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第四章第二节生物膜的流动镶嵌模型一、教材分析“生物膜的流动镶嵌模型”一节是人教版《必修1分子与细胞》第四章《细胞的物质输入和输出》之第二节，与第一节“物质跨膜运输的实例”所反映的生物膜对物质的进出控制具有选择性等知识有一定的联系，并对第三节学习“物质跨膜运输的方式”作了知识准备。所以，这节的内容安排很合理，对整个章节的知识起到了承上启下的作用。本节主要包括对生物膜结构的探索历程和生物膜的流动镶嵌模型的基本内容两大部分。在教学中，要充分发挥教师的主导地位和学生的主体地位，引导学生观察并分析实验现象，大胆的提出实验假设，宛如亲历科学家探索科学的历程，切身感受科学的魅力，保持强烈的探究科学的激情和兴趣，自然地接受流动镶嵌模型的理论。让学生在探究中学习科学探索的方法，从而渗透探索科学过程和方法的教育。二、教学目标1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2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3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，树立辨证的科学观三、教学重难点1教学重点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2教学难点①探讨建立生物膜模型的过程，如何体现结构与功能相适应的观点②生物膜的流动性特点；四、教具准备①与生物膜结构探索过程相关的科学家图片及实验图片②生物膜流动镶嵌模型的多媒体演示课件五、教学策路以学生“自主、探究、合作”的学习方式来优化课堂学习与教学，实现课程教学目标。本节课采用“引导—观察分析实验现象—提出假设—实验验证再分析”的教学模式，融合运用引导启发、观察分析、对比归纳、联系实例等方法，配以多媒体辅助教学，尤其在体验生物膜的探索历程上给学生以动态的感觉。六、课时安排2课时七、教学过程第一课时教学过程教师组织与引导学生活动目标达成标题引入写出本节课的重点，难点及教学，德育目标①提供以下材料：塑料袋、报纸、普通布和弹力布，选一种在制做真核细胞三维结构模型中做为细胞膜，根据结构与功能相适应的观点分析那一种更能体现细胞膜的功能。②能否模仿弹力布结构来构建细胞膜等生物膜结构？③组织学生回忆细胞膜的功能，强调指出细胞膜的功能特点：选择透过性。有意识记本节课的内容选弹力布的原因：①能将细胞与外界分隔开②能在一定程度上控制物质的进出③有一定弹性不能。弹力布只能根据孔径大小控制物质进出，而细胞膜对物质进出是有选择性的，两者存在差距叙述细胞膜三大功能。调动学生的已有的知识经验，引发学生探究细胞膜结构的好奇心。对学生的思维进行“热身”作用。教师与学生一起来体验科学家探索生物膜结构的历程.一、生物膜的探索历程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、提起脂质，做铺展膜结构到底是怎样的呢？科幻之旅如果有“时光机器”，将此刻的你送回19世纪，你会从哪几个方面去研究细胞膜的结构?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？幻灯片投影小结像欧文顿用的这种根据实验现象及相关化学知识“相似相溶”原理，得出结论的方法就是科学家在探究时常用的方法之一称为“什么方法？”接下来科学家又做了什么探索？幻灯片投影(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，还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、分离和鉴吗？归纳小结欧文顿的实验，从欧文顿的实验所得到的信息回答思考与讨论（1）、（2）题学生回答提出假说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？根据这个实验回答思考与与讨论（3）学生活动：以小组为单位讨论磷脂分子在下列情况中的排列方式（从磷脂结构分析）1.平铺于水面上（空气—水界面）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。培养学生主动获取知识的能力、归纳能力及与人交流信息的能力。对科学过程和方法的理解学生表达能力得到进一步提高领悟科学研究的方法“假说”是怎样提出来的。对科学过程和实验，得出膜必然为脂双层排列。4、电镜下观察，提出三层静态统一结构模型第二课时5、人鼠细胞融合实验，得出细胞膜具有流动性知道细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，科学家接下来会如何探究？1925年荷兰两位科学家做了什么实验？