生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型高中生物優(yōu)秀教案教學(xué)設(shè)計(jì)

本節(jié)是人民教育出版社出版的高中生物必修一《分子與細(xì)胞》第4章--細(xì)胞的能量供應(yīng)與利用 第二節(jié)的內(nèi)容。下面是小編為大家準(zhǔn)備好的內(nèi)容，希望對你們有所幫助，

　生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型高中生物優(yōu)秀教案教學(xué)設(shè)計(jì)一

教學(xué)目標(biāo)

1.簡述生物膜的結(jié)構(gòu)。

2.探討在建立生物膜模型的過程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步所起的作用。

3.探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)

流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。

2.教學(xué)難點(diǎn)

探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

三、教學(xué)方法

講述法、探究法

四、課時(shí)安排

2課時(shí)

五、教學(xué)設(shè)計(jì)

環(huán)節(jié)一 溫故知新，導(dǎo)入新課

教師提出兩個(gè)關(guān)于生物膜的問題，請學(xué)生回答。

問題1：細(xì)胞膜的主要成分是什么?

學(xué)生答：細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成。

問題2：細(xì)胞膜具有哪些功能?

學(xué)生答：將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開;控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞;進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流。

教師導(dǎo)入：生物學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為，結(jié)構(gòu)與功能是相適應(yīng)的。那么，生物膜具有怎樣的結(jié)構(gòu)才能與其功能相適應(yīng)呢?人們對事物的認(rèn)識(shí)是有一個(gè)過程的，對生物膜的結(jié)構(gòu)的揭示也不例外，就讓我們打開思維的大門，展開想象的翅膀，穿越時(shí)空的隧道回到100多年前，與科學(xué)家一起探索生物膜的結(jié)構(gòu)吧。

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)舊知，為新知的學(xué)習(xí)做下鋪墊。

環(huán)節(jié)二 情景創(chuàng)設(shè)，夯實(shí)基礎(chǔ)

1.探究細(xì)胞膜的化學(xué)成分

展示 “資料1”(如下)，回顧已學(xué)知識(shí)。

資料1 1895年，歐文頓用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞膜的通透性進(jìn)行過上萬次的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對不同物質(zhì)的通透性不一樣：可以溶入脂質(zhì)的物質(zhì)比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易透過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞中。

教師給學(xué)生留出閱讀和思考問題的時(shí)間，請學(xué)生回答下列問題，并用教師提供給學(xué)生的材料(水、汽油、花生油、燒杯、玻璃棒等)來證明自己的結(jié)論。

問題：該實(shí)驗(yàn)說明什么?做出假設(shè)：

小實(shí)驗(yàn)：1.花生油與水混合;2.花生油與汽油混合。

學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并得出結(jié)論：細(xì)胞膜主要是有脂類物質(zhì)組成的，這是依據(jù)化學(xué)上物質(zhì)的相似相溶原理。脂類物質(zhì)容易通過細(xì)胞膜，說明細(xì)胞膜的主要成分物質(zhì)應(yīng)該是性質(zhì)相似的脂類物質(zhì)。

教師質(zhì)疑：大家和歐文頓當(dāng)時(shí)得出的假說是完全一樣的，但細(xì)胞膜中還有其他成分嗎?

【設(shè)計(jì)意圖】要求學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行簡單的小實(shí)驗(yàn)操作，注重學(xué)科間的知識(shí)聯(lián)系和知識(shí)遷移。

展示 “資料2”(如下)，探求新知。

資料2 20世紀(jì)初，科學(xué)家第一次將細(xì)胞膜從紅細(xì)胞中分離出來，并且發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜能被溶解脂質(zhì)的溶劑溶解，也會(huì)被蛋白酶分解。

從上述資料中，你可以得出細(xì)胞膜的主要成分是什么?結(jié)論：膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。

教師把資料提供給學(xué)生，并留出時(shí)間讓學(xué)生討論、回答。

教師講述：通過本實(shí)驗(yàn)證明了歐文頓的假說是成立的，也就是說假說是在觀察與實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出，同時(shí)又需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)來證明。

教師引導(dǎo)：在前面的第二章中，我們已經(jīng)學(xué)過脂質(zhì)可分為三類，其中參與構(gòu)成生物膜的主要成分是哪一類?

