2018版高中生物 第四章 細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出 第2節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型學(xué)案 新人教版必修1

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1、 第2節(jié)　生物膜的流動鑲嵌模型 1．了解生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程和方法。 2．簡述生物膜的流動鑲嵌模型的內(nèi)容。(重點(diǎn)) 3．生物膜結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的應(yīng)用分析。(難點(diǎn)) 對 生 物 膜 結(jié) 構(gòu) 的 探 索 歷 程 探索歷程 探索內(nèi)容 推論或假說 19世紀(jì)末歐文頓 對植物細(xì)胞進(jìn)行通透性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜 膜是由脂質(zhì)組成的 20世紀(jì)初 對哺乳動物紅細(xì)胞的細(xì)胞膜進(jìn)行化學(xué)分析 膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì) 1925年荷蘭科學(xué)家 從紅細(xì)胞中提取的脂質(zhì)鋪成單分子層，其面積是紅細(xì)胞表面積的兩倍 膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層 1959年羅

2、伯特森 電子顯微鏡下看到細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu) 所有的生物膜都由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu) 1970年 發(fā)綠色熒光的染料標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和發(fā)紅色熒光的染料標(biāo)記的人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn) 細(xì)胞膜具有流動性 1972年桑格和尼克森 新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù) 提出為大多數(shù)人所接受的流動鑲嵌模型 [合作探討] 探討1：仔細(xì)觀察教材P66[思考與討論]中磷脂分子圖示，思考并討論下列問題： (1)磷脂分子含有哪些元素？ 提示：C、H、O、N、P。 (2)磷脂分子具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？ 提示：磷脂分子是由磷酸組成的親水的“頭”部和甘油、脂肪酸組成的疏水的“尾”部所

3、構(gòu)成。 (3)結(jié)合磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，試以示意圖的形式畫出多個磷脂分子在水—空氣界面的排布狀態(tài)和在細(xì)胞膜上的排布狀態(tài)，并分析其原因。 提示： 分析：①水—空氣界面：因?yàn)榱字肿拥摹邦^部”親水，“尾部”疏水，所以在水—空氣界面上磷脂分子“頭部”向下與水面接觸，“尾部”則朝向空氣一面。 ②細(xì)胞膜上：因細(xì)胞膜內(nèi)外均為水環(huán)境，依據(jù)磷脂分子“頭部”親水，“尾部”疏水的特點(diǎn)，故呈現(xiàn)如上圖所示狀態(tài)。 探討2：結(jié)合教材P67圖4－5，思考討論下列問題： (1)人、鼠細(xì)胞膜蛋白最終均勻分布說明什么問題？ 提示：膜蛋白是運(yùn)動的，即膜具有一定流動性。 (2)若適當(dāng)降低溫度，膜蛋白最終均勻分布的時(shí)

4、間會延長，由此說明什么？ 提示：溫度能影響膜的流動性。 探討3：結(jié)合你所學(xué)習(xí)的知識，思考哪些實(shí)例還能說明膜具有流動性？ 提示：變形蟲的運(yùn)動、分泌蛋白由轉(zhuǎn)運(yùn)小泡的轉(zhuǎn)運(yùn)和分泌小泡的分泌、質(zhì)壁分離過程中原生質(zhì)層的收縮。 探討4：若把表面積相同的線粒體、高爾基體、液泡的膜結(jié)構(gòu)中的磷脂分子提取出來，將其在空氣——水面上鋪成單分子層，測得水面上磷脂單分子層的表面積最大的應(yīng)是哪個細(xì)胞器？ 提示：線粒體。 [思維升華] 1．構(gòu)成生物膜的磷脂分子分析 (1)結(jié)構(gòu)：由磷酸、甘油和脂肪酸構(gòu)成，其中磷酸作為親水性的“頭部”、脂肪酸作為疏水性的“尾部”。 (2)排列方式：“尾部”相對、“頭部”朝外構(gòu)成

5、磷脂雙分子層(如圖)，作為生物膜的支架。磷脂分子的這種排列方式符合生物膜兩側(cè)均為水環(huán)境的事實(shí)。 2．人鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)分析 (3)結(jié)論：細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)是運(yùn)動的，膜具有一定的流動性 3．溫度、膜流動性與細(xì)胞生命活動的關(guān)系 (1)溫度高時(shí)，膜流動性大，有利于生命活動的進(jìn)行，但溫度過高，膜的流動性過大，甚至破壞了膜的結(jié)構(gòu)，反而不利于生命活動的正常進(jìn)行。 (2)溫度低時(shí)，膜的流動性下降，膜的運(yùn)輸功能下降或完全喪失。 1．科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，脂溶性物質(zhì)能夠優(yōu)先通過細(xì)胞膜，并且細(xì)胞膜會被溶解脂質(zhì)的溶劑溶解，也會被蛋白酶分解，這些事實(shí)說明了組成細(xì)胞膜的物質(zhì)中有(　　) A．糖類和脂

