2014屆高一生物 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型示范教案 新人教版
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1、 第2節(jié) 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型 ●從容說課 通過對(duì)上一節(jié)的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)明白了細(xì)胞膜不僅僅是半透膜,還是選擇透過性膜,那這種選擇性是如何實(shí)現(xiàn)的呢?則與細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有關(guān),這一節(jié)就是要解決膜的結(jié)構(gòu)是怎樣的。本節(jié)主要包括了兩大部分內(nèi)容:1.科學(xué)家對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。這是一個(gè)很好的科學(xué)史教育素材,通過引導(dǎo)學(xué)生一步一步地分析科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)和結(jié)論,宛如親歷科學(xué)家探索的歷程,使學(xué)生切身感受科學(xué)的魅力,自然而然地接受流動(dòng)鑲嵌模型的理論,更重要的是讓學(xué)生加深對(duì)科學(xué)過程和方法的理解,明白科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程是一個(gè)長(zhǎng)期的過程,涉及到許多科學(xué)家的辛勤工作;科學(xué)家的觀點(diǎn)并不全是真理,還必須通過實(shí)踐驗(yàn)證;科學(xué)學(xué)說
2、不是一成不變的,需要不斷修正、發(fā)展和完善;科學(xué)發(fā)展與技術(shù)有很大的關(guān)系,技術(shù)的進(jìn)步可以更好地促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展。2.細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的假說中,細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型是目前人們普遍接受認(rèn)同的,能較好地解釋人們對(duì)細(xì)胞膜功能的認(rèn)識(shí),學(xué)生必須展開想象力,在頭腦中構(gòu)建細(xì)胞膜的空間結(jié)構(gòu),理解和掌握流動(dòng)鑲嵌模型的基本要點(diǎn),這對(duì)于更好的理解下一節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞接泻苤匾穆?lián)系。 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(píng)價(jià)他們的貢
3、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。科學(xué)史的教學(xué)必須抓住主線,言語簡(jiǎn)潔,不要贅述過多的枝節(jié),否則學(xué)生容易混淆,把正確的觀點(diǎn)給記錯(cuò)了。 細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型這個(gè)難點(diǎn)的解講可以通過多媒體課件來突破,有順序和層次地介紹。要求學(xué)生發(fā)揮空間想象力,在頭腦中構(gòu)建細(xì)胞膜的空間立體結(jié)構(gòu),理解各種成分是如何空間分布的。另外這部分內(nèi)容與前面所學(xué)的細(xì)胞膜的化學(xué)成分有密切聯(lián)系,可以結(jié)合起來。這樣學(xué)生可以更好地明白為什么說“細(xì)胞膜的主要成分是磷脂和蛋白質(zhì),少量是多糖”??偨Y(jié)時(shí)強(qiáng)調(diào)細(xì)胞膜在結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是具有
4、流動(dòng)性。 ●三維目標(biāo) 1.知識(shí)與技能 (1)簡(jiǎn)述生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。 (2)舉例說明生物膜具有流動(dòng)性特點(diǎn)。 (3)嘗試?yán)脧U舊物制作生物膜模型。 (4)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 / 20 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,嘗試提出問題,作出假設(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)的生物學(xué)辯證觀點(diǎn)。 (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
5、的依據(jù),需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂螅⑼ㄟ^實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。 (3)正確認(rèn)識(shí)技術(shù)在科學(xué)研究中所起的作用。 ●教學(xué)重點(diǎn) 1.科學(xué)家對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。 2.生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型學(xué)說的基本內(nèi)容。 ●教學(xué)難點(diǎn) 1.對(duì)科學(xué)探究過程的分析,如何體現(xiàn)生物膜的結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一。 2.生物膜的空間立體結(jié)構(gòu)。 3.生物膜的流動(dòng)性特點(diǎn)。 ●教具準(zhǔn)備 1.與生物膜結(jié)構(gòu)探索過程相關(guān)的科學(xué)家圖片及其實(shí)驗(yàn)圖片。 2.生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的多媒體演示課件。 ●課時(shí)安排 1課時(shí) ●教學(xué)過程 [課前準(zhǔn)備] (1)由于本節(jié)課內(nèi)容跳躍較快,需要在一節(jié)課時(shí)間內(nèi)展示近兩百年來人們對(duì)細(xì)胞膜認(rèn)識(shí)的過程
