【文章內容簡介】 教學。通過多媒體課件展示磷脂分子的結構圖，講解磷脂分子的結構與特性：一個磷脂分子由頭部和尾部組成，頭部由一分子膽堿、一分子磷酸和一分子甘油組成，尾部由兩個脂肪酸分子構成。頭部由極性分子組成，所以是親水的，尾部是非極性分子，所以是疏水的。所以磷脂分子在水的表面排布時，親水端浸入水中，疏水端浮于水面（學生對分子的極性及相似相容原理不理解，教師可以舉例略作解釋）。該問題的解決主要是為學生探究細胞膜內磷脂分子的排布方式做好準備。學生了解磷脂分子的結構與特性后，教師可以提出新問題，引導學生繼續(xù)探究。我們已經知道了細胞中有2層磷脂分子，也知道了磷脂分子的結構與特性，這兩層磷脂分子在細胞膜中是怎樣排布的呢？有多少種可能的排布方式？請在紙上畫出你認為所有可能的排布方式。建議教師讓三位學生到黑板上去畫，其余學生在紙上畫，以便于檢查和評價學生的結果。一般情況下，學生可以畫出下列四種可能的排布方式：提出問題：同學們，根據你們已有的知識推理，磷脂雙分子層最可能是其中的哪種排布方式呢？說說你的理由。給學生留出充分的討論探究的時間，然后小組代表回答，其余小組補充、評價、修正，最后教師總結并對學生的探究結果給予肯定。（根據學生的討論或回答情況，可以適當提示：細胞膜的內、外兩側是怎樣的環(huán)境？磷脂分子在兩側都是水溶液的環(huán)境中應該以怎樣的狀態(tài)存在呢？）在這個探究活動中，學生利用已有的知識進行科學推理與分析，細胞內外都是水溶液，磷脂分子頭部親水而尾部疏水，所以雙層磷脂分子的頭部朝向細胞膜的兩側，尾部均朝向膜中間，即尾對尾。這種理解屬于深層次理解，達到了知其然更知其所以然。資料四：2O世紀初，科學家將細胞膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，發(fā)現細胞膜不但會被溶解脂質的物質溶解，也會被蛋白酶分解。提出問題：從該實驗你能得出什么結論? 學生對蛋白酶的專一性還不是很了解，可以通過下列問題提示：①初中生物課上我們學習了食物的消化，食物中的蛋白質是在哪里開始化學性消化的？為什么？②胃蛋白酶可以消化淀粉和脂肪嗎？為什么？通過上述問題，學生會很順利地推理出“細胞膜中含有蛋白質”這一結論。此時新問題順勢而出：我們已經知道了細胞膜中的磷脂雙分子層的排布方式，蛋白質在細胞膜中是如何分布的？和磷脂雙分子層位置關系如何？資料五：羅伯特森（）的電鏡實驗（1959年）用超薄切片技術獲得了清晰的細胞膜照片，顯示暗—明—暗三層結構。 nm， nm的較亮層，以及內外表面各為厚約2 nm的較暗層構成。提出問題：你認為該實驗結果說明了什么問題？（可以提示學生，當時羅伯特森用鋨酸處理了實驗材料，蛋白質經鋨酸作用后形成高電子密度的鋨黑，在電鏡下可見。）這個問題學生很容易能回答出來。然后告訴學生，羅伯特森于1959年提出了單位膜模型：連續(xù)的脂質雙分子層組成膜的主體，磷脂的非極性端朝向膜內側，極性端朝向膜外兩側，蛋白質以單層肽鏈的厚度，通過靜電作用與磷脂極性端相結合，從而形成蛋白質—磷脂—蛋白質的三層結構，稱之為單位膜。介紹單位膜模型后，告訴學生單位膜模型有其不足之處。1972年，桑格（）和尼克森（）利用免疫熒光技術、冰凍蝕刻技術的研究結果證明，膜蛋白主要為球形結構。冰凍蝕刻電鏡技術又證明，蛋白質分子不僅在膜的兩側，中間也有。這就推翻了羅伯特森認為的蛋白質只在膜的兩側的觀點。提出問題：根據以前所學知識，你能找出單位膜模型還有什么不足之處嗎？說一說你的理由。讓學生利用已有的知識評價單位膜模型，有利于學生批判性思維能力的提高，并且能很好地讓學生認同科學理論的可修正性，對于情感態(tài)度與價值觀目標的達成起到很好的作用。