某版本高中生物教材“生物膜的流动镶嵌模型”一节中，“对生物膜结构的探索历程”部分的内容如下： 生物膜结构的探索历程(部分) 19世纪末，欧文顿(E．Overton)曾用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次的实验．发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：凡是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。于是他提出：膜是由脂质组成的。 20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。1925年，两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气一水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞膜表面积的2倍。他们由此得出结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。 思考与讨论： 1．最初认识到细胞膜是由脂质组成的是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定 2．在推理分析得出结论后，还有必要对膜成分进行提取、分离和鉴定吗 3．磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，磷酸“头”都是亲水的，脂肪酸“尾”都是疏水的。请运用相关化学知识，解释为什么为磷脂在空气一水界面上铺展成单分子层，而科学家如何从这一现象推导出“脂质在细胞膜中排列为连续的两层”这一结论。 要求： (1)确定该教学内容的教学重点和难点(10分)。 (2)设计上述内容的教学过程(20分)。
(1)教学重点：细胞膜的化学组成和结构。 教学难点：通过对细胞膜化学组成和结构的探索历程，理解细胞膜结构与功能相适应的观点以及体验科学探索的严谨性。 (2)教学过程： 复习导人．引入兴趣： 师：大家上节课做实验都非常认真，实验结果也很不错。请同学们回忆上节课做的质壁分离实验现象。想一下，为什么植物细胞会发生质壁分离 生：因为生物膜具有半透性、弹性…… 师：那么同学们知不知道生物膜为什么具有以上的特性，细胞膜对物质的选择性吸收是否与其特定的结构相关 细胞膜结构是怎样的呢 学生思考、讨论、回答：生物膜中有一些分子物质能控制物质进出。 (进入探索生物膜结构历史博物馆，讲授新课) 师：大家讨论非常热烈，那么接下来让我们通过参观生物膜的结构历史博物馆来验证刚刚所回答的问题结果是否符合现实。 (随着历史的步伐走，教师带学生走进了博物馆1号。) 【博物馆展区1号欧文顿实验】 展板1内容：1895年，欧文顿选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的研究。发现凡是可溶于脂质的物质．比不溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜。 问题1：根据欧文顿所观察到的实验现象，你们能得出什么样的结论 问题2：科学家得出的结论，是根据现象的推理还是通过对膜成分的提取和鉴定的 首先由负责的小组，向大家介绍欧文顿的实验内容，接着再按照问题1、2的顺序想通问题，学生自主思考讨论回答上述问题，教师在一旁指导。 再到博物馆展区2号时，教师：既然我们是根据现象作出假设，接下来就是对假设进行验证。 【博物馆展区2号红细胞膜的提取实验】 展板2内容：20世纪初。科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。 问题1：你能推测出什么结论 问题2：请家回忆一下以前提出动物细胞膜的实验。思考为什么要用红细胞来进行分析膜的成分 方法与前面的一样。 学生参观完展区2后．教师：现在我们知道红细胞膜的组成，但其这些物质到底是怎么在膜上排列还是不清楚．我的科学探究还没有结束，接下来让我们到下一个展区参观。 【博物馆展区3号高特和伦德实验】 展板3内容：1925年．两位荷兰科学家高特和伦德做了丙酮提取红细胞膜脂质实验：将提取出的脂质在空气一水界面上铺成单分子层，测得其分子所占面积相当于所用的红细胞表面积的2倍。 问题1：你能推测出什么结论 (细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层) 提示：生物膜中的脂质，后来确定为磷脂(展示磷脂分子的结构特点，指出磷脂分子亲水性头部和疏水性尾部)现在请大家运用相关的化学知识，解释为什么磷脂在空气一水界面上铺展成单分子层，而科学家如何从这一现象推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论。 (方法与前面一样) 参观完展区3后，教师进行点评和小结：从上面的三个实验，我们可以看到膜的成分和结构的初步阐明是通过“提出假设”后进行实验验证的。但提出假设不是随便猜想的，而是根据实验现象和有关知识提出的，同时还需要严谨的推理和大胆的想象。 (答案合理即可)
