142生物膜的流動鑲嵌模型

1、第2節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型一、 教學(xué)目標(biāo)1.簡述生物膜的結(jié)構(gòu)。2.探討在建立生物膜模型的過程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步所起的作用。3.探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。2.教學(xué)難點(diǎn)探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。三、教學(xué)方法講述法、探究法四、課時安排2五、教學(xué)過程引入以“問題探討”引入，學(xué)生思考討論回答，教師提示。提示1.三種材料比較，彈力布更能體現(xiàn)細(xì)胞膜的柔變性和一定的通透性，相對好一些。當(dāng)然，這幾種材料的特點(diǎn)與真實(shí)的細(xì)胞膜之間還有不小的差距。2.有條件的話，使用微孔塑膠或利用激光給氣球打上微孔都可

2、以作為模型的細(xì)胞膜。使用透析袋也可以。如果制作臨時使用的模型，利用豬或其他動物的膀胱做細(xì)胞膜是更加理想的材料。問題再以“本節(jié)聚焦”已起學(xué)生的思考、注意。板書一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程問題1.細(xì)胞膜的組成成分是什么呢？歐文頓的推論是否正確呢？學(xué)生活動學(xué)生帶著問題閱讀課本，并完成“思考與討論1”，教師提示。提示1.最初認(rèn)識到細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的，是通過對現(xiàn)象的推理分析得出的。2.有必要。僅靠推理得出的結(jié)論不一定準(zhǔn)確，還應(yīng)通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)和修正。3.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?？茖W(xué)家因測得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍

3、，才得出膜中的脂質(zhì)必然排列為連續(xù)的兩層這一結(jié)論。問題（邊問邊講述）2.細(xì)胞膜中除含有脂質(zhì)外，還有沒有其他成分呢？（介紹科學(xué)家的化學(xué)分析結(jié)果，指出膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成；分析假說是如何提出的，假說與觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的關(guān)系）3.脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是怎樣形成膜的呢？（介紹兩位荷蘭科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，分析脂雙層這一結(jié)論的由來）4.蛋白質(zhì)位于脂雙層的什么位置呢？（簡介20世紀(jì)40年代的推測和羅伯特森1959年提出的“三明治”結(jié)構(gòu)模型）（指出“三明治”結(jié)構(gòu)模型的不足，說明細(xì)胞膜不應(yīng)是靜態(tài)的剛性的結(jié)構(gòu)，而應(yīng)當(dāng)是動態(tài)的彈性的結(jié)構(gòu)。）5.有什么證據(jù)證明細(xì)胞膜中的物質(zhì)是不斷運(yùn)動的呢？（重點(diǎn)介紹熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)

4、，指出細(xì)胞膜具有流動性；并討論技術(shù)的進(jìn)步在細(xì)胞膜研究中的作用，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)）思考與討論2學(xué)生思考回答，教師提示。提示1.在建立生物膜模型的過程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動作用。如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)識到膜的內(nèi)外兩側(cè)并不對稱；熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞的融合實(shí)驗(yàn)又證明了膜的流動性等。沒有這些技術(shù)的支持，人類的認(rèn)識便不能發(fā)展。2.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，再實(shí)踐、再認(rèn)識；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

5、不同常伴隨著結(jié)構(gòu)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。板書二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。講述這一模型是S.J.Singer和G.Nicolson于1972年通過對已有的模型進(jìn)行修正而提出的。

6、板書它的主要特點(diǎn)是：（1）膜結(jié)構(gòu)的不對稱性和不均勻性。（將膜蛋白分為外在蛋白和內(nèi)在蛋白，并且指出蛋白質(zhì)在脂雙層中的分布是不對稱和不均勻的。）（2）膜結(jié)構(gòu)的流動性。（認(rèn)為膜的結(jié)構(gòu)成分不是靜止的，而是動態(tài)的，生物膜是流動的脂質(zhì)雙分子層與鑲嵌著的球蛋白按二維排列組成。）（3）膜的功能是由蛋白與蛋白、蛋白與脂質(zhì)、脂質(zhì)與脂質(zhì)之間復(fù)雜的相互作用實(shí)現(xiàn)的。小結(jié)一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。它的主要特點(diǎn)是：（1）膜結(jié)構(gòu)的不對稱性和不均勻性。（2）膜結(jié)構(gòu)的流動性。（3）膜的功能是由蛋白與蛋白、蛋白與脂質(zhì)、脂質(zhì)與脂質(zhì)之間復(fù)雜的相互作用實(shí)現(xiàn)的。作業(yè)練習(xí)一二。基礎(chǔ)題1.提示：細(xì)胞膜太薄了，光學(xué)顯

7、微鏡下看不見，而19世紀(jì)時還沒有電子顯微鏡，學(xué)者們只好從細(xì)胞膜的生理功能入手進(jìn)行探究。2.脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。3.提示：這兩種結(jié)構(gòu)模型都認(rèn)為，組成細(xì)胞膜的主要物質(zhì)是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，這是它們的相同點(diǎn)。不同點(diǎn)是：（1）流動鑲嵌模型提出蛋白質(zhì)在膜中的分布是不均勻的，有些橫跨整個脂雙層，有些部分或全部嵌入脂雙層，有些則鑲嵌在脂雙層的內(nèi)外兩側(cè)表面；而三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為蛋白質(zhì)均勻分布在脂雙層的兩側(cè)。（2）流動鑲嵌模型強(qiáng)調(diào)組成膜的分子是運(yùn)動的；而三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為生物膜是靜態(tài)結(jié)構(gòu)。4.D。拓展題1.提示：生物膜結(jié)構(gòu)的研究歷史反映了科學(xué)研究的艱辛歷程，也告訴我們建立模型的一般方法?？茖W(xué)家根據(jù)觀察到的現(xiàn)象和已有的知識提出解釋某一生物學(xué)問題的假說或模型，用觀察和實(shí)驗(yàn)對假說或模型進(jìn)行檢驗(yàn)、修正和補(bǔ)充。一種模型最終能否被普遍接受，取決于它能否與以后的觀察和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合，能否很好地解釋相關(guān)現(xiàn)象，科學(xué)就是這樣一