2 生物膜的流动镶嵌模型 教学设计 教案[共五篇]

第一篇：2 生物膜的流动镶嵌模型 教学设计 教案

教学准备

1.教学目标

知识目标

①通过分析科学家探索历程，建立科学发现的一般规律的基本生物学观点。②举例说明生物膜具有流动性特点。③简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。能力目标

①尝试提出问题，作出假设。

②通过分析、作图、识图和讨论来完善自我的知识结构。情感态度与价值观

①树立正确的科学探索的思想，树立生物结构与功能相适应的正确的科学观点。②正确认识科学价值观，正确的科学理论需要大量科学实验一步一步来验证和完整。③正确认识实验技术手段的进步在促进科学的发展中的作用。

2.教学重点/难点

重点：

对生物膜结构的探索历程

生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容 难点：

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 生物膜的流动性特点；

3.教学用具

多媒体

4.标签

生物,人教版,教案

教学过程

〖引入〗功能和结构相适应。

（一）、对生物膜结构的探索历程

我们知道一种物质或物体的结构，实际上是指其组成成分之间的组合形式，所以要弄清一种物质或物体的结构，首先要知道它的组成成分，那细胞膜的成分是什么呢？我们先来看一下19世纪末，欧文顿对此的研究： 资料一

时间：19世纪末 1895年 人物：欧文顿（E.Overton）

实验：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。提出假说：膜是由脂质组成的。

1、请你根据化学上的相似相溶定律看一下你能得到什么结论？

2、欧文顿也提出了这样的假说，那么这一假说的提出是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？

3、在推理分析得到结论之后还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？

4、为什么一开始不对生物膜直接进行提取、分离和鉴定呢？ 教师讲述

1、从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。的物质更容易通过细胞膜进入细胞。

3、有必要，通过鉴定能更准确地说明问题

4、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，不能进行对结构物质的提取。

5．经科学家化学分析结果，细胞膜成分除了脂质外，还有蛋白质。那脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？ 资料二 ： 时间：1925年

人物：荷兰科学家Gorter和Grendel 实验：从红细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面积是红细胞膜的2倍 〖设问〗：

１．“荷兰科学家实验”-----------实验得到什么现象？ ２．请你展开大胆想象，你会推测出什么样的结论？ 学生交流、讨论

教师讲述：两位荷兰科学家根据单分子层的面积是红细胞表面积的2倍。由此得出的结论是：细胞膜中的磷脂是双层的。磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。〖设问〗：

请你运用相关的化学知识解释为什么磷脂在空气――水界面上铺展成单分子层？

生物的结构和功能是相适应的。在细胞膜内外都是水环境条件下，细胞膜的两层磷脂分子可能怎样排布呢？形成什么样的结构呢？ 学生展示成果

教师讲述：这是大家开动脑筋推测出的磷脂分子排列方式，大家看哪种最合理？（教师分析）知道了脂质的排布方式，那么蛋白质与磷脂又是怎样的位置关系?有人推测出脂质两边覆盖蛋白质的理论。

资料三 时间：1959年

人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）

实验：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 提出假说：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构

〖教师设问〗：

对“罗伯特森电镜实验”──实验得到什么现象？ 让你来推测，你会推出什么样的结论？

你同意“三明治”结构模型吗?这种生物膜是静态的观点不能解释哪些生命现象？

教师讲述：借助于电镜，罗伯特森观察到了细胞膜的结构，并推出静态结构。但它很难解释细胞分裂、草履虫的运动和分裂、成熟植物细胞的质壁分裂与复原现象。把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。20世纪60年代,有人对此静态观点提出异议。并随着科学技术的发展，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，有的镶嵌在脂质双分子层中。那么，有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的吗？ 资料四： 时间：1970年 人物：LarryFrye等

实验：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布

提出假说：细胞膜具有流动性 〖设问〗：

对“荧光染料标记实验”──观察得到怎样的动态现象？ 这一动态现象说明了什么？ 能推出什么结论？

教师讲述：荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，说明了组成细胞膜的分子是可以不断运动的，成功指出细胞膜的流动性

