問題剖析
本節(jié)問題剖析借助了臺盼藍染色鑒定細(xì)胞死活，班主任演示實驗并投影的療效會比直接展示圖片好好多。實驗結(jié)果表明死細(xì)胞會被染成紅色，而活細(xì)胞不會著色。為何活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？班主任用書的參考答案是：活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性，顏料臺盼藍是細(xì)胞不需要的物質(zhì)，不易通過細(xì)胞膜，因而活細(xì)胞不被染色；死細(xì)胞的細(xì)胞膜喪失控制物質(zhì)進出細(xì)胞的功能，臺盼藍能通過細(xì)胞膜步入細(xì)胞，死細(xì)胞能被染成紅色。
我個人覺得上述答案應(yīng)當(dāng)是中學(xué)生通過學(xué)習(xí)以后給出的，班主任假如在此處將參考答案拋給中學(xué)生，直接解開謎底，中學(xué)生繼續(xù)探究找尋答案的學(xué)習(xí)熱情都會一下子降至冰點。一個問題情景，中學(xué)生才能有所思索但又不能完全解決時，這個問題就是導(dǎo)出的最好問題。此處問題剖析最主要的作用是讓學(xué)生帶著不完全理解去思索：細(xì)胞膜作為細(xì)胞這一系統(tǒng)的邊界，應(yīng)當(dāng)具有哪些功能？
細(xì)胞膜的功能
2.1先講結(jié)構(gòu)？先講功能？
新教材先講細(xì)胞膜的功能，從中學(xué)生認(rèn)知來說，這樣做是合理的。細(xì)胞膜的功能可以具體化為一些實例，實例對中學(xué)生來說比較直觀、形象。隨即我們引導(dǎo)中學(xué)生剖析功能背后的緣由，就可以很自然地過渡到講結(jié)構(gòu)。
2.2從系統(tǒng)的角度講細(xì)胞膜的功能
細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，才能將細(xì)胞和外界環(huán)境分開。假如沒有細(xì)胞膜，細(xì)胞內(nèi)容物都會和外界融為一體。正是因為細(xì)胞膜的存在細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，才使細(xì)胞從環(huán)境中獨立下來，成為一個相對獨立的系統(tǒng)。
作為一個有序的系統(tǒng)，為了維持下去，細(xì)胞須要從外界獲得物質(zhì)和能量，同時須要排出代謝廢物，這樣細(xì)胞就難免要和環(huán)境之間發(fā)生物質(zhì)交換。細(xì)胞膜才能控制物質(zhì)進出細(xì)胞，如同邊防檢測站一樣，對物質(zhì)進行“檢查”，符合條件的給以放行。
多細(xì)胞生物體作為一個更大的系統(tǒng)由分化的細(xì)胞構(gòu)成，不同類型的細(xì)胞間要互相協(xié)作能夠完成各項生命活動，這就要求不同的細(xì)胞之間要進行“溝通”和“交流”，也就是細(xì)胞間的信息交流。細(xì)胞間信息交流大都與細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)。這兒須要注意，用激素和靶細(xì)胞膜上的受體結(jié)合舉例時，防止用到步入細(xì)胞的激素。
對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探求
3.1從成份到結(jié)構(gòu)
與現(xiàn)行教材不同，新教材處理細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的科學(xué)史時，分成了兩部份。通過“思考與討論”分析得出細(xì)胞膜的成份主要是磷脂和蛋白質(zhì)。之后在了解了細(xì)胞膜成份的基礎(chǔ)上，介紹磷脂和蛋白質(zhì)如何組裝成有序的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。為了表述便捷，我把兩部份合并處理。
3.2細(xì)胞膜探求歷程的邏輯剖析[1]
歐文頓的實驗表明：脂胺類物質(zhì)更容易穿過細(xì)胞膜，據(jù)此提出假說：細(xì)胞膜由脂類構(gòu)成（注意這暫時只是個假說還不是推論）?？茖W(xué)家分離得到純凈的喂奶植物成熟紅細(xì)胞的細(xì)胞膜，物理剖析表明組成細(xì)胞膜的脂類包括磷脂和固醇。歐文頓的假說得到了驗證。
