第四章第2節(jié)《生物膜的流動鑲嵌模型》

一、教學(xué)目標

（1）通過以科學(xué)史為線索，學(xué)會分析實驗現(xiàn)象、推測實驗結(jié)論，提高分析問題、解決問題的能力和邏輯思維能

力。

（2）認識技術(shù)的進步在科學(xué)研究中起到了關(guān)鍵性的推動作用，學(xué)會應(yīng)用發(fā)展的眼觀來看待科學(xué)，樹立辨證的科

學(xué)觀。

二、教學(xué)重難點

（1）科學(xué)家對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程

（2）生物膜的流動性特點

三、教學(xué)過程

教學(xué)內(nèi)容教師的組織和引導(dǎo)學(xué)生活動設(shè)計意圖

情境導(dǎo)入展示：1.我們做過植物細胞質(zhì)壁學(xué)生思考、討論，并回復(fù)習(xí)引入，提高學(xué)生

分離和復(fù)原實驗，該實驗告訴答：知識遷移能力

我們生物膜具有哪些功能特1生.物膜相當于一層半

點？透膜，它具有一定的彈激發(fā)學(xué)生的求知欲

2.假如給我們?nèi)N材料做細胞性

膜：塑料袋、普通布和彈力布，2.塑料袋只能滿足作為

你選擇哪一種材料？為什么？系統(tǒng)邊界的要求，普通讓學(xué)生學(xué)會分析、比

3.物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗植既狈椥裕挥袕椓^

告訴我們生物膜還具有什么功布能滿足要求

能特點？彈力布能滿足這項功3.生物膜是選擇透過性

能要求嗎？膜，彈力布不具有選擇

教師作出肯定和鼓勵。透過性

介紹科學(xué)研究方法講述并提問：1.大家是依據(jù)生物學(xué)生思考、討論，并回學(xué)會應(yīng)用生物體結(jié)

膜的功能對生物膜材料進行選答：構(gòu)與功能相適應(yīng)的

擇，這體現(xiàn)了什么樣的生物學(xué)1.體現(xiàn)了生物體結(jié)構(gòu)與觀點來研究生物膜

思想？功能相適應(yīng)的思想

2.生物膜相當于一層半透膜，具2.根據(jù)植物細胞質(zhì)壁分

有選擇透過性功能是怎樣得出離復(fù)原實驗和物質(zhì)跨膜對學(xué)生進行科學(xué)方

的？運輸其他實例實驗的現(xiàn)法的教育

小結(jié)：根據(jù)實驗現(xiàn)象提出假說，象推測得出

這就是生物學(xué)研究上的常用的

一種科學(xué)方法一一假說法。這學(xué)生傾聽、閱讀

也是我們今天探究生物膜結(jié)構(gòu)

的一個重要方法，下面，就讓

我們沿著科學(xué)家的足跡，和科

學(xué)家一起來研究這個問題

一、生物膜結(jié)1.生物膜的展示資料1：歐文頓的實驗及相學(xué)生閱讀、思考、討論，學(xué)生學(xué)會提出假說，

構(gòu)的探索歷程組成成分關(guān)的圖片。嘗試提出假說：細胞膜明確假說還需要實

問：假如你是科學(xué)家，根據(jù)實是由脂質(zhì)構(gòu)成驗驗證

驗?zāi)隳芴岢鲆醇僬f？

講述并提問：已經(jīng)推測出細胞回答：有必要，使假說

膜是由脂質(zhì)構(gòu)成，還有必要對更有說服力

膜的成分進行

提取、分離和鑒定嗎？

教師作出肯定，接著提問：為學(xué)生查閱、討論，并回

什么歐文頓不直接對細胞膜的答：當時的技術(shù)不能實讓學(xué)生明確技術(shù)進

成分進行提取、分離和鑒定？現(xiàn)步對科學(xué)研究的重

教師鼓勵學(xué)生提出問題要推動作用

教帥給予肯定并講述：直到20學(xué)生嘗試提出問題。

世紀初，科學(xué)家才第一次分離

出細胞膜，化學(xué)分析表明，膜學(xué)生傾聽

的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。

小結(jié)：假說是在實驗與觀察的

基礎(chǔ)上提出來，同時又需要實

驗進一步驗證和完善

模型構(gòu)建1:展示資料2：荷蘭科學(xué)家提取細學(xué)生閱讀、思考、討論，鼓勵學(xué)生提出假說

磷脂分子在胞膜并在空氣一一水界面上鋪并提出假說：細胞膜中

空氣一水界展的材料.問：當你做實驗時的脂質(zhì)分子是兩層排

面上的排列發(fā)現(xiàn)單分子的脂質(zhì)分子層面積列。提高學(xué)生的分析、推

正好是紅細胞表面積的2倍時，學(xué)生嘗試構(gòu)建磷脂分子理能力。

你能做出什么假設(shè)？在空氣——水界面上的

教師作出鼓勵并講述：磷脂是排列方式。學(xué)習(xí)模型建構(gòu)

