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《生物膜的流动镶嵌模型》
教材分析
1．内容和地位
“生物膜的流动镶嵌模型”是人教版分子与细胞模块第四章第二节内容。本章共三节，
第一节主要说明细胞膜是选择透过性膜， 为什么具有选择透过性， 这与膜的结构有关， 于是
进入第二节内容。而第二节内容又是解释第三节“物质跨膜运输的方式”的基础。 这三节内
容的内在联系是：功能――结构――功能。由此可见，本节“生物膜的流动镶嵌模型”在第
四章中起着承上启下的作用， 它是架起第二节和第三节的一座桥梁， 并体现了结构决定功能
的生物学观点。
“生物膜的流动镶嵌模型”主要介绍了对生物膜结构的探索历程，目的是让
学生在认识生物膜结构的同时， 了解人类探究生物膜结构的过程和方法， 认识到可以通过对
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。 随着技术手段的改进不断发现
新的证据， 原有的观点或理论还会不断得到修正和完善， 并归纳总结出生物膜模型建构的基
本方法。
2．教学重点
（ 1）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
3．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。
二、 学情分析
1．高一学生已经掌握了细胞的结构，并且在第一节了解了生物膜具有选择透过性的功
能特点， 为本节知识的学习奠定了基础。
结构决定功能， 带着疑问学生便可以跟随着科学家的探究历程一起构建起生物膜的物理模型。
2．由于本校学生基础较薄弱，观察和分析能力也欠佳，尤其是在小组合作学习上，高
中学生虽然已经具备了一定分工合作能力，但仍然需要各组员之间的密切配合与交流讨论，因此在教学过程中需要教师耐心的引导和讲解才能让学生达成本节的目标。
三、 课程三维目标
1．知识目标
（ 1） 简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容 ；
（ 2） 举例说明生物膜具有的流动性特点 ；
（ 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 。
1
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2. 技能目标：
通过小组分工合作， 构建起各阶段的生物膜结构模型， 提高学生的动手能力、 思考分析和分工合作的能力。
3. 情感目标：学生通过学习认同真理的追寻离不开科学技术的发展， 学会坚持和思考。
四、教学策略
本节课首先采用 “观察现象—提出问题—分析问题—进行实验—得出结论” 的生物学基本的探究模式来引导学生思考， 然后通过设计问题串， 分析生物膜的探究历程， 感受科学技术对科学研究的作用， 体验科学探究的艰辛。
同时引导学生利用模型材料一步步构建起每个
资料所对应的生物膜结构， 并通过展示和修正最终得出正确的模型结构， 其中融合实验导入、观察分析、 联系实例，对比归纳等方法， 配以多媒体教学，使学生在寓教于乐的轻松氛围中
体验构建模型的方法，并理解流动镶嵌模型的基本内容。
五、课前准备
1. 组织学生制作磷脂分子模型
课前前一周， 购买大头吸铁石和彩纸若干， 以组为单位组织学生构建磷脂分子模型， 收
集后以备在解剖盘中展示使用。
2. 收集材料整理备课思路
为了能让学生在本节课上既能收获知识又能发散思维活跃气氛， 我参考了其他老师的吸铁石做磷脂的展示方法， 但考虑到本校学生的学情， 故使备课内容通俗易懂， 设问简单有效，以提高学生的听课效率。由于本节课是模型建构课，因此对学生不做预习要求。
五、教学过程设计
教学环节
教师组织与指导
学生活动
设计意图
【导入】
【小魔术】：移动的红色
【学生思考回答】：
创设实验
第一步：选两只大小相同的烧杯，分别用玻璃铅笔
（ 1） A 烧杯中红叶仍为红
情景导入
标上 A、 B。
色，水无色； B 烧杯中红叶
激发学习
第二步：在 A、B 两只烧杯中分别加入等量的清水，
褪色，溶液变红。
兴趣。初步
A 用酒精灯加热煮沸， B 放置于常温中。
（ 2）原因：液泡中的大分
创设情境
培养学生
第三步：选等量的红色三角梅红叶，分别放入
A、 B 子色素进入了沸水中
两烧杯中，经过相同时间后观察
的实验探
设问：（ 1）发生了什么现象？
（ 3）在高温环境中，生物
究能力。
（ 2）为什么溶液变红了？
膜上失去选择透过性，
色素
（ 3）色素是怎样跑出来的 ?