设问：我们还学过哪些生命现象能说明生物膜具有流动性？ 教师讲述：白细胞吞噬病菌、变形虫的变形运动、植物细胞的质壁分离等例子都能说明细胞膜具有流动性。即流动镶嵌模型提出的膜结构能很好地解释上述细胞功能。

在新的观察和实验证据的基础上，又有学者提出一些关于生物膜的分子结构模型。其中１９７２年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。它的具体内容是什么呢？

（二）、生物膜的流动镶嵌模型的基本内容

生物膜的组成：主要由蛋白质和脂质组成，还含少量的糖类。

生物膜的基本骨架：磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）。

蛋白质分子存在形态：有镶在表面、嵌入、横跨三种，外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。体现了生物膜的不对称性。糖被在细胞的生命活动中具有重要功能，如保护、润滑、识别等。

生物膜的结构特点：流动性---磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的。生物膜的功能特点：选择透过性。

课堂小结

在节课的主要的设计是通过学生自己的发现问题，层层设问，学生在教师的组织和指引下，通过小组合作和自身的思考，去探究、去发现生物学的规律和知识的形成，激发学生学习的兴趣和探究的精神。课堂上也改变了单纯的师生互动，还能实现生生帮助，教师与小组间的互动。通过学生的讨论、提问、画图等形式的活动，充分调动了学生的听、问、想、读、说、写、看等各方面来形成知识的构建，让每个学生自主学习，都参与到课堂的教学和学习中，真正成为课堂的中主人公，是作为课堂的主体，落实了新课程标准倡导自主、探究、合作学习的要求，有效实现三维目标，学生学得既灵活又实在。

课后习题

1．一位科学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小而面积增大，这是由于细胞膜的什么特性所决定的()A．具有一定的流动性

B．是选择透过性膜

C．具有专一性

D．具有运输物质的功能

答案：A 2．组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子的排布有下述特点，其中描述细胞膜基本支架的是()A．膜两侧的分子结构和性质不尽相同 B．磷脂排布成双分子层

C．蛋白质分子附着和镶嵌于磷脂双分子层中 D．蛋白质和磷脂分子具有一定的流动性

答案：B

3．罗伯特森的关于生物膜模型的构建：所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间亮层是脂质分子，两边暗层是蛋白质分子。这一观点的局限性最主要在于()A．不能解释生物膜的化学组成 B．不能解释生物膜成分的相似性 C．不能解释脂质类物质较容易跨膜运输 D．不能解释变形虫的变形运动

答案：D

4．下列是神经细胞的细胞膜结构模式图，正确的是()

答案：A 5．实验表明，正常情况下维生素D可以优先通过细胞膜进入到细胞内部，这是因为()A．细胞膜上含有蛋白质分子 B．细胞内维生素D的浓度过低 C．细胞膜的基本支架是磷脂双分子层 D．细胞膜上维生素D的载体较多

解析：维生素D属于脂质，细胞膜中的磷脂分子也是脂质，故根据化学上“相似相溶”的原理，维生素D可以优先通过细胞膜。答案：C

板书

一）对生物膜结构的探索历程 1、19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由脂质组成的； 2、20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由磷脂和蛋白质组成； 3、1959年罗伯特森提出的“三明治”结构模型：蛋白质-脂质-蛋白质、1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有流动性 ； 5、1972年，桑格和 尼克森提出了 流动镶嵌模型。

