搜索
人教版高中生物必修1生物膜的流动镶嵌模型案例分析2模块中的地位：系统的层次系统的组成系统的功能系统的发展物质的输入和输出能量的供应和利用生物膜的流动镶嵌模型物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例特性：选择透过性得出生物膜的流动镶嵌模型探究历程建立物质跨膜运输的方式现象、数据分析总结功能结构功能整章中的地位：与其他章节的联系：•第二章中的“化合物”•第三章中的“细胞膜”、“生物膜系统”等内容又有一定的联系。学情分析高二（理科班）•具备生物膜的物质组成和功能基础知识•对结构功能相统一的观点有初步认识。•具备一定想象、推理、分析能力。•对探究一般方法缺乏完整地认识。•在生物技术方面缺乏实践的体验。教学目标：教学重点和难点：知识目标：简述生物膜的结构（了解水平）。能力目标：发展科学探究能力（学会提出假说”的科学方法、培养根据证据作出合理判断、推理能力）。情感目标：1.探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术进步所起的作用。2.探讨在建立生物膜模型的过程如何体现结构和功能相适应的观点。1．教学重点流动镶嵌模型的基本内容2．教学难点探讨在建立生物膜模型的过程如何体现结构和功能相适应的观点。教学方法与手段教学手段：该部分内容较为微观，为了帮助学生学习，利用多媒体课件演示，既加深了学生的印象，调动了学生学习的积极性，加发学生主动观察、想像、推理学法：讨论、谈话实现自主学习教学方法用“思考与讨论”引领学习过程，使学生在积极的思维想象和推理过程中完成本节的学习内容。结合教材所提供的资料，设计问题串，引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论，给予学生充分思考讨论空间，同时培养学生严密的逻辑推理能力和思维的想像能力，提高学生的生物科学素养。创设情境，引入探究历程引导探究，学会科学探究的一般方法归纳总结，形成概念教学流程创设探究情景，引入探究历程复习细胞膜的功能，引发思考，细胞膜对物质的选择性吸收是否与其特定的结构相关。使学生初步认识到生物膜结构的研究是立足于生物膜所具有的功能、特点上开展的，体现生物结构与功能相适应的辩证唯物主义自然观，分散难点。引导探究，学会科学探究的一般方法1.细胞膜的组成成分是什么？2.脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？（1）脂质分子在细胞膜中如何排列？（2）蛋白质位于脂双层的什么位置呢？3.科学家对静态统一观点提出质疑的依据是什么？4.有什么证据证明细胞膜中的蛋白质是不断运动的呢？5.细胞中的脂质也是流动的吗？阅读资料1•时间：19世纪•人物：欧文顿•实验：用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的•提出问题：•1.细胞膜的组成成分是什么？提出假说：学生活动：膜是由脂质组成的教师引领：1.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？2.欧文顿推论是否正确呢？在推理分析得出结论之后,还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗?3.细胞膜中除含有脂质外，还有没有其他成分呢？4.讨论对膜的研究为什么是从生理功能入手？提出问题：学生活动：阅读资料2.20世纪初,科学家们第一次将膜从哺乳动物红细胞中分离出来。化学分析表明：膜的主要成分是脂质和蛋白质教师引领：学习实验观察，提出假说的方法，认识到假说需要进一步的实验和观察来验证和完善，体会科学研究需要技术支持2.脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？（1）脂质分子在细胞膜中如何排列？引发思考：实验结果说明什么？为什么磷脂在空气—水界面上会铺展成单分子层?你能画出这个单分子层是如何排布的吗？两层脂质分子是如何排列为两层的呢？提出问题：学生活动：阅读资料3.实验：1925年，两位荷兰科学家把红细胞放在蒸馏水中使其吸水涨破，反复冲洗后只留细胞膜（血影），把这些破碎的膜展开铺在水面上，测定出红细胞的表面积。用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气——水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。