分子外渗。
导入主题
【过渡】薄薄的一层膜，为何会有选择透过性这么
【小组讨论回答】（
1）提 培养学生
神奇的功能？这跟它的结构密不可分，现在如果你
取鉴定出细胞膜的化学成
领会科学
是一位科学家将如何设计实验探究生物膜的结构
分（ 2）这些化学成分如何
探究的基
2
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呢？首先要解决哪些问题？今天我们就跟着科学家 构成细胞膜（ 3）生物膜的 本方法
们一起来探究这神奇的生物膜结构！ 结构有哪些特点？
【推进新课】 - 、生物膜结构的探索历程
【展示资料 1】：
探究细胞
膜的组成
成分
1）1895 年，欧文顿选用 500 多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的研究。发现：凡
是可溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易穿过。
设问： 1. 通过以上细胞膜的生理现象，根据相似相溶的原理，说明细胞膜的中含有什么成分？
由于受到当时科学技术的限制，他只能从生理现象上给予了推测，如果想要提取出细胞膜里面的成分进行分析，应该怎样做？用什么材料比较好？为什么 ?
【展示资料 2】：
后来随着科学技术的发展，科学家第一次将膜
从哺乳动物的红细胞中分离出来，进行了以下的化
学分析： （ 1）科学家在实验中发现细胞膜不但会
被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶（能专一地
分解蛋白质的物质）分解。 （ 2）用斐林试剂对细胞
膜进行检验，发现部分被染成砖红色
设问：这两个实验分别说明细胞膜中除了脂质外还含有什么成分？
教师归纳：细胞膜主要由脂质中的磷脂、和蛋白质组成。
【过渡】：细胞膜中的化学成分是怎样有机结合构成细胞膜的呢？我们需要知道磷脂和蛋白质的排列方式。首先我们先来先来认识磷脂的化学结构。
【学生思考回答】：
说明细胞膜中含有脂质
将细胞膜提取出来，哺乳动物成熟的红细胞。因为没有细胞核和众多的细胞器。
培养学
生阅读、 分
析材料的
能力，大胆
推论，得到
答案。
学生阅读， 思考三个实验分析结论， 体验推理的过程，并感受技术发展对科学研究的帮助。（细胞膜由脂质、蛋白质、 糖类物质所组成，）。
【展示资料 3】
磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸组成的分子
其“头部”是亲水的，其“尾部”是疏水的。
3
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设问 1：如果将磷脂滴在水面上， 磷脂分子将怎
样排布在水和空气的界面上？
设问 2. ：如果将磷脂滴入水中，磷脂分子又将如何排布？如果以草履虫为例，其膜内外都是水，哪种排列形式与其功能最合适？
Or
探究细胞
膜组成成
设问 3：通过以上例子，我们推断，磷脂分子在
分的结合
细胞膜中最可能是以单层还是双层排列的？
方式
【过渡】以上推论只是我们的猜测，如果要验证，那么还需实验数据的支持。
【展示资料 4】
1925 年，科学家用有机溶剂提取了人类红细胞的细胞膜的脂质成分，将其铺展在水面，测出膜脂
展开的面积是细胞表面积的
2 倍
【讨论构建物理模型
1】
根据资料， 以手中盘子
的边沿为水和空气的界面，
上面为空气， 下面为水， 让
各个小组学生摆出所认为
的排列方式。（教师边引导
培养
边来回巡视， 同时展示出错
学生的动
误与正确的模型， 让学生选
手能力和
择和修正）。
准确表达
观点的能
力。
【讨论构建物理模型
2】
学生思考讨论， 教师引
导在盘子中摆出最合理的
磷脂排列方式。
（教师边引
导边来回巡视， 同时展示出
错误与正确的模型， 让学生
展示
选择和修正）。
学生探究
设问 1：依据所观察到的实验现象，什么结论？
的结果， 培
学生思考讨论， 得出推
养学生大
论：磷脂分子可能是以双层
胆想象的
膜的形式存在的。
能力。培养
逻辑思维
学生思考讨论， 得出结
能力。
你们能得出 论：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层， 对它的三维立体结构做出构想。
设问 2：你能想象一个近似球型的细胞，其细胞膜的磷脂双分子层的三维立体结构吗？
设问 3：磷脂双分子层对细胞膜有什么重要作
用？
学生思考讨论， 得出结论：磷脂双分子层是细胞膜的基本骨架。
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【过渡】磷脂双分子层作为细胞膜的基本骨架存在，
那么蛋白质又位于哪里呢？
【展示资料 5】