（二）流动镶嵌模型的基本内容 1．组成成分：主要是 磷脂 和 蛋白质

2．结构：磷脂双分子层为基本支架，蛋白质镶嵌、贯穿或覆盖于磷脂双分子层上

3．结构特点：具有流动性

4．功能特点：具有选择透过性

第二篇：生物膜的流动镶嵌模型教案

高一生物必修1 生物膜的流动镶嵌模型

一、教学目标 1．知识与技能

①举例说明生物膜具有流动性特点。

②简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。2．过程与方法

通过分析科学家建立生物膜模型的过程，学习做出假设。3．情感态度与价值观

①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，树立生物结构与功能相适应的辩证唯物主义自然观。

②正确认识科学价值观，理解假说的提出要有实验和观察的依据，需要有严谨的推理和大胆的想象，并通过实验进一步验证。

二、教学重点和难点 1.教学重点

流动镶嵌模型的基本内容。2.教学难点

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。

三、教学方法 讲述法、探究法

四、课时安排 1

五、教学过程

〖引入〗以上节课所学生物膜的选择透过性引入，设置悬念---“为什么会有这种特性？”教师提示。

〖提示〗生物学中将结构与功能相适应，生物膜之所以具有这样的功能，这与它的结构是密不可分的。这节课我们就追寻先人的脚步，一步一步揭开膜结构的神秘面纱。

〖板书〗

一、对生物膜结构的探究历程 探究

一、细胞膜的组成成分是什么？

〖问题〗1.欧文顿的推论是否正确呢？（介绍欧文顿的实验及推论，指出水分子不能溶于脂质，但是可以自由通过生物膜，指出欧文顿的实验有点进一步检测）

〖问题〗2.细胞膜中除含有脂质外，还有没有其他成分呢？（介绍科学家实验，引导学生分析指出膜主要由脂质和蛋白质组成；从而验证欧文顿的实验并在此基础上进一步完善）

探究

二、脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？

（介绍两位荷兰科学家的实验，分析脂双层这一结论的由来）〖问题〗3.磷脂分子在生物膜中式如何排列的？

〖学生活动〗结合课本关于磷脂分子的介绍，以及科学家实验的结论，自己在笔记上画出自己认为正确的脂双层结构图。然后进行小组讨论，最终确定一个大家都可以接受的结果。

〖提示〗根据磷脂分子特点，引导学生得出单层磷脂分子在水面排布情况，提醒同学细胞内外都有水环境，进而得出脂双层分布情况。

〖问题〗4.蛋白质位于脂双层的什么位置呢？（简介20世纪40年代的推测和罗伯特森1959年提出的“三明治”结构模型）（指出“三明治”结构模型的不足，说明细胞膜不应是静态的刚

性的结构，而应当是动态的弹性的结构。）

探究

三、生物膜究竟能不能运动？

〖问题〗5.有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？（重点介绍荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有流动性；并讨论技术的进步在细胞膜研究中的作用，强化结构与功能相适应的观点）

〖讲述〗在新的观察和实验的基础上，S.J.Singer和G.Nicolson于1972年通过对已有的模型进行修正而提出生物膜的流动镶嵌模型。接下来我们就通过对探究历程的总结来学习一下这个模型。

〖板书〗

二、流动镶嵌模型的基本内容。

〖边回忆边讲述〗在回忆探索历程的过程中引导学生画出流动镶嵌模型的结构图，并在次强调各种化学成分的分布和功能

〖板书〗

1、化学组成：蛋白质、脂质（少量多糖）

2、基本支架：磷脂双分子层。

3、蛋白质分子镶嵌或贯穿于磷脂双分子层中。

4、膜的结构特点：具有流动性。

5、膜的功能特点：选择透过性。

6、糖被（识别、保护润滑）〖随堂练习〗

1据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（）A、细胞膜具有一定流动性 B、细胞膜是选择透过性

C、细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架 D、细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子 2下列哪种膜结构能通过生物大分子（）

A、细胞膜 B、核膜 C、线粒体膜 D、叶绿体膜

3一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是（）

A、5 B、6 C、7 D、8 4变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（）

A、保护作用 B、一定的流动性 C、主动运输 D、选择透过性 5细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是（）A、糖蛋白 B、磷脂 C、脂肪 D、核酸 6下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是（）

A、维生素D和性激素 B、水和尿素 C、氨基酸和葡萄糖 D、酶和胰岛素 〖小结〗

1、膜的组成成分：主要是磷脂和蛋白质，还有少量的糖类。

2、膜的基本支架:磷脂双分子层。

3、蛋白质分子的位置: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。

4、生物膜的结构特点: 具有一定的流动性。

5、生物膜的功能特点：选择透过性。

第三篇：《生物膜流动镶嵌模型》的教案

《生物膜的流动镶嵌模型》的教案

【教学名称】 生物膜的流动镶嵌模型 【主讲老师】 栾晓娇 【教材分析】

本教学课题选自人教版高中生物教科书必修1《分子与细胞》第四章《细胞的物质输入和输出》的第二节。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，又是对第三节学习“物质跨膜运输的方式” 做了知识的铺垫，即是连接这两个重要知识点的关键，对整个章节的知识起到了承上启下的作用。本课题内容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。按照《新课程标准》的课程理念，教学中要善于引导学生观察并分析实验现象，大胆提出实验假设，创造条件让学生参与实验活动。让学生切身感受科学的魅力，保持强烈的科学探究的激情和兴趣，自然接受流动镶嵌模型的理论，从而渗透探究科学的过程和方法。【教学时间】 15分钟 【教学目标】