阅读教材，分析实验结果、尝试推理绘图教师引领：图片演示师生共同分析脂质的排列方式——头部：亲水端——尾部：疏水端磷酸脂肪酸学生建构教师引领：(2)两层脂质分子是如何排列为两层的呢？为什么？（引导学生从细胞膜的功能、细胞的的生活环境考虑）学生对化学中脂质的分子结构认识不足，帮助学生分析，使其学会用化学方法解决生物问题。通过活动体验，发展推理和想象能力。学生构建模型1.脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？（2）蛋白质位于脂双层的什么位置呢？引发思考：罗伯特森提出的观点是什么，运用的技术和方法是什么？提出问题：学生活动：阅读教材中的资料，思考讨论问题，汇报交流。教师引领：图片演示师生共同分析蛋白质的排列方式体会实验技术的进步推动科学的进步学生构建模型学生构建模型，修正三层结构推论：细胞膜应该是流动的变形虫正在吞噬草履虫演示：变形虫的伪足运动现象教师引领共同分析：科学家对静态统一观点提出质疑的依据是什么？生物学现象、生理方面的知识学生比较欠缺，细胞膜的流动难以想象和推断，用动画演示帮助学生进行推理判断。认识到现象和功能为探究生物膜结构结构提供了线索，树立结构与功能相适应，突破难点。有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？资料7、1970年科学家做了如下实验（荧光标记法）结论：细胞膜中的蛋白质是可以流动的拓展思维：细胞中的脂质也是流动的吗？学生活动：教师引领：观察、分析、得出结论资料分析：动物细胞吸水膨胀时，磷脂双分子层的厚度变小。结论：细胞膜中的脂质也可以流动1972年，桑格和尼克森提出——流动镶嵌模型•1、膜的基本支架：磷脂双分子层（亲水头部朝外，疏水尾部朝内）•2、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层•3、膜的结构特点：具有流动性（磷脂和大部分的蛋白质分子都是可以运动的）•4、膜外侧有一层膜上的蛋白质与糖类结合而成的糖蛋白叫做糖被，与细胞识别，信息交流有密切关系。学生活动：观察、归纳、表述流动镶嵌模型1.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术的进步所起到怎样的作用？2.分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是如何体现的？3.分析生物膜模型的建立和完善过程，你受到哪些启发？实验观察提出假说实验验证修正假说探究历程方法技术手段支持推理想象经过思考与讨论：板书师生共同归纳：教学目标的达成情况知识目标：学生能够描述生物膜的结构（了解水平）。能力目标：发展了科学探究能力（学会如何提出假说、根据证据作出合理判断）。情感目标：1.探讨在建立生物膜模型的过程中，认识到实验技术进步所起的作用。2.对结构和功能相适应的观点形成一定的感性认识。教学反思冷冻蚀刻免疫电镜技术冷冻蚀刻法（FreezeFtching），也称冷冻复型法（FreezeReplica）或冷冻切断（FreezeFracture），是研究生物膜结构的重要方法之一。其主要步骤首先是将样品在液氮中冷冻，然后放到真空喷镀仪中切断，切断后的切面上有细胞器，其间还有冻成洋的水分。再加热使冰升华，将水份蒸发，把细胞器的膜结构暴露出来，这一步骤就称为冷冻蚀刻。如不进行蚀刻就称为冷冻切断。向暴露的膜结构上喷镀铂—碳投影，再喷碳来加固。这样就在切断的样品表面形成一层复型膜。在此复型膜上印下了细胞切面的立体结构。从真空中取出样品，把复型膜下面的组织腐蚀掉，再把复型膜捞在铜网上，在透射电镜下观察复型膜。生物膜的结构模型及冷冻断裂面图解在冷冻劈裂后，生物膜的水平断面大多发生在单位膜的疏水极。因此，膜的亲水部，分别命名为PS（与细胞质，核质或线粒体内基质相邻的面）和ES（与细胞外间隙或细胞内间隙或细胞内间隙相邻的面，如内质网腔、核质间隙、线粒体内、外膜之间的腔和其它各种泡的腔等）。膜的疏水部、亦即劈裂面分别叫做EF（面向细胞质、核质、或线粒体基质的面）和PF（向细胞外间隙或内间隙的面）。从70年代初期开始，冷冻蚀刻免疫电镜技术已开始在应用，但由于免疫标记必须在冷冻蚀刻步骤以前进行，所以仅能标记细胞外表面（ES）。80年代开始建立了断裂—标记细胞化学方法，将细胞膜劈开后，中央的两侧断面（EF与PF）以及各种细胞器的膜的各个表面及细胞质与核质都能被标记，为此技术的广泛应用创造了条件。应用此法还可对抗原与受体分子进行定量统计。生物膜的结构模型及冷冻断裂面图解