摘要：“生物膜的流動鑲嵌模型"是特別好的科學史教學素材，但在教學中須要深刻理解和剖析“暗-亮一暗”圖像的含意細胞膜流動性，深層次地剖析生物膜流動性的動因、蛋白質(zhì)與磷脂雙分子層的關(guān)系以及磷脂單分子層與水界面的互相作用，能夠使知識教學更科學、思維更嚴密，更有利于中學生科學素質(zhì)的薰陶和培養(yǎng)。
關(guān)鍵詞：生物膜流動鑲嵌暗-亮一暗分子排布
“生物膜的流動鑲嵌模型"是人教版《生物選修1分子與細胞》第4章第2節(jié)的教學內(nèi)容，特別適宜中學生作為研究者進行探究。對中學生養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W心態(tài)、培養(yǎng)科學思維、感悟科學的發(fā)展過程、理解科學發(fā)展與技術(shù)的關(guān)系等十分有幫助，是一個良好的科學史教學素材。但是，在實際教學過程中發(fā)覺部份知識的理解和教學處理值得商榷。
1生物膜流動性的動因
多數(shù)班主任運用例如變形蟲的變型運動等作為說明生物膜流動性的實例，利用人、鼠細胞融合實驗等作為流動的證據(jù)，得出構(gòu)成生物膜的蛋白質(zhì)和磷脂分子都是可以運動的，從而得出“生物膜具有一定的流動性”的推論。這么教學處理有理有據(jù)，有利于中學生順理成章地得出科學推論。但是，筆者覺得，僅此理解細胞膜流動性的誘因尚欠缺深度，并未觸碰流動性的根本緣由.分子運動理論的基本觀點表明：分子處于永不停歇的.無規(guī)則的熱運動之中。細胞膜中膜脂的側(cè)向擴散、旋轉(zhuǎn)運動、伸縮運動、翻轉(zhuǎn)擴散、左右擺動、旋轉(zhuǎn)異構(gòu)運動和膜蛋白的隨機聯(lián)通、定向聯(lián)通、局部擴散正是分子運動的具體方式，人、鼠細胞融合實驗中螢光標記物混勾所需時間隨氣溫而變，雖然是分子運動受濕度影響所致。點明細胞膜流動性的本質(zhì)屬性，除了能使中學生更好地理解上述實驗，增強對知識的接受度，也將中學生對科學的探兗引向了更深層次，對事物的認識更趨向本質(zhì)化。
2蛋白質(zhì)鑲嵌狀況的剖析
關(guān)于“生物膜的流動鑲嵌模型”要點，小學教材敘述為：“蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部份或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的縱貫整個磷脂雙分子層。部份班主任在教學中尤其指出了膜蛋白分子存在的第2種可能。事實果真如此嗎？按照蛋白質(zhì)的分子組成特性，蛋白質(zhì)的每個亞基均起碼有一個游離胺基和羰基，而游離的甲基和羥基都是極性的，加上成百上千的R基中必然存在的一些極性官能團，蛋白質(zhì)分子的極性是必然的。按照相像相溶的物理原理，極性的蛋白質(zhì)分子完全埋在非極性脂單層內(nèi)部的狀態(tài)是不可能穩(wěn)定的，在自然狀態(tài)下不可能長時間存在。“無論是整合蛋白還是周邊蛋白，起碼要有一端漏出膜表面，沒有蛋白質(zhì)分子完全埋在脂單層內(nèi)部"。在教學中，班主任可以引導中學生思索，運用已有知識做出自己的判定，以修正模型，但不能刻意加強片面信息而形成欺騙。
3“暗-亮-暗"圖象的剖析