（一）知识目标：

1、简述生物膜的结构。

2、举例说明生物膜具有流动性的特点。

3、通过分析科学家建立生物膜模型的过程，阐述科学发现的一般规律。

（二）能力目标

1、尝试通过分析科学家建立生物膜模型的过程，提出问题，作出假设。

2、通过生物膜模型建立过程的一系列实验过程，培养根据实验现象进行分析推理的能力。

（三）情感态度与价值观目标

1、理解在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。

2、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。

3、体验科学家探索生物膜模型的过程，激励学习科学家坚持不懈的科学精神和严谨细致的工作作风，认同科学研究需要大胆推测的同时应该小心求证，懂得人类对事物的认识是不断深化和完善的。【教学重难点】

1、教学重点：

① 概述出科学家对生物膜结构的探究历程。② 说出流动镶嵌模型的基本内容

2、教学难点：

① 探讨建立生物膜模型的过程中，如何体现结构与功能相适应的观点。② 理解生物膜的流动性。【教学策略】

在教学设计中，本着自主学习与引导学习的教育理念，带领学生将旧知识与新知识相联系，以学生“自主、探究、合作”的学习方式来优化课堂学习与教学，实现课程三维目标。结合图像信息、教具演示等形式，把生物膜模型的探究历程的理论假说和实验证据以感性材料的形式展现在同学们面前。引导学生按照“观察分析实验现象——提出假设——实验验证再分析”的科学探究方法，在教师的指导下完成本课的探究教学，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论。从而增大了学生学习活动的空间，使其更加主动地参与到学习中来，养成爱学、会学的学习习惯，让学生自主了解到新旧知识间的联系。【教学方法】

讲述法，谈话法，演示法，直观教学法

第四篇：生物膜的流动镶嵌模型教案

理综过关课生物教案 教师：凌秋玉

第二节

生物膜的流动镶嵌模型

一、教学目标

1、简述生物膜的结构。

2、探讨在建立生物模型的过程中,实验技术的进步所起的作用。

3、探讨建立生物模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。

二、教学重点和难点

1、教学重点

流动镶嵌模型的基本内容。

2、教学难点

探讨建立生物模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。

三、教学方法

讨论法、比较法、归纳法、讲授法等

四、课时安排

1课时

五、教学过程

（一）导入

复习细胞膜的化学组成成分和功能，按照生物学结构和功能相适应的特点导入本节课的学习课题——生物膜的流动镶嵌模型

（二）教授新课

在制作真核细胞三维结构模型时，提供给你制作细胞膜的三种材料：

塑料袋、普通布和弹力布。你们认为选哪种材料最好？（弹力布）资料一

时间：19世纪末

人物：欧文顿（E.Overton）

实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透 性实验，发现凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。

提出假说：膜是由脂质组成的。资料二

时间:20世纪初。

实验:科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。问题：细胞膜是由哪些化学成分构成的? 膜的主要成分是脂质和蛋白质。资料三

时间：1925年

人物：荷兰科学家Gorter和Grendel

实验：从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面 积是细胞膜的2倍

提出假说：细胞膜中的磷脂是双层的。资料四

时间：1959年

人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）

实验：在电镜下观察到细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构

提出假说：生物膜都是有蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的静态统一结构。

思考：“三明治”结构模型有什么不足？

答：把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。资料五

时间：1970年

人物：Larry Frye等

实验：将人和鼠细胞膜表面的蛋白质用不同的荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布

提出假说：细胞膜具有流动性。资料六

时间：1972年 人物：桑格和尼克森 提出：流动镶嵌模型

一、对生物膜结构的探索历程 1、19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 脂质

组成的； 2、20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由 脂质

和 蛋白质

组成； 3、1925年，荷兰科学家得出：磷脂分子是 两层 排列的 4、1959年罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由