观察到什么现象？得出什么结论？引导总结脂质以“磷脂双分子层”排列。蛋白质是怎样与之相结合的呢？1959年，罗伯特森在电镜下观察细胞膜，他看到了什么？然后大胆地提出磷脂双分子层与蛋白质是怎样结合的？1970年，科学家应用什么技术做了人细胞和小鼠细胞的融合实验？观察到什么现象？得出什么结论？在新的观察和实验证据的基础上，又有学者提出了一些关于生物膜的分子结构模型，其中1972年谁提出的流动镶嵌模型为大家所接受？2.磷脂分子置于水中3.两个水槽玻璃隔板的孔隙讨论后分别说出答案学生思考与讨论画出磷脂分子排列成连续的两排：磷脂双分子层阅读66、67页，思考与讨论以下问题：（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？（2）在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点是如何得到体现的？暗—亮—暗三层结构蛋白质—脂质—蛋白质特点：静态的并描述为“三层静态统一结构”学生看课本，回答问题归纳小结桑格和尼克森方法的理解培养学生问题意识，给予巩固知识，学生发散性思维启动已有知识的空间对科学过程和方法的理解掌握知识要点提出问题，引起思考，激发思维探究的欲望，引起学生学习的兴趣。培养学生主动获取知识的能力、归纳能力及与人交流信息的能力对科学过程和方法的理解利用多媒体增加教学的直观性，促进学生对知识的理解。让学生尝试提出问题对科学过程和方法的理解了解技术手段的进步对科学研究发展的推动作用；探究过程中体现结构与功能相适应等观点二、流动镶嵌模型的基本内容小科学家行动：请同学们根据我们一起分析的结果，尝试构建起新的生物膜模型。对生物膜流动镶嵌模型进行记一步讲解。学生思考，在纸上画图表示。（用实物投影仪展示学生画的结果，由同学进行评价）学生阅读课文通过前面的讨论生物膜的流动镶嵌模型已经呼之欲出，学生这时基本已膜上还有些其他结构，如糖蛋白。经能够解决这个问题。学生理解膜的流动镶嵌模型教师活动学生活动设计意图[小结]（4分钟）[师生合作]绘制生物膜的概念图运用绘“概念图”，将已有知识系统化、网络化。[巩固]（4分钟）[绘图]绘制细胞膜的亚显微结构示意图[要求]1．准确绘制出细胞膜的基本支架、蛋白质的三种位置和糖被。2．准确标注出各部分的结构名称，且用平行线。[生生合作]复习强化“流动镶嵌模型”的基本内容，突出教学重点。[课外延伸][兴趣1]搜索科学家对生物膜研究的最新进展资料，课后相互交流。参考网址：[兴趣2]利用废旧物品制作生物膜模型。提示：用包裹中药丸的球形蜡质盒做磷脂分子的头部。去掉药盒表面的腊壳，穿过铁丝或电线，使铁丝或电线成为磷脂分子的尾部。再在盒子扣合处以及与盒子扣合处相垂直的方向打上两组孔（每组两个孔）。每一个盒子都这样做。用较长的铁丝把盒子穿起来，并扣上两半盒子，排列在一个水平面上，这就做好了“磷脂单分子层”。用同样的方法再做一个“磷脂单分子层”，这样就做成了“磷脂双分子层”。用什么材料做蛋白质呢？可以收集废旧包装材料，如包装电器的硬质泡沫塑料，它很容易被你加工成需要的形状。一些“蛋白质”可以“漂浮”在膜的两侧，另一些可以“嵌入”或“贯穿”膜。可以用贯穿膜的“蛋白质”来帮助固定磷脂双分子层，穿铁丝的时候把它们穿上就是了。[搜索1]1975年，Wallach提出晶格镶嵌模型。[搜索2]1977年，Jain和White提出板块镶嵌模型。[搜索3]2005年，Caco-2细胞生物膜因在结构和生物学性质上与人小肠吸收细胞相似而广泛用于肠道药物吸收机制研究。[成果展示][创新1]用球形或接近球形的“纽扣”穿上两根“细铜线”，模拟磷脂分子（纽扣模拟磷脂分子的头部，细铜线模拟磷脂分子的尾部）；用“废旧塑料泡沫”剪成不同圆球形，模拟蛋白质分子。[创新2]用“乒乓球”穿上两根“细铁丝”，模拟磷脂分子（乒乓球模拟磷脂分子的头部，细铁丝模拟磷脂分子的尾部）；用“橡皮泥”捏成不同圆球形，模拟蛋白质分子。“兴趣1”可培养学生对问题的科学思维方法和探究精神，帮助学生提高对信息技术运用的熟练程度，发展学生的信息素养。“兴趣2”可加深对生物膜流动镶嵌模型基本内容的记忆和理解，同时可培养学生的创新意识和创新精神。６．课堂小结７．练习巩固附板书设计：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模型建构：提出假说实验验证提出假说实验验证……建构模型……修正模型教学反思通过对生物膜结构的自主探索，学生深刻理解了生物膜流动镶嵌模型，而且知道科学发展的一般过程并有利于激发学生以后从事科学研究的动机。运用实物投影的方式，展示学生探究的结果，避免了一个学生回答其他同学休息的情况，让全体同学都参与到了教学中。在教学的过程中也出现了一些问题，在学生自主探究的过程中，引导的不够好，因此以后还需要加强。总体来说本节课的设计是成功的，取得了良好的教学效果。