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人教版教学教案人教版高中生物必修1-生物膜的流动镶嵌模型教学设计


案例分析2
人教版高中生物必修1

生物膜的流动镶嵌模型

模块中的地位:
系统的层次

物质跨膜运输的实例
系统的组成 物质的输入和输出 系统的功能 系统的发展 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

整章中的地位:
物质跨膜运输的实例 得出

探究历程
建立

现象、数据分析 总结 物质跨膜运输的方式 功能

特性:选择透过性
功能

生物膜的流动镶嵌模型
结构

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:
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。

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。

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

教学流程
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

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? 5.细胞中的脂质也是流动的吗?

4.有什么证据证明细胞膜中的蛋白质是不断运动的呢?

教师引领:
? 提出问题: ? 1.细胞膜的组成 成分是什么?

学生活动:
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

提出假说: 膜是由脂质组成的

教师引领:
提出问题: 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?

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 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

教师引领:
提出问题:
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?
图片演示 师生共同分析脂质的排列方式

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

磷酸

——头部:亲水端

脂肪酸

—— 尾部:疏水端

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)

学生构建模型

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。

教师引领:
提出问题:

学生活动:

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?

阅读教材中 的资料,思考 讨论问题,汇 报交流。

图片演示 师生共同分析蛋白质的排列方式

学生构建模型

学生构建模型,修正三层结构

体会实验技术的进步推动科学的进步

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? 演示:变形虫的伪足运动现象

变形虫正在吞噬草履虫

推论:细胞膜应该是流动的
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

教师引领:
拓展思维: 细胞中的脂质也是流动的吗?

学生活动:

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

学生活动:观察、归纳、表述流动镶嵌模型

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。

思考与讨论:
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?

板书师生共同归纳:

探究历程
经过

支持

方法技术手段 实验验证 修正假说

实验观察推理想象提出假说

教学反思

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。

冷冻蚀刻免疫电镜技术 冷冻蚀刻法(Freeze Ftching),也称冷冻复型法(Freeze Replica)或 冷冻切断(Freeze Fracture),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


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