三层结构；蛋白质—脂质—蛋白质 5、1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有 流动性

； 6、1972年，桑格和尼克森提出了 生物膜的流动镶嵌模型。

二、流动镶嵌模型的基本内容：

1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。（其中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）

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，有的贯穿于整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）

3、磷脂分子是可以运动的，具有流动性。

4、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。（也体现了膜的流动性）

5、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）

课堂练习: 1．下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（）

A．细胞膜是选择透过性膜

B．细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成C．细胞膜的分子结构具有流动性

D．有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动

2．人体某些白细胞能进行变形运动、穿出小血管壁，吞噬侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的（）。

A．选择透过性

B．保护作用

C．流动性

D．自由扩散 3.细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递有密切相关的化学物质是（）

A.糖蛋白

B.磷脂

C.脂肪

D.核酸

4、下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是（）

A.葡萄糖

B.蛋白质

C.甘油

D.无机盐离子

5、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（）

A.细胞膜具有一定的流动性

B.细胞膜是选择透过性膜

C.细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架

D.细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子

六、作业布置

画出生物膜的结构模型示意图，并写出流动镶嵌模型的基本内容。

七、板书设计

第二节

生物膜的流动镶嵌模型

一、对生物膜结构的探索历程 1、19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 脂质

组成的； 2、20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由 脂质

和 蛋白质

组成； 3、1925年，荷兰科学家得出：磷脂分子是 两层 排列的 4、1959年罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由

三层结构；蛋白质—脂质—蛋白质 5、1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有 流动性

； 6、1972年，桑格和尼克森提出了 生物膜的流动镶嵌模型。

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、蛋白质大都可以运动。

八、教学反思

1、尽量为学生创造机会进行探究活动，激发学生的学习兴趣。

2、保护学生的自尊性，培育学生创造的激情。

3、以活动促发现，促进学生知识建构体系的建立。

第五篇：生物膜流动镶嵌模型教案_生物_教学设计_人教版

生物膜流动镶嵌模型

（何一

西北工业大学附中

710072）

【教材版本】

本节是人民教育出版社出版的高中生物必修一《分子与细胞》第4章--细胞的能量供应与利用 第二节的内容。

【设计理念】

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。

【教材分析】

1.知识结构分析

本节主要包括两大部分内容：

1、科学家对细胞膜结构的探索历程。利用科学史教育素材，通过引导学生分析科学家们的实验和结论，加深对科学过程和方法的理解，明白科学发现是长期的过程；科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说并非一成不变，需要不断修正、发展和完善；科学发展与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展。

2、生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，学生必须展开想象力，通过制作模型等，构建细胞膜的空间立体结构，理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型的基本要点。

2.知识发生发展过程分析

本节以较多的篇幅介绍了对生物膜结构的探索历程，并安排了两个思考与讨论，让学生在认识细胞膜结构的同时，了解这些知识的来龙去脉，认识到可以通过现象的推理分析提出假说，假说仍然需要观察和实验来验证。随着实验技术的改进，不断发现新的实验证据，原有的观点还会不断受到质疑、修正和完善，并归纳总结出生物膜模型建构的基本方法。

3.知识学习意义分析

加深学生对科学的历史和本质的认识，特别是这些内容中所体现的结构和功能相适应的观点。实验技术的进步推动科学的进步等观点对于学生的情感态度与价值观领域的发展有重要价值。

4.教学建议与学法指导说明

本节内容以细胞膜分子结构的探究历程为主线，学生动脑分析实验现象得出实验结论并构建模型为重点，让学生从中体验科学的实验思想和实验方法。使学生认识到在建立生物膜模型的进程中，实验技术的进步所起的作用；理解在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。

【学情分析】

1.原有认知发展分析

高中学生具备了一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探索好奇，又往往具有盲目性，缺乏目的性，并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考。

2.原有知识结构分析 学生已经了解了细胞、知道了组成细胞的分子、掌握了细胞的基本结构，尤其是细胞膜作为最基本生命系统的边界等相关知识，为本节知识的学习奠定了基础。