20 世纪 50 年代，电子显微镜诞生了。罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗 - 亮- 暗的三层结构，提出生物膜的模型：所有的生物膜都由蛋白质脂质 - 蛋白质三层结构构成，他把生物膜描述为静止的结构。
设问：你能根据罗伯特森的实验推测出蛋白质所在的位置吗？请你构建相应的模型。
【展示资料 6】
但是随着科学技术的发展，科学家用冷冻蚀刻技术发现，膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面。将冰冻蚀刻技术的模拟排布图与学生自己建构的模型相比较，找出异同。让学生根据实验修正自己的模型。
知识讲述：这些蛋白质具有专一性，在一定程度上决定了细胞膜的选择透过性。而细胞膜的选择透过性决定于蛋白质的种类和数量。
【讨论构建物理模型 3】
引导学生先摆出平面
的磷脂双分子层结构学生，再分析实验摆出最符合的蛋白质的位置。
（蛋白质覆盖在磷脂分子的两侧） 。教师边引导边来回巡视， 同时展示出错误与正确的模型，让学生选择和修正。
【讨论构建物理模型 4】
在原有模型的基础上修
体验实验
正蛋白质的分布情况， 蛋白
技术在科
质分别镶、 嵌、贯穿在磷脂
学发展中
双分子中。
的关键作
用。
【找一找】请找出图片中糖类的位置，有几种存在形式？
教师讲述：糖蛋白又称为糖被，有保护、润滑、识别的作用，其中细胞之间的信息交流就是靠糖蛋白来完成的。
【展示】教师展示往届学生制作的生物膜的物理模型照片。
分析思考，
【小组讨论回答】
培养严谨
糖类分别和脂质、 蛋白 的科学思质结合形成糖脂和糖蛋白。
维能力
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模型建构
及修正完
善
【过渡】：这些模型很精美可是和之前的科学家认为的一样，都是静止的。那么该结构模型是否与
细胞膜的相功能相适应？ 从现实生活中寻找证据，观看录像：变形虫的变形运动和白细胞吞噬病菌的过程。
【展示资料 7】 1970 年科学家分别用绿色和红色的染料分别标记了小鼠和人细胞表面的蛋白质，再将人鼠细胞融合。
（播放 flash ）
设问：在 37℃下 40min 后出现了什么现象？说明什么 ？
教师补充：其实磷脂分子也具有流动性，因此细胞膜具有流动性。
归纳小结
【展示资料 8】
回答：不能
激发学生
【小组讨论回答】 构建物理
模型的兴
总结出细胞膜中的蛋白 趣质具有流动性。
1972 年桑格 (S.J.Singer) 和尼克森
(G.Nicolson) 提出了新的生物膜模型———流动镶嵌模型。
（教师解释细胞膜和生物膜的关系：细胞膜、细胞器膜、核膜等共同构成生物膜。
）
设问：对比你自己构建的模型和生物膜流动镶嵌模型的异同，回答以下几个问题。
① 生物膜的基本支架是什么？
② 蛋白质分子有哪几种存在形式？
③ 生物膜的结构特点是什么？功能特点是什么？
不断完善 课外延伸： 2003 年度诺贝尔化学奖授予两名研究
和发展的 细胞膜的美国科学家阿格雷和麦金农。以表彰他们
生物膜 在细胞膜物质运输的通道方面所做的贡献。
【小组讨论回答】
阅读生物膜流动镶嵌模型的基本内容。回答
①生物膜的基本支架是磷脂双分子层。
②蛋白质分子分别镶、嵌、贯穿在磷脂双分子层中。
③生物膜的结构特点是流动性，功能特点是选择透过性。
课后兴趣交流
解决教学重点、突破教学难点，使学生进一步领悟科学过程和科学方法。
情感教育，培养学生学无止尽，勇于探究的品质。
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课堂巩固
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能 体 现 生 物 膜 结 构 特 点 的 实 例 包
括 （ ）
O2、CO2等分子进入细胞②吞噬细胞吞噬抗原
唾 液 腺 细 胞 分 泌 唾
液
④变形虫的自主运动
⑤小鼠与人细胞融合
A．①②③④⑤ B ．②③④⑤
C．②③④ D ．①②③
下列关于生物膜结构探索历程的说法，不正确的是（ ）
A．最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质
组成的
B．三层结构模型认为生物膜为静态的结构
C．流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多
数蛋白质分子可以运动
D．三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子
在膜中的分布是不均匀的
如图是真核细胞膜的亚显微结构模式图，①～③
表示物质。下列有关说法错误的是（）
A．①②③在细胞膜上都不是静止的
B．细胞识别与①有关
C．②在细胞膜上的分布是不均匀的
1.