6、,而學(xué)生對(duì)這過程中所提及的實(shí)驗(yàn)及一些結(jié)論又比較陌生,所以課前老師要精心組織好相關(guān)圖片,按時(shí)間順序依次展示,給學(xué)生以感性的認(rèn)識(shí),讓學(xué)生能較快建立對(duì)科學(xué)史的理解。 (2)準(zhǔn)備生物流動(dòng)鑲嵌模型的多媒體演示課件,重點(diǎn)突破:①膜的空間立體結(jié)構(gòu),各種成分是如何排列的;②生物膜的流動(dòng)性。 [情境創(chuàng)設(shè)] 教師:同學(xué)們,在上一節(jié)課中,通過對(duì)幾種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例,我們明白了生物膜是一種半透膜,一些小分子可以自由通過,一些分子則不能自由通過,但細(xì)胞膜又不是純物理意義上的半透膜,它是有生理活性的,能對(duì)一些離子和小分子進(jìn)行選擇性通過。所以生物膜更是一種選擇透過性膜。那為什么會(huì)有選擇性呢?生物膜是靠什么機(jī)制來對(duì)不
7、同的物質(zhì)進(jìn)行選擇的呢?這就跟細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系,我們接下來學(xué)習(xí)生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 在前面我們制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型中,當(dāng)時(shí)也遇到過用什么材料做細(xì)胞膜的問題,很多組的同學(xué)都沒有很好地解決。我們要從結(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。首先,我們來總結(jié)一下我們已知的細(xì)胞膜的特點(diǎn)有哪些。 學(xué)生:細(xì)胞膜很薄,是細(xì)胞這個(gè)生命系統(tǒng)的邊界。 學(xué)生:細(xì)胞膜是選擇透過性膜,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。 學(xué)生:植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的實(shí)驗(yàn)告訴我們,細(xì)胞能夠在一定范圍內(nèi)脹大和縮小,說明細(xì)胞膜具有一定的彈性。 教師:很好,現(xiàn)在
8、有三種材料:塑料袋、普通布和彈力布,用哪種更適合于體現(xiàn)細(xì)胞膜的功能呢? 學(xué)生: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前面提到的三項(xiàng)功能的要求。 教師:那也就是說彈力布較適合制作細(xì)胞膜,大家再調(diào)動(dòng)已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn),你還能想出更好的材料做細(xì)胞膜嗎?要找到更好的材料,我們還需要對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有更深的認(rèn)識(shí)。 [師生互動(dòng)] 1.對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程 人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)是有一個(gè)過程的,科學(xué)家當(dāng)年正是懷著對(duì)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸現(xiàn)象產(chǎn)生的疑問,開始了對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的孜孜以求地探索,歷經(jīng)了一百多年時(shí)間,走過了一條曲折的道路,直到現(xiàn)在仍
9、有許多科學(xué)家在繼續(xù)深入研究。讓我們一起重溫一下這段歷史,會(huì)讓大家對(duì)科學(xué)過程和本質(zhì)的理解有所啟發(fā)。 問題(1):一種物質(zhì)或物體的結(jié)構(gòu),實(shí)際上是指其組成成分之間的組合形式。要弄清一種物質(zhì)或物體的結(jié)構(gòu),首先要弄清其組成成分。那么,細(xì)胞膜的組成成分是什么呢? 展示材料①:歐文頓及其實(shí)驗(yàn)相關(guān)的圖片 時(shí)間:19世紀(jì)末 1895年 人物:歐文頓(E. Overton) 實(shí)驗(yàn):用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行過上萬次的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的通透性是不一樣的:凡可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì),比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。 提出假說:膜是由脂質(zhì)組成的。 圖4-2-