3.非认知因素分析

本节通过回顾生物膜发展的历史，教学中要抓住主线，有效地引导学生思考、分析科学家所做的实验及假说，通过环环相扣的问题启发、引导学生，使其感到身临其境，仿佛自己就是科学家在思考在研究，最后自然而然地得出规律，并归纳总结出生物膜的流动镶嵌模型建构的基本方法。此外，还应重点理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型，学会运用模型解释相应的生生物学现象。

【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。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举例说明生物膜具有的流动性的特点 ；

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 ；

②发挥空间想象能力，构建细胞膜的空间立体结构。③理解实验技术的进步所起的作用。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。

【重点难点】

1.教学重点

①科学家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对科学探究过程的分析，如何体现生物膜的结构与功能相统一；

②生物膜的空间立体结构；

③生物膜的流动性特点。

【教学环境】

1.生物膜流动镶嵌模型的多媒体演示课件

2.自制磷脂分子、蛋白质分子模型

【教学方法】

归纳探究法，自主、合作学习。

【教学思路】 1.调动学生已有的知识和经验，激发学生的探究欲望。

学生在第2章的学习中曾经制作真核细胞的三维结构模型，当时就遇到过用什么材料做细胞膜的问题。本节课可以从这个问题入手，让学生从结构与功能相适应的角度分析，用什么材料做细胞膜，能更好地体现细胞膜的功能。关于这个问题，学生已有的知识是：细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边界；细胞膜能够控制物质的进出，让一部分物质通过，其他物质不能通过；植物细胞质壁分离和复原的实验告诉学生，细胞能够在一定范围内涨大和缩小，说明细胞膜具有一定的弹性。教材中“问题探讨”栏目列出了三种材料：塑料袋、普通布和弹力布，其中塑料袋只能满足作为系统边界的要求，普通布能够满足系统的边界和让一部分物质透过这两项功能的要求，只有弹力布能够满足上述三项功能的要求。通过这个问题的讨论，学生就会认识到建立细胞膜的结构模型，必须从结构与功能相适应的观点出发来思考。当然，细胞膜不可能是由弹力布构成的。细胞膜到底具有怎样的结构，才能使它具有上述功能呢？

2.本节课在教学设计上主要突出科学史的教育，科学史的教学是在新教材中特别强调和突出的，在旧教材中涉及不多，要教好不容易。老师备课过程要细致策划如何有效地引导学生分析不同时期不同科学家的实验及假说，评价他们的贡献；要能通过一连串的环环相扣的问题来引导学生思维，要让学生感到身临其境，仿佛自己就是那个科学家在思考研究；最后让学生从中总结出科学发现的一般规律。

3.生物膜结构模型的构建是本节要突破的一个难点问题。本节课中，教师自制了磷脂分子和蛋白质分子的模型，让学生根据科学家的实验现象自己来构建磷脂分子的排列方式、蛋白质与磷脂的组合方式，这样让学生不但形象、直观的了解了模型构建的过程、也让他们置身其中、探索奥妙并体验了成功的喜悦。

4.细胞膜的流动镶嵌模型这个难点的讲解可通过多媒体课件来突破，有顺序和层次地介绍。通过幻灯片放映各个科学家研究的图片、动画，增强了这些内容的立体感、丰富了教学内容、使学生在乐趣中学、在轻松中学。