學(xué)生回答。教師隨機(jī)展示磷脂分子模型(如下圖)，并簡要介紹其化學(xué)特性。

引導(dǎo)思考：構(gòu)成膜的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子是怎樣共同構(gòu)成生物膜的呢?

環(huán)節(jié)三 情景設(shè)疑，主體探究

2.探索細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)

展示 “資料3”(如下)，引出磷脂分子的化學(xué)特性——頭部親水，尾部疏水。

資料3 1917年，朗姆瓦將磷脂溶于苯和水中，當(dāng)苯會(huì)發(fā)完之后，磷脂分子分布散亂，經(jīng)過推擠，磷脂分子排列成了單層，而且其磷酸集團(tuán)的頭部都浸入了水中，而尾部背離水面。

請根據(jù)上述資料，畫出磷脂分子在水--空氣界面上的排布圖。

讓學(xué)生仔細(xì)閱讀 “資料3”，并在學(xué)案相應(yīng)位置畫圖表示;教師隨機(jī)投影學(xué)生的繪圖結(jié)果，并請學(xué)生闡明原因。

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)剛才的小實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測磷脂分子的化學(xué)性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的良好習(xí)慣;通過自己動(dòng)手繪圖來強(qiáng)化學(xué)生對磷脂分子化學(xué)特性的理解和應(yīng)用。

展示“資料4”(如下)，構(gòu)建模型。

資料4 1925年，兩位荷蘭科學(xué)家高特和倫德用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。

請問，分析他們的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以得出什么結(jié)論?結(jié)論：脂質(zhì)分子在細(xì)胞膜中成雙層排列。

請思考：構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子呈怎樣的雙層排列呢?

教師請一名學(xué)生到黑板上用磷脂分子模型擺放展示，其余血神掛在學(xué)案上相應(yīng)位置畫圖表示。待學(xué)生完成后，請講臺(tái)上的學(xué)生進(jìn)行講解。

教師小結(jié)：在細(xì)胞膜中，磷脂分子以疏水尾部相對，親水頭部朝向外側(cè)構(gòu)成了磷脂雙分子層。

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【教學(xué)目標(biāo)】?

1.知識(shí)與技能?：

①通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程，闡述科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一般規(guī)律。?

②舉例說明生物膜具有流動(dòng)性特點(diǎn)。?

③簡述生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。?

2.過程與方法：?

①通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程，學(xué)習(xí)做出假設(shè)。?

②發(fā)揮空間想象力，通過制作模型，構(gòu)建細(xì)胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)。?

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀?：

①生物膜結(jié)構(gòu)的研究是立足于生物膜所具有的功能特點(diǎn)上開展的，樹立生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的辯證唯物主義自然觀。?

②正確認(rèn)識(shí)科學(xué)價(jià)值觀，理解假說的提出要有實(shí)驗(yàn)和觀察的依據(jù)，需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。

③正確認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段的進(jìn)步在促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展中的作用。?

【教學(xué)重點(diǎn)】流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。?

【教學(xué)難點(diǎn)】探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。?

【教具準(zhǔn)備】1、生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的多媒體演示課件?

2、自制磷脂分子、蛋白質(zhì)分子模型

【課時(shí)安排】1課時(shí)?

【教學(xué)設(shè)計(jì)思路】

1.調(diào)動(dòng)學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。?