10、1 教師:大家看,最初認(rèn)識(shí)到細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的,是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析還是通過對(duì)膜成分的提取和鑒定? 學(xué)生:是從生理功能上入手,通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析的。 教師:歐文頓的分析假說是如何提出的呢? 學(xué)生:根據(jù)他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评淼贸鰜淼模悍部梢匀苡谥|(zhì)的物質(zhì),比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。 教師:那在推理分析得出結(jié)論之后,還有沒有必要對(duì)膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定呢? 學(xué)生:有必要,通過鑒定能更準(zhǔn)確地說明問題。 教師:那為什么一開始不直接對(duì)膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定呢: 學(xué)生:當(dāng)時(shí)的技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)。 教師:是的,這說明技術(shù)對(duì)科學(xué)研究的重要作用,直至20
11、世紀(jì)初,科學(xué)家才能第一次將細(xì)胞膜從哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞中分離出來,化學(xué)分析表明,膜的主要成分的確是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。從而以實(shí)驗(yàn)說明了歐文頓的假說是成立的。也就是說假說是在實(shí)驗(yàn)與觀察的基礎(chǔ)上提出來的,同時(shí)又需要更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來證明。 問題(2):清楚了膜的化學(xué)組成后,接下來就要探索這些物質(zhì)是如何組成膜的了。 朗繆爾Irving Langmuir在水盤中展開的是磷脂分子(如圖4-2-2),磷脂分子是一種由甘油、脂肪酸和磷酸所組成的分子,結(jié)構(gòu)既有疏水基團(tuán)(尾部),又有親水基團(tuán)(頭部)。因?yàn)榱字肿拥摹邦^部”親水,所以在水—空氣界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸,尾部則朝向空氣一面。這樣磷脂分子可以在空
12、氣和水的界面上展開為一層。 圖4-2-2 圖4-2-3 展示材料②:Gorter 和Grendel對(duì)血影的研究 時(shí)間:1925年 人物:荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel 圖4-2-4 實(shí)驗(yàn):兩位科學(xué)分離純化了紅細(xì)胞,從一定數(shù)量的紅細(xì)胞中抽提脂類,按Langmuir的方法進(jìn)行展層,并比較展層后的脂單層的面積和根據(jù)體積所推算的總面積,發(fā)現(xiàn)提取的脂鋪展后所測(cè)的面積同實(shí)際測(cè)量的紅細(xì)胞的表面積之比為(1.8~2.2)∶1,約為兩倍。 教師:假如你是當(dāng)時(shí)的科學(xué)家,當(dāng)你做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)單分子的磷脂分子正好是紅細(xì)胞的兩倍時(shí),大膽地展開你
13、的想象力,你能做出什么假說? 學(xué)生:細(xì)胞膜中的磷脂是兩層的。 教師:很好,科學(xué)家也正是因測(cè)得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍,才得出膜中的脂質(zhì)必然排列為連續(xù)的兩層這一假說。說明你們也具有了一點(diǎn)科學(xué)家的思維能力了,假說的提出不僅需要有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),同時(shí)還需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂罅Α? 問題(3):那蛋白質(zhì)和磷脂的位置關(guān)系又是如何的呢? 展示材料③:J. Danielli & H. Davson的三明治模型 時(shí)間:1935年 人物:J. Danielli & H. Davson 實(shí)驗(yàn):J. Danielli & H. Davson 1935 發(fā)現(xiàn)質(zhì)膜的表面張力比油—水界
14、面的張力低得多,推測(cè)膜中含有蛋白質(zhì)。 提出假說:提出了“蛋白質(zhì)—脂類—蛋白質(zhì)”的三明治模型。認(rèn)為質(zhì)膜由雙層脂類分子及其內(nèi)外表面附著的蛋白質(zhì)構(gòu)成的。1959年在上述基礎(chǔ)上提出了修正模型。 展示材料④:羅伯特森的單位膜模型 時(shí)間:1959年 人物:J. D. Robertson羅伯特森 圖4-2-5 圖4-2-6 實(shí)驗(yàn):用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細(xì)胞膜照片,顯示暗—明—暗三層結(jié)構(gòu)(如圖4-2-6),厚約7.5 nm,它由厚約3.5 nm的雙層脂質(zhì)分子和內(nèi)外表面各為厚約2 nm的蛋白質(zhì)構(gòu)成。 提出假說:連續(xù)的脂質(zhì)雙分子層組成膜的主體,磷脂的非極性端朝向膜內(nèi)側(cè),