B
巩固基础
2.
D
D．③的单分子层面积等于该细胞所有膜面积的两倍
3.
D
加深理解
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板书设计
第四章 第 2 节 细胞的生物膜结构（流动镶嵌模型）
一、生物膜结构的探究历程：
.
三明治结构 流动镶嵌模型
水面（单层） 水中（双层）
一、 生物膜概念图
磷脂 磷脂双分子层
流动性
镶
蛋白质 嵌
贯穿
教学反思
爱因斯坦说过： “兴趣是最好的老师” ，兴趣来源于好奇心，好奇心不仅会开启人类的思维并且是不断探究真相得出真理的最基本的动力。因此，本人对《生物膜的流动镶嵌模型》这一节教材的认识和
教学过程的设计，本着“以学生为主体，在探索中获得成就感”的教育理念，采用“实验发现问题—提出问题—做出假设（构建模型）—提供实验验证”的教学模式，通过“生物膜的流动镶嵌模型”的探究史资料分析辅助物理模型的构建，让学生在合作探究中不断的去思考、构建和修正，进而获得成功。这样不仅使学生发散了思维，锻炼了动手、合作、交流和表达的能力，在轻松愉快的氛围中获取
知识，并且让学生从以往的“学会”转变为以后的“会学、乐学、终生学” 。由于过程中作为科学家的小助手感同身受探究历程，因此，学生能更加深刻的去感受科学技术对科学研究的作用，体谅科学探究的艰辛。
本设计在教学时，刚开始就用一个小魔术“移动的红色”成功的抓住了学生的兴趣，通过提出“膜为什么有选择透过性这么神奇的功能”这一问题，层层递进，引出本节课的知识目标。在突破磷脂双分子层这一教学难点中，本人不是展示课本中已有的科学史来进行分析探究，而是通过化学分子本身的性质，在不同情景下得出不同的排列方式，来引导学生思考真正生物细胞中磷脂的排列形式，然后再辅助科学家的实验证据来支持学生的推论，让学生发散思维的同时收获了成就感。然后通过资料展示、问题设置，让学生做出假设并且构建相应的物理模型，最终在轻松开心的气氛下顺利的完成了三维目标。
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教学永远是一门有遗憾的艺术，由于学生认知层次不同，思维方式各异，因此在分组构建物理模型时部分小组不能在有限的时间内完成正确的模型，但是错误也是一种美，通过展示和对比不同的模型，让学生自己的阐述各自的观点，最终得到统一。在教学中，只要是思考的产物，无论是正确还是错误都值得鼓励。由于课时有限，有部分学生并没有完全跟上教师的思维引导，在生物膜的功能和结构特点这个难点中遇到了暂时的困难，需要课下的复习和巩固来完成学习任务。
生物本就是一门有趣的自然科学，如何让学生能够从繁琐的知识记忆中解脱出来，在课堂中快乐的获取知识是我们每一位教师值得努力的课题！路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！
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