學(xué)生在第2章的學(xué)習(xí)中曾經(jīng)制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型，當(dāng)時(shí)就遇到過用什么材料做細(xì)胞膜的問題。本節(jié)課可以從這個(gè)問題入手，讓學(xué)生從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度分析，用什么材料做細(xì)胞膜，能更好地體現(xiàn)細(xì)胞膜的功能。關(guān)于這個(gè)問題，學(xué)生已有的知識(shí)是：細(xì)胞膜很薄，是細(xì)胞這個(gè)生命系統(tǒng)的邊界;細(xì)胞膜能夠控制物質(zhì)的進(jìn)出，讓一部分物質(zhì)通過，其他物質(zhì)不能通過;植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的實(shí)驗(yàn)告訴學(xué)生，細(xì)胞能夠在一定范圍內(nèi)漲大和縮小，說明細(xì)胞膜具有一定的彈性。教材中“問題探討”欄目列出了三種材料：塑料袋、普通布和彈力布，其中塑料袋只能滿足作為系統(tǒng)邊界的要求，普通布能夠滿足系統(tǒng)的邊界和讓一部分物質(zhì)透過這兩項(xiàng)功能的要求，只有彈力布能夠滿足上述三項(xiàng)功能的要求。通過這個(gè)問題的討論，學(xué)生就會(huì)認(rèn)識(shí)到建立細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型，必須從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)出發(fā)來思考。當(dāng)然，細(xì)胞膜不可能是由彈力布構(gòu)成的。細(xì)胞膜到底具有怎樣的結(jié)構(gòu)，才能使它具有上述功能呢

2 本節(jié)課在教學(xué)設(shè)計(jì)上主要突出科學(xué)史的教育，科學(xué)史的教學(xué)是在新教材中特別強(qiáng)調(diào)和突出的，在舊教材中涉及不多，要教好不容易。老師備課過程要細(xì)致策劃如何有效地引導(dǎo)學(xué)生分析不同時(shí)期不同科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)及假說，評價(jià)他們的貢獻(xiàn);要能通過一連串的環(huán)環(huán)相扣的問題來引導(dǎo)學(xué)生思維，要讓學(xué)生感到身臨其境，仿佛自己就是那個(gè)科學(xué)家在思考研究;最后讓學(xué)生從中總結(jié)出科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一般規(guī)律。?

3 生物膜結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建是本節(jié)要突破的一個(gè)難點(diǎn)問題。本節(jié)課中，教師自制了磷脂分子和蛋白質(zhì)分子的模型，讓學(xué)生根據(jù)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象自己來構(gòu)建磷脂分子的排列方式、蛋白質(zhì)與磷脂的組合方式，這樣讓學(xué)生不但形象、直觀的了解了模型構(gòu)建的過程、也讓他們置身其中、探索奧妙并體驗(yàn)了成功的喜悅。?

4 細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型這個(gè)難點(diǎn)的講解可通過多媒體課件來突破，有順序和層次地介紹。通過幻燈片放映各個(gè)科學(xué)家研究的圖片、動(dòng)畫，增強(qiáng)了這些內(nèi)容的立體感、豐富了教學(xué)內(nèi)容、使學(xué)生在樂趣中學(xué)、在輕松中學(xué)。?

【教學(xué)流程?】

設(shè)問引入→“問題探討”→體驗(yàn)“生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”→闡述“流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容”?

【教學(xué)實(shí)施程序】

學(xué)生活動(dòng) 教師的組織和引導(dǎo) 教學(xué)意圖 1.回憶細(xì)胞膜的功能有哪些?上節(jié)課的探究實(shí)驗(yàn)說明細(xì)胞膜的什么功能?細(xì)胞膜具有彈性嗎?細(xì)胞膜對物質(zhì)的選擇性吸收是否與其特定的結(jié)構(gòu)相關(guān)?細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)是怎樣的呢? 大屏幕演示：正常的洋蔥表皮細(xì)胞與滲透作用失水后的圖像(前后自身對照) 創(chuàng)設(shè)情境，激趣導(dǎo)入

? 2.閱讀資料探究，小組討論合作學(xué)習(xí)

(1)從生理功能入手的科學(xué)探究

實(shí)驗(yàn)一：1895年E.Overton用植物細(xì)胞研究細(xì)胞膜的通透性。他選取

用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行上萬次的研究，發(fā)現(xiàn)：脂溶性分子易透過細(xì)胞膜;而非脂溶性分子則難以通過。

問題①：你能推測出什么結(jié)論?

問題②：最初認(rèn)識(shí)到生物膜是由脂質(zhì)組成的，是通過對現(xiàn)象的推理分析還是通過膜成分的提取和鑒定?

問題③：在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定嗎?

實(shí)驗(yàn)二：20世紀(jì)初，科學(xué)家將細(xì)胞膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞不但會(huì)被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會(huì)被蛋白酶(能專一地分解蛋白質(zhì)的物質(zhì))分解。

問題①：你能推測出什么結(jié)論?