15、極性端朝向膜外兩側(cè),蛋白質(zhì)以單層肽鏈的厚度,通過靜電作用與磷脂極性端相結(jié)合,從而形成蛋白質(zhì)—磷脂—蛋白質(zhì)的三層結(jié)構(gòu),稱之為單位膜。他提出真核細(xì)胞與原核細(xì)胞具有相同的膜結(jié)構(gòu)。單位膜模型的主要不足在于:把生物膜的結(jié)構(gòu)描述成靜止的、不變的,這顯然與膜功能的多樣性相矛盾。 單位膜結(jié)構(gòu)模型繼承了前人的有關(guān)“脂雙層”和“蛋白質(zhì)—脂類—蛋白質(zhì)”三明治模型的結(jié)論,又成功地利用了先進(jìn)的電子顯微鏡的觀察結(jié)果作為證據(jù)。但是他將生物膜描述為靜態(tài)的剛性的結(jié)構(gòu),這一點(diǎn)很快又被新的技術(shù)手段下的實(shí)驗(yàn)所否定。 問題(4):有什么證據(jù)證明細(xì)胞膜中的物質(zhì)不是靜態(tài)的呢? 展示材料⑤:熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)
16、 時(shí)間:1970年 人物:Larry Frye等 實(shí)驗(yàn):將人和鼠的細(xì)胞膜用不同熒光抗體標(biāo)記后,讓兩種細(xì)胞融合,雜種細(xì)胞一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光,放置一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布。 提出假說:細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。 質(zhì)膜的流動(dòng)性是保證其正常功能的必要條件。例如物質(zhì)跨膜運(yùn)輸、細(xì)胞信息傳遞、細(xì)胞識(shí)別、細(xì)胞免疫、細(xì)胞分化以及激素的作用等等都與膜的流動(dòng)性密切相關(guān)。熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn),成功地指出細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。 實(shí)際上,一些很簡(jiǎn)單的例子也能說明膜具有流動(dòng)性,如我們初中學(xué)習(xí)的白細(xì)胞會(huì)吞噬細(xì)菌就是一個(gè)很好的例子。大家再想想類似的還有什么例子? 學(xué)生:變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)。
17、學(xué)生:植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離。 學(xué)生:動(dòng)物細(xì)胞吸水膨脹和失水皺縮。 教師:很好,在繼承前人的結(jié)論基礎(chǔ)上,結(jié)合新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù),又有科學(xué)家提出一些關(guān)于生物膜的分子結(jié)構(gòu)模型。其中1972年桑格(S. J. Singer)和尼克森(G. Nicolson)提出的流動(dòng)鑲嵌模型為大多數(shù)人所接受。 好,學(xué)到這里,縱觀整個(gè)人們對(duì)建立生物膜模型的探索過程,我們有些話題想讓大家思考討論。 2.以討論小組的形式開展課堂討論交流 (1)生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型是不是就完美無缺了呢?請(qǐng)說說你的看法。 學(xué)生:生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型不可能完美無缺。人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)永無止境,隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn),對(duì)膜的研究將
18、更加細(xì)致入微,對(duì)膜結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)將能更完善地解釋細(xì)胞膜的各種功能,不斷完善和發(fā)展流動(dòng)鑲嵌模型。 的確,流動(dòng)鑲嵌模型是目前人們普遍認(rèn)同的,但它無法完美地回答生物膜的所有功能。所以后來不斷提出一些新的模型,如Wallach于1975年提出晶格鑲嵌模型;Jain和White于1977年提出板塊鑲嵌模型等,迄今為止,已提出的生物膜結(jié)構(gòu)模型達(dá)幾十種之多,生物膜的結(jié)構(gòu)模型雖然有很多種,但被廣泛接受的結(jié)構(gòu)模型基本內(nèi)容是趨向一致的。其要點(diǎn)和特點(diǎn)基本相同,主要包括膜的分子組成和結(jié)構(gòu)特征。 (2)縱觀整個(gè)人們對(duì)建立生物膜模型的探索過程,你能談?wù)剬?shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到怎樣的作用? 學(xué)生:在建立生物膜模型的過程中
19、,實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動(dòng)作用。如血影的制取和化學(xué)成分的鑒定技術(shù)使人們認(rèn)識(shí)膜的化學(xué)組成;電子顯微鏡的誕生使人們終于看到了膜的存在;冰凍蝕刻技術(shù)和掃描電子顯微鏡技術(shù)使人們認(rèn)識(shí)到膜的內(nèi)外兩側(cè)并不對(duì)稱;熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞的融合實(shí)驗(yàn)又證明了膜的流動(dòng)性等。沒有這些技術(shù)的支持,人類的認(rèn)識(shí)便不能發(fā)展。 (3)分析生物膜模型的建立過程中,結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)是如何得到體現(xiàn)的? 學(xué)生:在建立生物膜模型的過程中,結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)始終引導(dǎo)人們不斷實(shí)踐、認(rèn)識(shí),再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí);使人類一步步接近生物膜結(jié)構(gòu)的真相。例如,不同生物膜的功能是有差異的。在生命系統(tǒng)中,一般來說,功能的不同常伴隨著結(jié)構(gòu)