磷脂在細(xì)胞膜中濃度豐富，據(jù)此可以提出問題：磷脂在細(xì)胞膜中是怎樣排列的？讓中學(xué)生了解磷脂是兩性分子（尿酸和磷脂類似也是兩性分子），之后明晰細(xì)胞膜內(nèi)外都是水環(huán)境，進而引導(dǎo)中學(xué)生在理論上推斷細(xì)胞膜中磷脂應(yīng)當(dāng)排成兩層（這是個假說）。戈特和格倫德爾的實驗證明了細(xì)胞膜中磷脂確實是單層排列的。
因為細(xì)胞須要的一些極性分子和離子可以快速通過細(xì)胞膜（脂類不容許極性分子和離子快速通過），丹尼利等還發(fā)覺細(xì)胞膜的表面張力大于油水界面的表面張力，那些都表明細(xì)胞膜不僅僅是由脂類構(gòu)成。到了20世紀(jì)30年代，科學(xué)家早已確定細(xì)胞膜中存在蛋白質(zhì)，而且極少有人思索蛋白質(zhì)在磷脂雙分子層上是怎樣分布的。1935年丹尼利等按照油脂滴吸附蛋白質(zhì)后也會表現(xiàn)出表面張力增加，這和細(xì)胞膜的情況一致，據(jù)此提出假說（類比推理）：細(xì)胞膜是由單層脂類分子及內(nèi)外表面附著的蛋白質(zhì)所構(gòu)成（披薩模型）。但這個模型缺少必要的細(xì)節(jié)。
披薩模型隨即又有新的內(nèi)容添加，但基本都是披薩模型的變式，其中影響比較大的是羅伯特森的“單位膜”模型。1959年羅伯特森的電鏡觀察結(jié)果支持披薩模型，羅伯特森依據(jù)觀察結(jié)果以及別人的研究，將松餅?zāi)Ｐ脱a充了一些細(xì)節(jié)（主要是蛋白質(zhì)怎樣和脂類結(jié)合的細(xì)節(jié)），更改為單位膜模型，而且將模型處理成靜態(tài)的。靜態(tài)模型很快就面臨挑戰(zhàn)，它不能解釋一系列有關(guān)細(xì)胞生長、分裂以及變形蟲運動等問題?？茖W(xué)家通過冰凍刻蝕技術(shù)也發(fā)覺，蛋白質(zhì)并不是鋪在磷脂雙分子層的外側(cè)，有些蛋白質(zhì)會嵌入甚至貫串磷脂雙分子層。同時，螢光標(biāo)記的人鼠細(xì)胞融合實驗表明：細(xì)胞膜是動態(tài)的。按照一系列實驗結(jié)果，科學(xué)家又提出了新的假說——流動鑲嵌結(jié)構(gòu)模型，該模型就能較好解釋已觀察到的實驗現(xiàn)象。
3.3科學(xué)史中的一個細(xì)節(jié)
悉心讀者會發(fā)覺細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，20世紀(jì)初科學(xué)家分離得到純凈的細(xì)胞膜后進行物理剖析?，F(xiàn)行教材得到的結(jié)果是：膜主要由脂類和蛋白質(zhì)構(gòu)成；新教材是：膜脂主要由磷脂和血脂構(gòu)成。
通常覺得科學(xué)家在1930年左右普遍接受了紅細(xì)胞膜中富含大量蛋白質(zhì)，新教材的寫法更符合科學(xué)發(fā)覺的歷史。并且此處我們可能會有這樣的疑惑：既然科學(xué)家分離得到了純凈的細(xì)胞膜，但是細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)濃度巨大，為何初期科學(xué)家卻沒有注意到呢？說實話，這個問題我不曉得，手頭的資料也不能解決這個問題。
我猜想一下，可能當(dāng)時制備細(xì)胞膜的方式會造成膜蛋白開裂，最終保留的膜蛋白就極少，物理剖析時容易被忽視。我們從1925年兩位英國科學(xué)家的實驗中可以聽到[2]，她們的估算構(gòu)建在不考慮蛋白質(zhì)搶占細(xì)胞膜表面積的基礎(chǔ)上。到了1932年，Erik的研究表明：紅細(xì)胞膜中脂類的濃度（20%）是蛋白質(zhì)濃度（4%）的約5倍[3]，現(xiàn)代剖析得出的蛋白質(zhì)濃度遠比這一值要高。
提出假說
每次講這個內(nèi)容，我都跟中學(xué)生指出假說的合理智。假說不能陡然臆測，科學(xué)的假說要構(gòu)建在已知事實和觀察現(xiàn)象的基礎(chǔ)之上，說白了，假說的提出要有以一定的已知信息作為根據(jù)。
在教學(xué)中，可以在細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)（成份）探求歷程中，引導(dǎo)中學(xué)生剖析科學(xué)家怎樣依據(jù)觀察和實驗結(jié)果提出合理的假說。而且讓中學(xué)生明晰假說須要進一步的實驗進行檢驗。假如假說與進一步的實驗結(jié)果不符，就須要修正甚至是放棄原先的假說。我們同時會看見雖然羅伯特森的觀察結(jié)果支持單位膜模型，并且這并不能保證假說就是合理的，一個假說常常須要得到一系列實驗觀察的支撐，能夠為人們普遍接受。
流動鑲嵌結(jié)構(gòu)模型
5.1膜的流動性對物質(zhì)運輸?shù)忍貏e重要