問題②：在此實(shí)驗(yàn)中為什么要選用紅細(xì)胞膜來進(jìn)行分析?

實(shí)驗(yàn)三：1925年，兩位荷蘭科學(xué)家E.Gorter和F.Grendel作了丙酮抽提紅細(xì)胞膜脂質(zhì)實(shí)驗(yàn)：將抽提出的脂質(zhì)在空氣—水界面上鋪成單分子層，測得其分子所占的面積相當(dāng)于所用的紅細(xì)胞表面積的2倍。

問題①：你能推測出什么結(jié)論?

問題②：細(xì)胞膜中的脂質(zhì)為什么會(huì)排列為連續(xù)兩層呢?細(xì)胞膜中的磷脂分子會(huì)排列成怎樣兩層呢?畫出來進(jìn)行比較哪種情況膜穩(wěn)定性強(qiáng)?

小結(jié)與思考：

討論對膜的研究為什么是從生理功能入手?

脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是怎樣形成膜的呢?蛋白質(zhì)位于脂雙層的什么位置?

多媒體課件演示相關(guān)內(nèi)容

?學(xué)生小組討論后，推選代表發(fā)言

學(xué)生評價(jià)、教師評價(jià)

“提出假說”的科學(xué)方法介紹。

主要是限于當(dāng)時(shí)的條件。實(shí)驗(yàn)、推理想象—假說—進(jìn)一步驗(yàn)證完善。

開始學(xué)習(xí)模型建構(gòu)的方法。

假說是怎樣提出的。 (2)單位膜模型的提出

　　生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型高中生物優(yōu)秀教案教學(xué)設(shè)計(jì)三

一、應(yīng)牢記知識(shí)點(diǎn)

1、歐文頓(E .Overton)的發(fā)現(xiàn)和結(jié)論

⑴、發(fā)現(xiàn)：細(xì)胞膜對不同物質(zhì)的通透性不同。

凡是脂溶性物質(zhì)都更容易通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。

⑵、結(jié)論：膜是由脂質(zhì)組成的。

2、1925年荷蘭科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)和結(jié)論

⑴、實(shí)驗(yàn)：提取人紅細(xì)胞中的脂質(zhì)，在空氣——水界面上鋪展成單層分子。

⑵、發(fā)現(xiàn)：單層分子的面積為人紅細(xì)胞表面積的2倍。

⑶、結(jié)論：細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層。

3、1959年，羅伯特森(J .D .Robertsen)的發(fā)現(xiàn)和論斷

⑴、發(fā)現(xiàn)：電鏡下，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜有清晰的“暗—亮—暗”三層結(jié)構(gòu)。

⑵、論斷：所有的生物膜都是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

4、“熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)”的發(fā)現(xiàn)和結(jié)論(P—67圖4—5)

⑴、發(fā)現(xiàn)：兩種細(xì)胞剛?cè)诤蠒r(shí)，融合細(xì)胞一半發(fā)綠色熒光，另一半發(fā)紅色熒光;370C下40min后，

兩種顏色的熒光均勻分布。

⑵、論斷：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。

5、1972年，桑格(S .J .Singer)和尼克森(G .Nicolson)提出的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容

⑴、磷脂雙分子層是細(xì)胞膜的基本支架。

⑵、蛋白質(zhì)分子或鑲或嵌入或橫跨磷脂雙分子層。

⑶、磷脂和蛋白質(zhì)分子都是可以運(yùn)動(dòng)的。

6、糖被——糖蛋白

⑴、位置：細(xì)胞膜的外側(cè)表面。

⑵、組成：蛋白質(zhì)和多糖。

⑶、功能：細(xì)胞識(shí)別作用、信息傳遞等。

保護(hù)和潤滑作用。如消化道、呼吸道上皮細(xì)胞表面的糖蛋白。

二、應(yīng)會(huì)知識(shí)點(diǎn)

1、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——流動(dòng)性

2、細(xì)胞膜的功能特點(diǎn)——選擇透過性。

3、磷脂是細(xì)胞膜的主要成分，蛋白質(zhì)是細(xì)胞膜的重要成分。

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