“生物膜的流動鑲嵌模型”課例研究

譚 悅

（重慶市長壽中學，重慶）

生物膜的流動鑲嵌模型的發現是漫長的生命科學史中一顆璀璨耀眼的明珠，是19世紀至20世紀生物學家們在堅持不懈的追求和探索中通過巧妙的構思、嚴謹的科研方法步步追逐到的真理。本節課是必修1第4章第2節的教學內容。學生在學習這部分內容之前，已經掌握了物質跨膜運輸的實例以及細胞膜的化學組成，對于生物膜已經有了初步的認識，并且也會在腦海里產生疑惑:生物膜的化學成分該如何構成它的結構呢？什么樣的結構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，在此之后，第3節學生又會進一步學習物質跨膜運輸的方式，教材的這種編排使本節內容很好地起到了承上啟下的作用。

一、預習為高效課堂打下基礎

教師分發本節課的學案，學生根據導學案提示，閱讀課本，初步了解對生物膜的結構探索歷程中的重要科學家及其研究思路。

二、導課為高效課堂埋下伏筆

教師提問：細胞膜的功能有哪些？

學生活動：努力回憶，積極討論。

師生共同總結：細胞膜的功能包括三個方面：將細胞與外界環境分隔開；控制物質進出細胞；進行細胞間的信息交流。而功能是由相應的結構來決定的，那么細胞膜應該有怎樣的結構呢？

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世紀末歐文頓的物質通透性實驗和20世紀初科學家對哺乳動物成熟紅細胞的膜成分的提取鑒定實驗。

教師提問：請大家仔細觀看，結合前面所學，思考他們的實驗結論是什么。

學生回答：歐文頓的結論是：膜是由脂質組成的；紅細胞的膜成分鑒定實驗得出：膜的主要成分除了脂質還有蛋白質。

教師引導：知道了膜的成分后，科學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）膜靜態結構的建立——脂質分子的排布

課件展示：（1）兩位荷蘭科學家發現單分子層的面積為紅細胞表面積的2倍；（2）認識磷脂分子的結構以及特點。

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）嘗試解釋磷脂在細胞膜上會如何排布呢？

教師將學生分為六人一組的學習小組，合作探討問題1和問題2的答案，并將討論結果展示在每小組的展板上。

學生活動：學生之間針對問題相互討論，作出假設，設計實驗，得出結論。（教師在此過程中巡視、了解學生的思想，給予適當的方法指導。）每一個學習小組推選一位中心發言人展示匯報本組的討論結果。其他小組同學可針對該發言人的講解提出問題或者作出補充。

各個小組同學積極回答問題。

教師總結：剛才大家的發言和補充真是棒極了！科學探究就是這樣一個不斷發現問題、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）膜靜態結構的建立——蛋白質分子的排布

回歸課本，教師引導學生閱讀教材。

課件展示：羅伯特森在電鏡下看到細胞膜呈暗—亮—暗的三層結構。

教師講解：電鏡下的成像原理是：分子質量大呈暗色，分子質量小呈亮色。蛋白質分子是大分子，而磷脂分子相對分子質量較小，所以羅伯特森據此預測細胞膜的暗—亮—暗結構就應該對應的是蛋白質—脂質—蛋白質的結構，并且羅伯特森認為細胞膜就是這樣的靜態結構。

學生：根據上一節課學的質壁分離現象，細胞膜應該有一定的伸縮性，所以我覺得羅伯特森的觀點在當時可能是被認可的，但那是由于當時的技術發展不到位，有局限性。現在，我們的科技已經非常發達，我們很清楚地知道細胞膜不應該是靜止的。

教師評價：非常好！我們同學已經學會了舉一反三，掌聲鼓勵一下！（學生響起熱烈的掌聲）那么看來，羅伯特森的觀點不被大家認可。也確實如我們同學所想，后來隨著技術的發展，科學家重新認識了細胞膜的結構，發現細胞膜上的蛋白質并不是均勻分布在細胞膜兩側，而是有三種排列方式:有的蛋白質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容

課件展示：人鼠細胞融合實驗

師生共同合作，一起總結出生物膜的流動鑲嵌模型的基本內容。