一種由甘油、脂肪酸等所組成學(xué)生討論得出：因為磷

的分子，磷酸“頭”部是親水脂分子的“頭”部親水，

的，脂肪酸“尾”部是疏水的。“尾”部疏水，所以在

讓學(xué)生構(gòu)建磷脂分子在空氣-空氣一一水界面上的磷

一水界面上的排列方式。脂分子是“頭”部向下

展示：用實物展示儀展示學(xué)生與水面接觸，“尾”部

構(gòu)建的模型圖，組織學(xué)生討論朝向空氣一面。如圖：

哪種模型圖更科學(xué)，教師參與

評價

模型建構(gòu)2：問：若讓磷脂分子全部浸沒在學(xué)生思考、討論，并提學(xué)會提出假說

磷脂分子完水中，它們又是怎么排列的出假說：磷脂分子“頭”

全浸沒在水呢？請學(xué)生構(gòu)建磷脂分子在水部朝外與水接觸，“尾”

中的排列方中的排列方式圖部朝內(nèi)，形成球形學(xué)習(xí)模型建構(gòu)

式。展示：展示學(xué)生構(gòu)建的模型圖，

教師作出肯定學(xué)生嘗試構(gòu)建模型圖

模型建構(gòu)3：講述：細胞膜中的磷脂分子是學(xué)生思考、討論，提出學(xué)習(xí)提出假說、建構(gòu)

磷脂雙分子兩層排列，這兩層磷脂分子在假說：細胞膜兩面都處模型,體驗成功的喜

層的排列方細胞膜中乂是怎樣排列的呢？于水環(huán)境中，“頭”部悅

式。請?zhí)岢黾僬f應(yīng)該朝向膜外兩側(cè)與水

讓學(xué)生根據(jù)自己提出的假說建接觸，“尾”部朝向膜

構(gòu)模型圖內(nèi)側(cè)

展示：展示學(xué)生構(gòu)建的模型圖，學(xué)生嘗試構(gòu)建模型圖

教師參與討論

模型構(gòu)建4：過度：蛋白質(zhì)和瞬脂的位置關(guān)學(xué)生閱讀、討論提高學(xué)生閱讀、觀察

單位膜模型系又如何呢？指導(dǎo)學(xué)生閱讀羅和歸納能力

伯特森的材料及細胞膜結(jié)構(gòu)的學(xué)生討論，并回答：羅

電鏡照片。伯特森認為生物膜都是

接著提問：羅伯特森提出的假由蛋白質(zhì)---脂質(zhì)-

說是什么？蛋白質(zhì)的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)

課件展示：單位膜模型圖。成，稱之為單位膜

講述：羅伯特森認為單位膜中

的蛋白質(zhì)是單層伸展的，而不

是球形蛋白，生物膜是一種靜

態(tài)的統(tǒng)?結(jié)構(gòu)，這顯然與膜功學(xué)會與生活經(jīng)驗相

能的多樣性相矛盾。學(xué)生傾聽、觀察、思考、聯(lián)系

問：有什么證據(jù)證明細胞膜中討論，并回答

的物質(zhì)不是靜態(tài)的呢？

教師作適當補充，如變形蟲的

變形運動、精子與卵細胞的融學(xué)生閱讀、觀察、思考、

入口箋可。討論，并回答：表明細

指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“熒光標記胞膜具有流動性

的小鼠的細胞和人細胞融合實

驗”。學(xué)會提出問題

問：該實驗證明細胞膜的結(jié)構(gòu)學(xué)生嘗試提出問題

具有什么特點？

教師鼓勵學(xué)生提出問題。

教師對學(xué)生提出的問題給予肯

定。

小結(jié)：單位膜模型把膜看成靜

止的是不合理的，生物膜模型

還要進一步完善

模型構(gòu)建5：講述：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)生傾聽明確技術(shù)進步對科

流動鑲嵌模科學(xué)家發(fā)現(xiàn)膜蛋白并不全部平學(xué)研究起到的推動

型鋪在脂質(zhì)表面，有的蛋白質(zhì)是作用

鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中，而且

具有流動性學(xué)生嘗試構(gòu)建生物膜模

讓學(xué)生在單位膜的基礎(chǔ)上進一型

步完善生物膜模型的建構(gòu)。學(xué)會完善生物膜模

教師提示：參考流動鑲嵌模型.型建構(gòu)

