特點的實例包括 （ ） ① O2、CO2等分子進入細胞 ②吞噬細胞吞噬抗原 ③唾液腺細胞分泌唾液 ④變形蟲的自主運動 ⑤小鼠與人細胞融合 A．①②③④⑤ B．②③④⑤ C．②③④ D．①②③ 2.下列關于生物膜結構探索歷程的說法，不正確的是（ ） A．最初通過對現(xiàn)象的推理分析得出細胞膜是由脂質組成的 B．三層結構模型認為生物膜為靜態(tài)的結構 C．流動鑲嵌模型認為構成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質分子可以運動 D．三層結構模型和流動鑲嵌模型都認為蛋白質分子在膜中的分布是不均勻的 3.如圖是真核細胞膜的亞顯微結構模式圖，①～③表示物質。下列有關說法錯誤的是（ ） A．①②③在細胞膜上都不是靜止的 B．細胞識別與①有關 C．②在細胞膜上的分布是不均勻的 D．③的單分子層面積等于該細胞所有膜面積的兩倍 |
1. B 2. D 3. D |
鞏固基礎 加深理解 |
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| 板書設計 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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第四章 第2節(jié) 細胞的生物膜結構（流動鑲嵌模型） 一、生物膜結構的探究歷程： .
一、 生物膜概念圖 |
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| 教學反思 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師”，興趣來源于好奇心，好奇心不僅會開啟人類的思維并且是不斷探究真相得出真理的最基本的動力。因此，本人對《生物膜的流動鑲嵌模型》這一節(jié)教材的認識和教學過程的設計，本著“以學生為主體，在探索中獲得成就感”的教育理念，采用“實驗發(fā)現(xiàn)問題—提出問題—做出假設（構建模型）—提供實驗驗證”的教學模式，通過“生物膜的流動鑲嵌模型”的探究史資料分析輔助物理模型的構建，讓學生在合作探究中不斷的去思考、構建和修正，進而獲得成功。這樣不僅使學生發(fā)散了思維，鍛煉了動手、合作、交流和表達的能力，在輕松愉快的氛圍中獲取知識，并且讓學生從以往的“學會”轉變?yōu)橐院蟮?ldquo;會學、樂學、終生學”。由于過程中作為科學家的小助手感同身受探究歷程，因此，學生能更加深刻的去感受科學技術對科學研究的作用，體諒科學探究的艱辛。 本設計在教學時，剛開始就用一個小魔術“移動的紅色”成功的抓住了學生的興趣，通過提出“膜為什么有選擇透過性這么神奇的功能”這一問題，層層遞進，引出本節(jié)課的知識目標。在突破磷脂雙分子層這一教學難點中，本人不是展示課本中已有的科學史來進行分析探究，而是通過化學分子本身的性質，在不同情景下得出不同的排列方式，來引導學生思考真正生物細胞中磷脂的排列形式，然后再輔助科學家的實驗證據(jù)來支持學生的推論，讓學生發(fā)散思維的同時收獲了成就感。然后通過資料展示、問題設置，讓學生做出假設并且構建相應的物理模型，最終在輕松開心的氣氛下順利的完成了三維目標。 |
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教學永遠是一門有遺憾的藝術，由于學生認知層次不同，思維方式各異，因此在分組構建物理模型時部分小組不能在有限的時間內完成正確的模型，但是錯誤也是一種美，通過展示和對比不同的模型，讓學生自己的闡述各自的觀點，最終得到統(tǒng)一。在教學中，只要是思考的產物，無論是正確還是錯誤都值得鼓勵。由于課時有限，有部分學生并沒有完全跟上教師的思維引導，在生物膜的功能和結構特點這個難點中遇到了暫時的困難，需要課下的復習和鞏固來完成學習任務。 生物本就是一門有趣的自然科學，如何讓學生能夠從繁瑣的知識記憶中解脫出來，在課堂中快樂的獲取知識是我們每一位教師值得努力的課題！路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索！ |
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視頻來源：優(yōu)質課網(wǎng) www.jixiangsibao.com
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