【教学过程】

环节1 教师：同学们，在前面我们制作真核细胞的三维结构模型中，遇到过用什么材料做细胞膜的问题，现在有三种材料：塑料袋、普通布和弹力布，你选用哪种材料呢？为什么？

学生：细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边界。

学生：细胞膜是选择透过性膜，能够控制物质的进出，让一部分物质通过，其他物质不能通过。

学生：植物细胞质壁分离和复原的实验告诉我们，细胞能够在一定范围内胀大和缩小，说明细胞膜具有一定的弹性。

学生：塑料袋只能满足作为系统边界的要求，普通布能够满足系统的边界和让一部分物质透过这两项功能的要求，只有弹力布能够满足前面提到的三项功能的要求。

教师：大家进行选择的依据是利用了细胞膜的功能，这体现了什么样的生物学思想呢？

学生：生物体结构和功能相适应的思想。

教师：实际上，弹力布也并不能完全代替生物膜。要找到更好的材料，我们还需要对细胞膜的结构有更深的认识。

设计意图：通过简单的实验选材设问，创设情景，引入新课。

环节2 教师：人们对事物的认识是有一个过程的，科学家当年正是怀着对物质跨膜运输现象产生的疑问，开始了对生物膜结构的孜孜以求地探索，历经了一百多年时间，走过了一条曲折的道路，直到现在仍有许多科学家在继续深入研究。让我们一起重温一下这段历史，会让大家对科学过程和本质的理解有所启发。我想让大家穿过时空隧道，回到一百多年前，假想一下：如果你是当时的一位科学家，你会怎样去研究细胞膜的结构？（提示学生，引导他们明白限于当时的技术条件，还不能亲眼看到生物膜，无法想像它的结构是什么样的，通过什么办法进行第一步的探究呢？引导学生看教材后明白当时科学家是从生理功能入手来探究的，通过实验观察，科学家才有严谨的推理，提出膜是由脂质组成这一假说，提示学生作出科学探究过程中作出假设后的步骤是什么（通过实验来验证假设），从而进入下面的学习。

学生：可以从现象入手，去进行推测。

教师：这就是生物学研究上常用的一种科学方法——假说法。这也是我们今天探究生物膜的结构的一个重要的方法，下面，就让我们沿着科学家的足迹，和科学家一起来研究这个问题。

问题（1）：探究细胞膜的组成成分是什么？

展示材料①：欧文顿的实验及其相关的图片

时间：19世纪末 1895年

人物：欧文顿（E.Overton）

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：凡可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。

教师：根据实验，你能提出什么假说？

学生：提出假说：膜是由脂质构成的。

教师：在得出结论之后，还有没有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？

学生：有必要，通过鉴定能更准确地说明问题。

教师：那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？

学生：当时的技术不能实现。

教师：这说明什么问题呢？

学生：这说明技术对科学研究的重要作用。

教师：直至20世纪初，科学家才能第一次将细胞膜从哺乳动物红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分的确是磷脂和蛋白质。从而以实验说明了欧文顿的假说是成立的。也就是说假说是在实验与观察的基础上提出来的，同时又需要更进一步的实验来证明。

问题（2）：探究这些物质是如何组成膜的？

出示资料②：1917年欧文·朗缪尔将提取的膜质铺展在水盘的水面上，发现脂在水面上形成一薄层，单脂层亲水的头朝向水面，疏水的尾背离水面。于是他提出：磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，结构既有疏水基团（尾部），又有亲水基团（头部）。因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。这样磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层。

教师：大家分组讨论，利用手中的磷脂分子模型摆出下面两种情况下磷脂的分布情况①在空气-水界面上②完全浸没在水中

学生：小组代表上黑板演示

展示材料③：戈特 和格伦德对血影的研究

时间：1925年

人物：荷兰科学家Gorter和Grendel

实验：两位科学分离纯化了红细胞，从一定数量的红细胞中抽提脂类，按Langmuir的方法进行展层，并比较展层后的脂单层的面积和根据体积所推算的总面积，发现提取的脂铺展后所测的面积同实际测量的红细胞的表面积之比为（1.8～2.2）∶1，约为两倍。

教师：假如你是当时的科学家，当你做实验时发现单分子的磷脂分子正好是红细胞的两倍时，大胆地展开你的想象力，你能做出什么假说？

学生：细胞膜中的磷脂是两层的。

教师：那这两层磷脂分子在细胞中又是怎样排布的呢？再分小组讨论、利用你手中的模型摆出来吧。

学生：分组讨论，共可有六种排布方式，并提出细胞膜应两面都处于水环境中，所以讨论得到正确的排布方式。

问题（3）：那蛋白质和磷脂的位置关系又是如何的呢？

展示材料④：罗伯特森的单位膜模型

时间：1959年

人物：J.D.Robertson罗伯特森

实验：用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗—明—暗三层结构，厚约7.5 nm，它由厚约3.5 nm的双层脂质分子和内外表面各为厚约2 nm的蛋白质构成。