可以先構(gòu)建磷脂雙分子層，再

構(gòu)建蛋白質(zhì)的位置學(xué)生觀察、討論，并提

展示：展示學(xué)生構(gòu)建的生物膜出自己的見解

模型

組織學(xué)生討論

二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材”流動鑲嵌學(xué)生討論、歸納：提高學(xué)生分析問題、

模型的基本內(nèi)容”，要求學(xué)生①基本支架：磷脂雙分解決問題的能力和

歸綱出該模型的基本內(nèi)容，教子層獲取信息的能力

師給予適當?shù)囊龑?dǎo)和必要的補②蛋白質(zhì)的位置；有的

充鐐嵌在磷脂雙分子層

小結(jié)：細胞膜的流動鑲嵌模型中，有的橫跨整個磷脂能用發(fā)展的眼觀看

能夠很好的解釋生物膜的不同分子層待科學(xué)

功能，為大多數(shù)人所接受。當③細胞膜的外層：有蛋

然，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，生向質(zhì)與糖類結(jié)合形成的

物膜模型還會得到進一步的發(fā)糖蛋白，它與細胞識別、

展和完善細胞間的信息交流有關(guān)

理解和掌握流動鑲嵌模型的基④磷脂雙分子層具有流

本內(nèi)容，這對于更好地理解下動性，大多數(shù)蛋白質(zhì)也

一節(jié)物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞接泻芸梢赃\動

重要的聯(lián)系

生物膜的流動鑲嵌模型

一?、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程

時間科學(xué)家或?qū)嶒炦^程實驗結(jié)論

19世紀末歐文頓膜是由脂質(zhì)組成的

用500多種物質(zhì)對植物細胞的通

透性研究發(fā)現(xiàn)：凡是可以溶于脂質(zhì)

的物質(zhì)比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更

容易通過細胞膜進入細胞

20世紀初從哺乳動物紅細胞分離出膜，化學(xué)膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)

分析膜的成分

1925年兩位荷蘭科學(xué)家細胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層

用丙酮從人的紅細胞中提取脂質(zhì)，

板在空氣-水界面鋪展成單分子層，

測得單分子層的面積恰為紅細胞

書表面積的2倍

20世紀40—50用電子顯微鏡觀察細胞膜推測脂質(zhì)分子兩邊各覆蓋著蛋白質(zhì)

設(shè)年代

1959年羅伯特森所有的牛物膜都由蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)二層結(jié)

計在電子顯微鏡卜.看到了細胞膜清構(gòu)構(gòu)成，電鏡下看到的中間亮層是脂質(zhì)分子，

晰的暗-亮-暗三層結(jié)構(gòu)兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子。并將生物膜描述為

靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)

20世紀60年代根據(jù)細胞的生長、變形蟲的變形運生物膜的靜態(tài)觀點提出質(zhì)疑

動等

1970年熒光染料標記細胞表面的蛋白質(zhì)細胞膜具有流動性

分子，小鼠細胞和人細胞融合實驗

1972年桑格和尼克森生物膜的流動鑲嵌模型

二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容

1、基本支架：磷脂雙分子層

2、蛋白質(zhì)的位置：鑲嵌、貫穿

3、細胞膜的外側(cè)：糖蛋白

4、結(jié)構(gòu)特性：具有一定的流動性

一、選擇題（單選題）

作

、若將細胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，下列能正確反映其分布的圖是（)

業(yè)1

設(shè):*HH屈鬻

計

ABCD麻所

2、用紅色熒光染料標記人細胞膜上的蛋白質(zhì)，用綠色熒光染料標記小鼠細胞膜上的蛋白質(zhì)。把人和小鼠

的細胞融合。剛?cè)诤蠒r融合細胞一半發(fā)紅色熒光，另一半發(fā)綠色熒光，將融合后的細胞在適宜的條件下培

養(yǎng)，保持其活性，但融合后的雜交細胞仍為一半紅，一半綠，發(fā)生這一現(xiàn)象可能的原因是（）

A、人細胞與小鼠細胞發(fā)生反應(yīng)

B、構(gòu)成人細胞的磷脂分子和小鼠細胞的磷脂分子不具親和性

C、人細胞的蛋白質(zhì)分子大位于下方，小鼠細胞的蛋白質(zhì)分子小位于上方

D、細胞膜上的蛋白質(zhì)變性，細胞膜失去了流動性

3、白細胞可以吞噬整個病菌