20、的差異,而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的,這顯然與不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。還有,不同膜的厚度也不完全一樣。由此促進(jìn)學(xué)者們重新研究脂質(zhì)和蛋白質(zhì)相互作用的問題。一些學(xué)者使用了更加先進(jìn)的技術(shù),運(yùn)用紅外光譜等技術(shù)證明,膜蛋白主要為球形結(jié)構(gòu)。冰凍蝕刻電鏡技術(shù)又證明,脂雙層中分布有蛋白質(zhì)顆粒,這樣又發(fā)展了生物膜模型。生物膜中存在不同種類的蛋白質(zhì),以及蛋白質(zhì)在生物膜中的不同分布情況,恰能較好地解釋不同結(jié)構(gòu)的生物膜具有不同的生理功能。 (4)分析生物膜模型的建立過程,你受到什么啟示? 學(xué)生:科學(xué)研究是要在實(shí)驗(yàn)和觀察的基礎(chǔ)上,通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂螅岢黾僬f,再通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步
21、地驗(yàn)證假說。 學(xué)生:科學(xué)研究依賴于技術(shù)的進(jìn)步,技術(shù)進(jìn)步了,可以得到更多新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 學(xué)生:科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程是一個(gè)長(zhǎng)期的過程,涉及到許多科學(xué)家的辛勤工作。 學(xué)生:科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程不是一帆風(fēng)順的,往往是在繼承的基礎(chǔ)上不斷驗(yàn)證、修正和完善發(fā)展的。 學(xué)生:科學(xué)家的觀點(diǎn)并不全是真理,還必須通過實(shí)踐驗(yàn)證;科學(xué)學(xué)說不是一成不變的,需要不斷完善。 …… 教師:那流動(dòng)鑲嵌模型的具體內(nèi)容是如何的呢? [教師精講] 流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容 結(jié)合課件展示依次介紹: (1)磷脂雙分子層是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè),疏水性的尾部相對(duì)朝向內(nèi)側(cè)。 圖4-2-7 (2)
22、蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面,有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中,有的橫跨整個(gè)磷脂雙分子層。這里體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對(duì)稱性。 圖4-2-8 (3)在細(xì)胞膜的外側(cè),有一層由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)構(gòu)合形成的糖蛋白,叫做糖被。糖被與細(xì)胞識(shí)別、細(xì)胞間的信息交流有密切聯(lián)系。 圖4-2-9 (4)磷脂分子是可以運(yùn)動(dòng)的,具有流動(dòng)性。膜脂分子的運(yùn)動(dòng)有多種形式: ①側(cè)向擴(kuò)散:同一平面上相鄰的脂分子交換位置。②旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng):膜脂分子圍繞與膜平面垂直的軸進(jìn)行快速旋轉(zhuǎn)。③擺動(dòng)運(yùn)動(dòng):膜脂分子圍繞與膜平面垂直的軸進(jìn)行左右擺動(dòng)。④伸縮震蕩:脂肪酸鏈沿著與縱軸進(jìn)行伸縮震蕩運(yùn)動(dòng)。⑤翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng):膜脂分子從脂雙
23、層的一層翻轉(zhuǎn)到另一層,是在翻轉(zhuǎn)酶的催化下完成。⑥旋轉(zhuǎn)異構(gòu):脂肪酸鏈圍繞C—C鍵旋轉(zhuǎn),導(dǎo)致異構(gòu)化運(yùn)動(dòng)。 圖4-2-10 (5)大多數(shù)的蛋白質(zhì)也是可以運(yùn)動(dòng)的,也體現(xiàn)了膜的流動(dòng)性。 [評(píng)價(jià)反饋] 1.精選練習(xí) (1)變形蟲的任何部位能伸出偽足,人體的某些白細(xì)胞能吞噬病菌,這些生理活動(dòng)的完成說明細(xì)胞膜具有下列哪一特點(diǎn) A.選擇透過性 B.一定的流動(dòng)性 C.保護(hù)作用 D.細(xì)胞識(shí)別 (2) 1985年 Overton在研究各種未受精卵細(xì)胞的透性時(shí),發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)容易透過細(xì)胞膜,不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)透過細(xì)胞膜十分困難。這表明組成細(xì)胞膜的主要成分中有___________。