在生物膜的發(fā)覺史教學中，必然會提到J.D.在電鏡下觀察到的“暗-亮-暗”三明治式圖象。班主任在剖析此圖象時大多做出這樣的提示：電鏡下密度高的區(qū)城發(fā)暗，密度低的區(qū)城泛白；蛋白質(zhì)的密度顯著低于脂類。據(jù)此，引導（"欺騙"）出.D.的“蛋白質(zhì)-脂類-蛋白質(zhì)"單位膜模型。
學習生物膜的流動鑲嵌模型后，悉心且擅于思索的中學生會對此提出疑義：蛋白質(zhì)既然可以鑲嵌在磷脂雙分子層中，且蛋白質(zhì)的密度顯著低于脂類，這么，電鏡下的細胞膜就應當可以是明帶中鑲嵌暗區(qū)，而非“暗-亮-暗"式圖象。
J.D.在電鏡下觀察到的現(xiàn)象實際上是經(jīng)過鋨酸染色處理的結(jié)果。鋨酸染色法是神經(jīng)科學研究中常拿來固定脂類的一種方式。因為髓鞘的主要成份是脂類，所以常常用于髓神經(jīng)纖維的染色。事實上，構(gòu)成髓鞘的施旺氏細胞膜蛋白成份很少，幾乎就是磷脂雙分子層。“后來有實驗表明，人工糖類雙分子層雖然不附著蛋白質(zhì)，在電鏡下也呈現(xiàn)為“暗-亮-暗”三層式結(jié)構(gòu)，這說明雙層膜在電鏡下顯示出的2條明線是蛋白質(zhì)和脂類親水端經(jīng)鋨酸染色后所呈現(xiàn)出的圖象"，甚至明線就是磷脂的親水性腦部。相當部份的師生和.D.同樣犯了一個輕率的錯誤。
事實上，電鏡下顯示出的疏密取決于其密度大小，經(jīng)鋨酸染色后呈現(xiàn)暗區(qū)主要是因重金屬鋨酸本身的青州度所致，而非蛋白質(zhì)。鋨酸作為無機染色劑主要作用于磷脂的極性背部，面磷脂的極性背部集聚在膜的外側(cè)，因此在電鏡下呈現(xiàn)2條明線，使得生物膜顯示出了“暗-亮-暗"的披薩式圖象。蛋白質(zhì)的密度雖低于磷脂，但在銀酸的新泰度對比下則完全可以忽視不計。
4磷脂單分子層在空氣-水界面上的排布
經(jīng)過班主任的引導和中學生的積極思索，按照相像相溶原理，中學生順利擺放出了磷脂單分子層在空氣-水界面上排布的模型。但是，有班主任發(fā)覺中學生提出了如右圖的3種可能，究竟哪一種是正確的？又該怎么處置？
剖析：這3種可能擺法的差別在于磷脂分子極性頸部與水相溶的程度。隨著磷脂分子的種類不同，磷脂分子的極性腹部也存在著很大的差別：有的官能團復雜、龐大，有的官能團非常簡單，很小，因而磷脂分子背部的極性也是各不相同的，與水的親和力也就必然存在著差別。在空氣-水的界而上完全有可能部份與水結(jié)合度大些，部份小些，因而呈現(xiàn)出多種不同的狀況，但有一點是肯定的——至少有一部份是與水相接觸的。
模型是人們按照某種目的（須要），捉住事物原型的本質(zhì)特點，對原型進行具象、簡化、純化或理想化所得，展現(xiàn)其本質(zhì)屬性。中學生擺出的磷脂分子的模型，把簡單或復雜的磷脂分子極性背部統(tǒng)一用小圓圈表示，怎么能分辨出其內(nèi)部的細微差別？因而，中學生的3種擺法都可以看作是合理的。倘若真有中學生提出這樣的疑惑，只需略作說明即可，以免造成教學重點的轉(zhuǎn)移。
科學史教學中須要關(guān)注知識的科學性，關(guān)注思維的嚴密性，更須要關(guān)注科學的心態(tài)。中學生的科學心態(tài)是在班主任的薰陶下逐步培養(yǎng)上去的，因而班主任更須要有嚴謹?shù)目茖W心態(tài)。當教學中碰到問題或問題沒有得到科學的解釋之前，不求甚解或輕率地給以解釋是不合適的，其悲觀影響也是深遠的。教學過程本身就是班主任不斷學習成長的過程，不怕碰到困難細胞膜流動性，就怕碰到問題時不能用科學的心態(tài)去面對。
囡波灣生物