這句話是新教材新加的，加的好，得點贊。
物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運彰顯了膜的選擇透過性，但也須要依賴膜的流動性能夠完成。一般覺得簡單擴散（自由擴散）時，被運輸?shù)奈镔|(zhì)要先溶化在磷脂雙分子層中，之后實現(xiàn)跨膜轉(zhuǎn)運，其中磷脂分子的運動是必不可少的。載體介導(dǎo)的協(xié)助擴散或主動運輸要求載體構(gòu)型的改變能夠?qū)崿F(xiàn)跨膜轉(zhuǎn)運。通道一般是門控的，通過通道的開關(guān)來實現(xiàn)或暫停物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運。
5.2糖被的敘述更確切
現(xiàn)行教材對糖被的敘述容易讓人形成誤會，新教材明晰了糖被就是細(xì)胞膜外表面的脂類分子。細(xì)胞表面的脂類分子可與膜上的蛋白質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生糖蛋白，也可與膜上的脂類結(jié)合產(chǎn)生糖脂。
這兒額外說兩點：第一，糖被中的糖一般是單糖。第二，此處指出細(xì)胞膜上脂類的不對稱分布即可，部份教輔指出細(xì)胞器中沒有糖蛋白，雖然，糖蛋白并除了僅存在于細(xì)胞膜上，也存在細(xì)胞器膜上，不過此時糖蛋白的朝向是細(xì)胞器內(nèi)部。關(guān)于這個問題，下一次讀書再議。
建構(gòu)概念，發(fā)展素質(zhì)
本節(jié)須要建構(gòu)的概念是：“細(xì)胞都由質(zhì)膜包裹，質(zhì)膜將細(xì)胞與其生活環(huán)境分開，能控制物質(zhì)進出，并參與細(xì)胞間的信息交流”。服務(wù)于這一概念建構(gòu)，教材還安排了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容，讓中學(xué)生明晰：細(xì)胞膜主要由脂類和蛋白質(zhì)組成，再者還富含少量脂類。細(xì)胞膜的磷脂雙分子層是膜的基本支架，具有流動性。蛋白質(zhì)分子鑲嵌在磷脂雙分子層上，其中大多數(shù)蛋白質(zhì)分子才能運動。
細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能是相適應(yīng)的。磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架，磷脂分子的兩性特征造成磷脂雙分子層能將細(xì)胞內(nèi)外分開，并保證細(xì)胞內(nèi)外都是以水為基礎(chǔ)的液體環(huán)境，同時還賦于細(xì)胞相對于環(huán)境的獨立性，使細(xì)胞成為一個相對獨立的系統(tǒng)。細(xì)胞膜才能控制物質(zhì)進出細(xì)胞，這與細(xì)胞膜具有一定的流動性密切相關(guān)，構(gòu)成膜的磷脂分子的運動容許非極性和弱極性分子通過，膜轉(zhuǎn)運蛋白的構(gòu)型改變則保證了細(xì)胞須要的離子和極性分子也可以步入細(xì)胞。細(xì)胞膜表面的糖被則與細(xì)胞間進行信息關(guān)系密切。
本節(jié)安排了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)（成份）相關(guān)的科學(xué)史，中學(xué)生須要理清其中的脈絡(luò)線索，就能理解看似散亂的科學(xué)史實之間的邏輯聯(lián)系。假說在科學(xué)發(fā)覺過程中具有重要作用，教材通過設(shè)置“提出假說”的欄目，讓中學(xué)生明晰假說的提出要根據(jù)一定的已知事實。這部份科學(xué)史中還蘊藏了豐富的科學(xué)方法和技術(shù)，彰顯了科學(xué)探究須要探求精神、科學(xué)思維和技術(shù)手段的結(jié)合，科學(xué)理論的產(chǎn)生是一個坎坷的過程。細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)研究過程中，科學(xué)家還普遍采用了模型研究的方式，本節(jié)前面還安排了“利用廢舊物品制做生物膜模型”的活動讓中學(xué)生感受和落實。
【參考文獻】
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[2]E.,F.:Onofontheoftheblood.Theof,41(4):439–43.
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