但是這個問題有一定難度，教師可以提示學生：關于第二點不足，我們再看一看單位膜模型的基本內容，其中提到“蛋白質以單層肽鏈的厚度，通過靜電作用與磷脂極性端相結合”，這樣羅伯特森就把蛋白質和磷脂看作了靜止的結構，同學們想一想，你們認為這個觀點正確嗎？能不能根據我們所學的知識找到反駁的證據？學生可以找到有關證據，如變形蟲的運動，白細胞的吞噬作用等，此時，教師可以通過多媒體展示變形蟲的運動和細胞融合實驗，告訴學生兩個物種的細胞可以在促融劑的作用下融合為一個，這就充分說明了細胞膜不是靜止的。關于細胞融合實驗，既讓學生對細胞膜的流動性有了感性認識，又為后面引導學生進行實驗設計埋下了伏筆。提出問題：20世紀60年代，就有人對單位膜的靜態(tài)觀點提出異議。后來，科學家的繼續(xù)研究發(fā)現，細胞膜不是靜止的，而是具有一定的流動性，如果讓你們設計一種實驗方法，去研究這個問題，你認為實驗該如何進行？由于學生對實驗設計比較陌生，所以采用問題引導式進行教學，讓學生一步步走向成功，體驗成功的樂趣。①膜的流動性，從微觀上是如何體現的？②觀察到什么現象才能說明細胞膜上的蛋白質分子是運動的？③不做任何處理的細胞，其膜蛋白分子的運動直接在顯微鏡下觀察可以嗎？④染色時要注意什么問題？染料應該有什么特點？⑤應該怎樣對細胞進行染色？⑥細胞那么小？可能一半染一種顏色，另一半染其他顏色嗎？怎樣能得到兩個半球不一樣顏色的細胞？ 以上問題，采用臺階遞進式提出，引導學生步步深入，在這個過程中學生思維能力和實驗探究能力的提高是必然的。然后出示資料六，告訴學生，科學家和我們想的是一樣的。讓學生體驗成功的快樂。資料六：Larry Frye等的人、鼠細胞融合實驗（1970年）利用免疫熒光染色技術，將人和鼠的細胞膜用不同的熒光抗體染料標記后，讓兩種細胞融合，雜交細胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，37℃條件下培養(yǎng)40分鐘，發(fā)現兩種熒光抗體均勻分布。1℃條件下培養(yǎng)40分鐘，發(fā)現細胞的兩極顏色未改變，只是在融合的部位有部分顏色混合。提出問題：該實驗結果說明了什么問題？學生通過思考很容易得出結論：細胞膜不是靜止的。而是具有一定的流動性，并且流動性的強弱和溫度有關。此時，很自然地告訴學生，1972年，桑格和尼克森通過觀察和實驗，并在繼承前人研究成果的基礎上，提出了生物膜分子模型，即流動鑲嵌模型，并被人們所接受。經歷了前面的探究過程，學生接受流動鑲嵌模型是水到渠成的。流動鑲嵌模型的具體內容：①磷脂雙分子層是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側，疏水性的尾部相對朝向內側； ②蛋白質分子鑲嵌、貫穿或覆蓋在磷脂雙分子層上； ③在細胞膜的外側，有糖蛋白構成的糖被；④磷脂分子和大多數的蛋白質是可以運動的，體現了膜的流動性。提出問題：生物膜的流動鑲嵌模型是不是就完美無缺了呢？請說說你的看法。以小組討論的形式進行課堂活動，讓學生對流動鑲嵌模型進行客觀地評價。有利于學生批判性思維能力的發(fā)展，并且促進學生認同科學結論的可修正性與發(fā)展性，順利達成情感態(tài)度與價值觀目標。通過這個過程，學生普遍認識到生物膜的流動鑲嵌模型不是完美無缺的，隨著實驗技術的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，對膜的研究將更加細致入微，流動鑲嵌模型將會得到進一步的完善。根據學生的情況，教師還可以介紹Wallach于1975年提出的晶格鑲嵌模型以及Jain和White于1977年提出的板塊鑲嵌模型，其目的是讓學生充分認識到科學理論的發(fā)展性，從情感態(tài)度與價值觀方面更好地達成教學目標。再提出問題：縱觀整個生物膜模型的研究過程，從科學研究的角度看，你受到了哪些