“生物膜的流動鑲嵌模型”課例研究

譚 悅

（重慶市長壽中學(xué)，重慶）

生物膜的流動鑲嵌模型的發(fā)現(xiàn)是漫長的生命科學(xué)史中一顆璀璨耀眼的明珠，是19世紀(jì)至20世紀(jì)生物學(xué)家們在堅持不懈的追求和探索中通過巧妙的構(gòu)思、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲蟹椒ú讲阶分鸬降恼胬?。本?jié)課是必修1第4章第2節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容之前，已經(jīng)掌握了物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗约凹?xì)胞膜的化學(xué)組成，對于生物膜已經(jīng)有了初步的認(rèn)識，并且也會在腦海里產(chǎn)生疑惑:生物膜的化學(xué)成分該如何構(gòu)成它的結(jié)構(gòu)呢？什么樣的結(jié)構(gòu)才能滿足生物膜的功能呢？于是，順理成章地進入生物膜的流動鑲嵌模型第一節(jié)，在此之后，第3節(jié)學(xué)生又會進一步學(xué)習(xí)物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞剑滩牡倪@種編排使本節(jié)內(nèi)容很好地起到了承上啟下的作用。

一、預(yù)習(xí)為高效課堂打下基礎(chǔ)

教師分發(fā)本節(jié)課的學(xué)案，學(xué)生根據(jù)導(dǎo)學(xué)案提示，閱讀課本，初步了解對生物膜的結(jié)構(gòu)探索歷程中的重要科學(xué)家及其研究思路。

二、導(dǎo)課為高效課堂埋下伏筆

教師提問：細(xì)胞膜的功能有哪些？

學(xué)生活動：努力回憶，積極討論。

師生共同總結(jié)：細(xì)胞膜的功能包括三個方面：將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開；控制物質(zhì)進出細(xì)胞；進行細(xì)胞間的信息交流。而功能是由相應(yīng)的結(jié)構(gòu)來決定的，那么細(xì)胞膜應(yīng)該有怎樣的結(jié)構(gòu)呢？

三、合作為高效課堂打造成功

（一）膜成分的探究

課件展示：表格展示19世紀(jì)末歐文頓的物質(zhì)通透性實驗和20世紀(jì)初科學(xué)家對哺乳動物成熟紅細(xì)胞的膜成分的提取鑒定實驗。

教師提問：請大家仔細(xì)觀看，結(jié)合前面所學(xué)，思考他們的實驗結(jié)論是什么。

學(xué)生回答：歐文頓的結(jié)論是：膜是由脂質(zhì)組成的；紅細(xì)胞的膜成分鑒定實驗得出：膜的主要成分除了脂質(zhì)還有蛋白質(zhì)。

教師引導(dǎo)：知道了膜的成分后，科學(xué)家開始有了新的疑惑：這些成分按照怎樣的方式來進行排列的呢？

（二）膜靜態(tài)結(jié)構(gòu)的建立——脂質(zhì)分子的排布

課件展示：（1）兩位荷蘭科學(xué)家發(fā)現(xiàn)單分子層的面積為紅細(xì)胞表面積的2倍；（2）認(rèn)識磷脂分子的結(jié)構(gòu)以及特點。

教師提問：（1）嘗試解釋為什么磷脂在空氣和水界面上排成單分子層？

（2）嘗試解釋磷脂在細(xì)胞膜上會如何排布呢？

教師將學(xué)生分為六人一組的學(xué)習(xí)小組，合作探討問題1和問題2的答案，并將討論結(jié)果展示在每小組的展板上。

學(xué)生活動：學(xué)生之間針對問題相互討論，作出假設(shè)，設(shè)計實驗，得出結(jié)論。（教師在此過程中巡視、了解學(xué)生的思想，給予適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ笇?dǎo)。）每一個學(xué)習(xí)小組推選一位中心發(fā)言人展示匯報本組的討論結(jié)果。其他小組同學(xué)可針對該發(fā)言人的講解提出問題或者作出補充。

各個小組同學(xué)積極回答問題。

教師總結(jié)：剛才大家的發(fā)言和補充真是棒極了！科學(xué)探究就是這樣一個不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程，在這個過程中，需要不斷反思，不斷與人合作，不斷完善，最終才能一點一點靠近真理。

（三）膜靜態(tài)結(jié)構(gòu)的建立——蛋白質(zhì)分子的排布

回歸課本，教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材。

課件展示：羅伯特森在電鏡下看到細(xì)胞膜呈暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)。

教師講解：電鏡下的成像原理是：分子質(zhì)量大呈暗色，分子質(zhì)量小呈亮色。蛋白質(zhì)分子是大分子，而磷脂分子相對分子質(zhì)量較小，所以羅伯特森據(jù)此預(yù)測細(xì)胞膜的暗—亮—暗結(jié)構(gòu)就應(yīng)該對應(yīng)的是蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，并且羅伯特森認(rèn)為細(xì)胞膜就是這樣的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。

學(xué)生：根據(jù)上一節(jié)課學(xué)的質(zhì)壁分離現(xiàn)象，細(xì)胞膜應(yīng)該有一定的伸縮性，所以我覺得羅伯特森的觀點在當(dāng)時可能是被認(rèn)可的，但那是由于當(dāng)時的技術(shù)發(fā)展不到位，有局限性?，F(xiàn)在，我們的科技已經(jīng)非常發(fā)達，我們很清楚地知道細(xì)胞膜不應(yīng)該是靜止的。

教師評價：非常好！我們同學(xué)已經(jīng)學(xué)會了舉一反三，掌聲鼓勵一下?。▽W(xué)生響起熱烈的掌聲）那么看來，羅伯特森的觀點不被大家認(rèn)可。也確實如我們同學(xué)所想，后來隨著技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家重新認(rèn)識了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)并不是均勻分布在細(xì)胞膜兩側(cè)，而是有三種排列方式:有的蛋白質(zhì)鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入其中，有的貫穿整個磷脂雙分子層。

（四）流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容

課件展示：人鼠細(xì)胞融合實驗

師生共同合作，一起總結(jié)出生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。