6、質(zhì)　　　　 B．糖類和蛋白質(zhì) C．蛋白質(zhì)和脂質(zhì) D．蛋白質(zhì)和核酸 【解析】　根據(jù)“相似相溶”原理以及酶具有專一性的特性，可以得知細(xì)胞膜中含有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。 【答案】　C 2．下列關(guān)于生物膜結(jié)構(gòu)探索歷程的說法中，不正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：19040160】 A．最初通過對現(xiàn)象的推理分析得出細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的 B．三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為生物膜為靜態(tài)的結(jié)構(gòu) C．流動鑲嵌模型認(rèn)為構(gòu)成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn)動的 D．三層結(jié)構(gòu)模型和流動鑲嵌模型都認(rèn)為蛋白質(zhì)分子在膜中的分布是不均勻的 【解析】　三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為生物膜結(jié)構(gòu)由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，認(rèn)為蛋白

7、質(zhì)是均勻的、固定的。 【答案】　D 生 物 膜 的 流 動 鑲 嵌 模 型 1．生物膜的結(jié)構(gòu)組成 ①磷脂雙分子層，②蛋白質(zhì)分子，③糖蛋白。 2．圖中②的分布形式 (1)有的鑲在[①]磷脂雙分子層的表面。 (2)有的部分或全部嵌入①中。 (3)有的貫穿于整個①中。 3．有關(guān)生物膜的結(jié)構(gòu)或功能特點(diǎn) (1)基本支架：[①]磷脂雙分子層。 (2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一定的流動性。 (3)功能特性：選擇透過性。此特性與圖中的①②有關(guān)。(填數(shù)字代號) (4)③分布于細(xì)胞膜的外表面，具有保護(hù)、潤滑和識別作用。 [合作探討] 探討1：根據(jù)桑格和尼克森構(gòu)建的流動鑲嵌模型，

8、思考它是對稱模型嗎？為什么？如何判斷細(xì)胞膜的外側(cè)和內(nèi)側(cè)？ 提示：不對稱。因?yàn)闃?gòu)成生物膜的蛋白質(zhì)分子的分布不均勻。根據(jù)糖蛋白的分布情況，有糖蛋白的一側(cè)為膜的外側(cè)，無則為膜內(nèi)側(cè)。 探討2：實(shí)驗(yàn)表明，將兩種不同的海綿動物的細(xì)胞分散成單個的細(xì)胞，然后將這些細(xì)胞摻在一起混合培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)只有同種的細(xì)胞才能結(jié)合，在這里起識別作用的是細(xì)胞膜上的何種物質(zhì)？ 提示：糖蛋白。 探討3：細(xì)胞膜的流動性和選擇透過性有什么關(guān)系？ 提示：流動性是選擇透過性的基礎(chǔ)，只有膜具有流動性，才能表現(xiàn)出選擇透過性。 [思維升華] 1．生物膜的流動鑲嵌模型 (1)細(xì)胞膜中的脂質(zhì)除磷脂外，還有一些糖脂和膽固醇。 (2)

9、糖脂和糖蛋白都分布于細(xì)胞膜的外表面。 (3)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)分子并不是均勻分布的，而是呈不對稱性分布。 2．生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——具有一定的流動性 (1)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：構(gòu)成膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是運(yùn)動的。 (2)實(shí)例證明：質(zhì)壁分離與復(fù)原、變形蟲運(yùn)動、胞吞和胞吐、白細(xì)胞的吞噬作用等。 (3)膜的流動性受溫度影響，在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度升高，膜的流動性加快。 3．細(xì)胞膜的運(yùn)動性、結(jié)構(gòu)和流動性和功能的選擇透過性相互關(guān)系 1．下列最能正確表示細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)的是(　　) A　　　　　B　　　　　C　　　　　D 【解析】　細(xì)胞膜的基本骨架是磷脂雙分子層，頭部是親水的，朝向細(xì)胞內(nèi)

10、外。蛋白質(zhì)覆蓋、鑲嵌或貫穿其中，細(xì)胞膜外側(cè)有識別作用的糖蛋白。A、B圖磷脂分子頭部排列錯，無糖蛋白，故A、B錯。D圖細(xì)胞膜內(nèi)外都有糖蛋白，故D錯。 【答案】　C 2．下列不符合生物膜的流動鑲嵌模型的說法是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：19040162】 A．磷脂雙分子層是輕油般的流體，具有流動性 B．每個磷脂分子的疏水端都向內(nèi) C．嵌入磷脂雙分子層的蛋白質(zhì)分子大多能運(yùn)動 D．生物膜中的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子之間沒有聯(lián)系，所以才具有流動性 【解析】　生物膜中的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大都能運(yùn)動，這使整個生物膜具有流動性。生物膜是一個整體，它上面的各種分子相互作用、密切聯(lián)系才維持了生物膜的整體性。