24、(3) 1925年 Corter Grendel用丙酮提取細(xì)胞膜的脂,并將它在空氣—水界面上展開時(shí),發(fā)現(xiàn)這個(gè)單層分子的面積相當(dāng)于原來細(xì)胞表面積的兩倍。由此可以認(rèn)為細(xì)胞膜由___________組成。 (4) 1970年,科學(xué)家用不同熒光染料標(biāo)記的抗體,分別與鼠和人細(xì)胞膜上的一種抗原相結(jié)合,使它們分別產(chǎn)生綠色和紅色熒光。將兩種細(xì)胞融合成一個(gè)細(xì)胞時(shí),開始時(shí)一半呈綠色,另一半呈紅色,但在 37 ℃水浴中保溫40分鐘后,融合細(xì)胞上的兩種顏色的熒光呈現(xiàn)均勻分布。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明___________,其原因是___________。 參考答案: (1)B (2)脂質(zhì) (3)磷脂雙分子層 (4)細(xì)
25、胞膜具有一定的流動(dòng)性構(gòu)成細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)分子(抗原)是可以運(yùn)動(dòng)的 2.過程性評(píng)價(jià)表格 班別 課題 生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程 組長(zhǎng) 成員 評(píng)價(jià) 評(píng)價(jià) 討論主題 所選主題號(hào) 小組號(hào) 生物 膜結(jié) 構(gòu)的 探索 歷程 1.生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型是不是就完美無缺了呢?請(qǐng)說說你的 看法 小組討論記錄 2.縱觀整個(gè)人們對(duì)建立生物膜模型的探索過程,你能談?wù)剬?shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到怎樣的作用 3.分析生物膜模型的建立過程中,結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)是如何得到體現(xiàn)的 4.分析生物膜模型的建立過程,
26、你受到什么啟示 小組 號(hào) 1 2 3 4 小組 自評(píng) 小組 互評(píng) [課堂小結(jié)] 我們這節(jié)課就到這里,一方面我們重溫了科學(xué)家探索細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的歷程,這是一個(gè)在繼承中不斷驗(yàn)證、修正和完善發(fā)展的過程,這段科學(xué)史給予我們很多有用的啟示,使我們加深了對(duì)科學(xué)過程和方法的理解。另一方面我們也重點(diǎn)學(xué)習(xí)了生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的假說中,細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型是目前人們普遍接受認(rèn)同的,能較好地解釋人們對(duì)細(xì)胞膜功能的認(rèn)識(shí),理解和掌握流動(dòng)鑲嵌模型的基本要點(diǎn),這對(duì)于更好的理解下一節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞接泻苤匾穆?lián)系。 [布置作業(yè)
27、] 在引入時(shí),我們問到大家還能想出什么更好的制作細(xì)胞膜的材料,你們可以調(diào)動(dòng)已有的生活經(jīng)驗(yàn),再結(jié)合今天所講的生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型,利用生活上找得到的廢棄物做一個(gè)細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型。 [課后拓展] 請(qǐng)利用互聯(lián)網(wǎng)搜索科學(xué)家對(duì)生物膜研究的最新進(jìn)展的資料,并通過自己的加工將資料整理出來,拿到班上相互交流。 ●板書設(shè)計(jì) 第2節(jié) 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型 一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程 1.19世紀(jì)末,歐文頓提出:膜是由脂質(zhì)組成的。 2.20世紀(jì)初,對(duì)膜化學(xué)成分鑒定:膜是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的。 3.1925年,荷蘭科學(xué)家提出:膜中的脂質(zhì)分子排列為連續(xù)兩層。 4.1959年,羅伯特森提出生物膜
28、的靜態(tài)模型(單位膜模型): “蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。 5.1970年,弗雷和埃迪登用綠色和紅色熒光染料對(duì)小鼠和人體細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)進(jìn)行染色標(biāo)記,并讓兩種細(xì)胞進(jìn)行融合。提出細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。 6.1972年,桑格和尼克森提出“流動(dòng)鑲嵌模型”。 二、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容 1.膜是由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成的。(還有少量多糖) 2.膜的基本支架:磷脂雙分子層(親水頭部朝外,疏水尾部朝內(nèi))。 3.蛋白質(zhì)分子鑲嵌中磷脂雙分子層中。(有些外側(cè)蛋白質(zhì)與多糖結(jié)合形成糖被) 4.膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):流動(dòng)性。 5.膜的功能特點(diǎn):選擇透過性。 希望對(duì)大家有所幫助,多謝您的瀏覽!
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