高中生物必修一“分子与细胞”模块“细胞的结构”教学研究)作业

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1、教学流程 设问引入→“问题探讨”→体验“生物膜结构的探索历程”→阐述“流动镶嵌模型的基本内容” （一）情景创设 教师：同学们，在前面我们制作真核细胞的三维结构模型中，遇到过用什么材料做细胞膜的问题，现在有三种材料：塑料袋、普通布和弹力布，你选用哪种材料呢？为什么？ 学生：细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边界。 学生：细胞膜是选择透过性膜，能够控制物质的进出，让一部分物质通过，其他物质不能通过。 学生：植物细胞质壁分离和复原的实验告诉我们，细胞能够在一定范围内胀大和缩小，说明细胞膜具有一定的弹性。 学生：塑料袋只能满足作为系统边界的要求，普通布能够满足系统的边界和让一部分物质透过这两项功能的

2、要求，只有弹力布能够满足前面提到的三项功能的要求。 教师：大家进行选择的依据是利用了细胞膜的功能，这体现了什么样的生物学思想呢？ 学生：生物体结构和功能相适应的思想。 教师：实际上，弹力布也并不能完全代替生物膜。要找到更好的材料，我们还需要对细胞膜的结构有更深的认识。 （二）师生互动 1、对生物膜结构的探索历程 教师：人们对事物的认识是有一个过程的，科学家当年正是怀着对物质跨膜运输现象产生的疑问，开始了对生物膜结构的孜孜以求地探索，历经了一百多年时间，走过了一条曲折的道路，直到现在仍有许多科学家在继续深入研究。让我们一起重温一下这段历史，会让大家对科学过程和本质的理解有所启发。我想让大家穿

3、过时空隧道，回到一百多年前，假想一下：如果你是当时的一位科学家，你会怎样去研究细胞膜的结构？（提示学生，引导他们明白限于当时的技术条件，还不能亲眼看到生物膜，无法想像它的结构是什么样的，通过什么办法进行第一步的探究呢？引导学生看教材后明白当时科学家是从生理功能入手来探究的，通过实验观察，科学家才有严谨的推理，提出膜是由脂质组成这一假说，提示学生作出科学探究过程中作出假设后的步骤是什么（通过实验来验证假设），从而进入下面的学习。 学生：可以从现象入手，去进行推测。 教师：这就是生物学研究上常用的一种科学方法——假说法。这也是我们今天探究生物膜的结构的一个重要的方法，下面，就让我们沿着科学家的

4、足迹，和科学家一起来研究这个问题。 问题（1）：探究细胞膜的组成成分是什么？ 展示材料①：欧文顿的实验及其相关的图片 时间：19世纪末 1895年 人物：欧文顿（E.Overton） 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：凡可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。  教师：根据实验，你能提出什么假说？ 学生：提出假说：膜是由脂质构成的。 教师：在得出结论之后，还有没有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？ 学生：有必要，通过鉴定能更准确地说明问题。 教师：那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离

5、和鉴定呢？ 学生：当时的技术不能实现。 教师：这说明什么问题呢？ 学生：这说明技术对科学研究的重要作用。 教师：直至20世纪初，科学家才能第一次将细胞膜从哺乳动物红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分的确是磷脂和蛋白质。从而以实验说明了欧文顿的假说是成立的。也就是说假说是在实验与观察的基础上提出来的，同时又需要更进一步的实验来证明。  问题（2）：探究这些物质是如何组成膜的？ 出示资料②：1917年欧文·朗缪尔将提取的膜质铺展在水盘的水面上，发现脂在水面上形成一薄层，单脂层亲水的头朝向水面，疏水的尾背离水面。于是他提出：磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，结构既有疏水基团

6、（尾部），又有亲水基团（头部）。因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。这样磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层。      教师：大家分组讨论，利用手中的磷脂分子模型摆出下面两种情况下磷脂的分布情况①在空气-水界面上②完全浸没在水中 学生：小组代表上黑板演示 展示材料③：戈特和格伦德对血影的研究 时间：1925年 人物：荷兰科学家Gorter和Grendel 实验：两位科学分离纯化了红细胞，从一定数量的红细胞中抽提脂类，按Langmuir的方法进行展层，并比较展层后的脂单层的面积和根据体积所推算的总面积，发现提取的脂铺展后

7、所测的面积同实际测量的红细胞的表面积之比为（1.8～2.2）∶1，约为两倍。 教师：假如你是当时的科学家，当你做实验时发现单分子的磷脂分子正好是红细胞的两倍时，大胆地展开你的想象力，你能做出什么假说？ 学生：细胞膜中的磷脂是两层的。 教师：那这两层磷脂分子在细胞中又是怎样排布的呢？再分小组讨论、利用你手中的模型摆出来吧。 学生：分组讨论，共可有六种排布方式，并提出细胞膜应两面都处于水环境中，所以讨论得到正确的排布方式。