11、 【答案】　D 1．以下關(guān)于細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的敘述中不正確的是(　　) A．膜兩側(cè)物質(zhì)分子的排列是不對稱的 B．組成膜的物質(zhì)分子的運(yùn)動使膜具有一定的流動性 C．磷脂具有保護(hù)、潤滑、識別和信息傳遞的作用 D．磷脂排列成雙分子層 【解析】　細(xì)胞膜上的糖蛋白具有保護(hù)、潤滑、識別和信息傳遞的作用，磷脂雙分子層是構(gòu)成細(xì)胞膜的基本支架。 【答案】　C 2．下圖為細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型示意圖，有關(guān)敘述錯誤的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：19040161】 A．a(chǎn)指磷脂分子的尾部，具有疏水性 B．c指磷脂分子的頭部，具有親水性 C．糖蛋白在細(xì)胞膜的內(nèi)外側(cè)均有分布 D．細(xì)胞膜的選擇透過性與

12、b的種類和數(shù)量有關(guān) 【解析】　磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸組成的，其“頭”部(c)是親水端，“尾”部(a)是疏水端。細(xì)胞膜為細(xì)胞的邊界，在細(xì)胞膜的外側(cè)分布著具有識別作用的糖蛋白，而在細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)沒有糖蛋白分布。細(xì)胞膜具有選擇透過性，這與細(xì)胞膜上b的種類和數(shù)量有關(guān)。 【答案】　C 3．關(guān)于細(xì)胞膜流動性的敘述正確的是(　　) A．因?yàn)榱字肿佑蓄^和尾，磷脂分子利用尾部擺動在細(xì)胞膜上運(yùn)動，使細(xì)胞膜具有流動性 B．因?yàn)榈鞍踪|(zhì)分子無尾，不能運(yùn)動，所以它與細(xì)胞膜的流動性無關(guān) C．細(xì)胞膜的流動性是指蛋白質(zhì)載體的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動，與磷脂分子無關(guān) D．細(xì)胞膜流動性與磷脂分子和蛋白質(zhì)分子都有關(guān) 【解析】　磷

13、脂雙分子層構(gòu)成細(xì)胞膜的基本支架，這個支架不是靜止的，具有流動性。構(gòu)成細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)分子大多數(shù)也是可以運(yùn)動的。 【答案】　D 4．如圖表示細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖，請據(jù)圖回答： 【導(dǎo)學(xué)號：19040163】 (1)圖中[B]________的基本組成單位是________。構(gòu)成細(xì)胞膜基本支架的結(jié)構(gòu)是[　　]________。 (2)與細(xì)胞膜的識別功能有關(guān)的結(jié)構(gòu)是[　　]________。 (3)吞噬細(xì)胞吞噬細(xì)菌的過程體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有________性。這是因?yàn)開___________________________________________________________

14、___。 (4)不同細(xì)胞細(xì)胞膜的生理功能不同，主要取決于細(xì)胞膜上的什么結(jié)構(gòu)？________(填寫標(biāo)號)。 (5)細(xì)胞膜的外側(cè)是________(選填“M”或“N”)側(cè)，判斷的依據(jù)是____________________________________________________________。 (6)細(xì)胞膜的這種結(jié)構(gòu)模型被稱為________。 【答案】　(1)蛋白質(zhì)　氨基酸　D　磷脂雙分子層　(2)E　糖蛋白　(3)流動　組成細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)分子和磷脂分子都不是靜止不動的，而是可以運(yùn)動的 (4)B　(5)M　M側(cè)有多糖與蛋白質(zhì)結(jié)合形成的糖蛋白，糖蛋白位于細(xì)胞膜外側(cè)　(6)流動鑲嵌模型 課堂小結(jié)： 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 核心回扣 1.脂溶性物質(zhì)優(yōu)先通過細(xì)胞膜，說明細(xì)胞膜中含有脂質(zhì)。 2.磷脂雙分子層是構(gòu)成生物膜的基本支架。 3.構(gòu)成生物膜的磷脂和蛋白質(zhì)分子大多數(shù)是可以運(yùn)動的。 4.糖蛋白只分布于細(xì)胞膜的外表面，與細(xì)胞識別作用有關(guān)。 5.細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特性是具有一定的流動性，功能特性是具有選擇透過性。 7