提出假说：连续的脂质双分子层组成膜的主体，磷脂的非极性端朝向膜内侧，极性端朝向膜外两侧，蛋白质以单层肽链的厚度，通过静电作用与磷脂极性端相结合，从而形成蛋白质—磷脂—蛋白质的三层结构，称之为单位膜。他提出真核细胞与原核细胞具有相同的膜结构。单位膜模型的主要不足在于：把生物膜的结构描述成静止的、不变的，这显然与膜功能的多样性相矛盾。单位膜结构模型继承了前人的有关结论，又成功地利用了先进的电子显微镜的观察结果作为证据。但是他将生物膜描述为静态的刚性的结构，这一点很快又被新的技术手段下的实验所否定。

问题（4）：有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？

教师放映变形虫的变形运动、白细胞吞噬病原体、细胞分裂的动画，让学生从感性上认识膜不是刚性结构。展示材料⑤：荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验

时间：1970年

人物：Larry Frye等

实验：将人和鼠的细胞膜用不同荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂种细胞一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。

提出假说：细胞膜具有流动性。

教师：很好，在继承前人的结论基础上，结合新的观察和实验证据，又有科学家提出一些关于生物膜的分子结构模型。其中1972年桑格（S.J.Singer）和尼克森（G.Nicolson）提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。

设计意图：学习流动镶嵌模型的创立过程和内容。环节2 教师：好，学到这里，纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，我们有些话题想让大家思考讨论。生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？请说说你的看法。

学生：生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。的确，流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，但它无法完美地回答生物膜的所有功能。所以后来不断提出一些新的模型，如Wallach于1975年提出晶格镶嵌模型；Jain和White于1977年提出板块镶嵌模型等，迄今为止，已提出的生物膜结构模型达几十种之多，生物膜的结构模型虽然有很多种，但被广泛接受的结构模型基本内容是趋向一致的。其要点和特点基本相同，主要包括膜的分子组成和结构特征。

教师：纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，你能谈谈实验技术的进步起到怎样的作用？

学生：在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如血影的制取和化学成分的鉴定技术使人们认识膜的化学组成；电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称；荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。

教师：分析生物膜模型的建立过程中，结构与功能相适应是如何得到体现的？

学生：在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜结构的真相。例如，不同生物膜的功能是有差异的。在生命系统中，一般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，这显然与不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。还有，不同膜的厚度也不完全一样。由此促进学者们重新研究脂质和蛋白质相互作用的问题。一些学者使用了更加先进的技术，运用红外光谱等技术证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，脂双层中分布有蛋白质颗粒，这样又发展了生物膜模型。生物膜中存在不同种类的蛋白质，以及蛋白质在生物膜中的不同分布情况，恰能较好地解释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。

教师：分析生物膜模型的建立过程，你受到什么启示？ 学生：科学研究是要在实验和观察的基础上，通过严谨的推理和大胆的想象，提出假说，再通过实验进一步地验证假说。

学生：科学研究依赖于技术的进步，技术进步了，可以得到更多新的实验数据。

学生：科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作。

学生：科学发现的过程不是一帆风顺的，往往是在继承的基础上不断验证、修正和完善发展的。

学生：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，需要不断完善。

教师：那流动镶嵌模型的具体内容是如何的呢？

（1）磷脂双分子层是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部相对朝向内侧。

（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。这里体现了膜结构内外的不对称性。

（3）在细胞膜的外侧，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结构合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被与细胞识别、细胞间的信息交流有密切联系。

（4）磷脂分子是可以运动的，具有流动性。大多数的蛋白质也是可以运动的，也体现了膜的流动性。

设计意图：按照“问题探讨”→体验“生物膜结构的探索历程”→阐述“流动镶嵌模型的基本内容”程序进行教学。

【教学评价】

自我评价测试卷

1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（）

A 细胞膜具有一定流动性 B 细胞膜是选择透过性

C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架 D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子

2、异体器官的移植手术往往很难成功。最大的障碍就是 异体细胞间的排斥，这主要是由于细胞膜具有识别作用。这种生理功能的结构基础是（）

A细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成 B细胞膜表面有糖蛋白 C细胞膜具有一定的流动性 D细胞膜具有选择透过性

3、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（）

A 保护作用 B 一定的流动性 C 主动运输 D 选择透过性

4、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（）

A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸

5、一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入该细胞的叶绿体基质内，共穿过的磷脂分子层层数是（）

A 6 B 8 C 12 D 16

参考答案

1C 2B 3B 4A 5B

【布置作业】

完成课后习题