2018-2019學(xué)年高中生物 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(dòng)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(dòng)鑲嵌模型 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)概覽(教師用書獨(dú)具) 1.了解生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程和方法。 2.簡(jiǎn)述生物膜的流動(dòng)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)) [自 主 預(yù) 習(xí)·探 新 知] 一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程 時(shí)間 科學(xué)家或?qū)嶒?yàn) 結(jié)論 19世紀(jì)末 歐文頓 膜是由脂質(zhì)組成的 20世紀(jì)初 膜的分離實(shí)驗(yàn) 膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì) 1925年 脂質(zhì)的提取實(shí)驗(yàn) 細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層 1959年 羅伯特森 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 1970年 熒光標(biāo)記的小

2、鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn) 細(xì)胞膜具有流動(dòng)性 1972年 桑格和尼克森 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型 二、生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型 1．化學(xué)組成：主要是磷脂和蛋白質(zhì)。 2．結(jié)構(gòu)模型 (1)圖中① (2)圖中② (3)圖中③ 3．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有一定的流動(dòng)性。 4．生物膜的功能特性 生物膜的結(jié)構(gòu)決定了生物膜的功能特性：選擇透過性。 [基礎(chǔ)自測(cè)] 1．判斷對(duì)錯(cuò) (1)細(xì)胞膜的組成成分只有磷脂和蛋白質(zhì)。(　　) (2)生物膜具有流動(dòng)性是由于磷脂分子可以運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)了膜上的蛋白質(zhì)運(yùn)動(dòng)。(　　) (3)細(xì)胞膜上的糖類都和蛋白質(zhì)結(jié)合形成了具有識(shí)別作用的糖蛋白。(　　) (4)

3、羅伯特森提出的“三明治模型”的一大缺點(diǎn)就是認(rèn)為膜是靜止不動(dòng)的。(　　) (5)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步在生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型建立過程中發(fā)揮了重要作用。(　　) 提示：(1)×　細(xì)胞膜的成分中含有少量的糖類。 (2)×　蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)并不是磷脂分子運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)的。 (3)×　有些糖類和脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂。 (4)√　(5)√ 2．科學(xué)家將細(xì)胞膜中的磷脂成分提取出來，并將它在“空氣－水”界面上鋪成單分子層，發(fā)現(xiàn)這個(gè)單分子層的表面積相當(dāng)于原細(xì)胞膜表面積的兩倍。這說明磷脂分子在細(xì)胞膜上的分布狀況是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92172121】 A．單層排列　　　　　 B．均勻稀疏排列 C．雙層排列 D．

4、均勻緊密排列 [答案]　C (備選習(xí)題) 在生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程中，提出流動(dòng)鑲嵌模型的科學(xué)家是(　　) A．羅伯特森和桑格 B．尼克森和桑格 C．尼克森和歐文頓 D．尼克森和羅伯特森 [答案]　B [合 作 探 究·攻 重 難] 　　 對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程 [思考交流] 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(dòng)的，即膜具有一定流動(dòng)性。 (2)若適當(dāng)降低溫度，膜蛋白最終均勻分布的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，由此說明什么？ 提示：溫度能影響膜的流動(dòng)性。 (教師用書獨(dú)具) 1．仔細(xì)觀察教材P66[思考與討

5、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(gè)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)，

6、故呈現(xiàn)如上圖所示狀態(tài)。 2．結(jié)合你所學(xué)習(xí)的知識(shí)，思考哪些實(shí)例還能說明膜具有流動(dòng)性？ 提示：變形蟲的運(yùn)動(dòng)、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。 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(duì)、“頭部”朝外構(gòu)成磷脂雙分子層(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(dòng)的，膜具有一定的流動(dòng)性 3．溫度、膜流動(dòng)性與細(xì)胞生命活動(dòng)的關(guān)系

7、 (1)溫度高時(shí)，膜流動(dòng)性大，有利于生命活動(dòng)的進(jìn)行，但溫度過高，膜的流動(dòng)性過大，甚至破壞了膜的結(jié)構(gòu)，反而不利于生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。 (2)溫度低時(shí)，膜的流動(dòng)性下降，膜的運(yùn)輸功能下降或完全喪失。 [活學(xué)活用] 1．科學(xué)家用兩種熒光染料分別標(biāo)記人和小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，將這兩種標(biāo)記細(xì)胞進(jìn)行融合。細(xì)胞剛發(fā)生融合時(shí)，兩種熒光染料在融合細(xì)胞表面對(duì)等分布(即各占半邊)，最后在融合細(xì)胞表面均勻分布。這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象支持的結(jié)論是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92172122】 A．膜蛋白能自主翻轉(zhuǎn) B．細(xì)胞膜具有流動(dòng)性 C．細(xì)胞膜具有選擇透過性 D．膜蛋白可以作為載體蛋白 B　[兩種熒光染料標(biāo)記

8、細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，細(xì)胞剛?cè)诤蠒r(shí)，兩種熒光染料在細(xì)胞表面對(duì)等分布，最后在細(xì)胞表面均勻分布，說明細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。不能說明膜蛋白能在細(xì)胞內(nèi)外翻轉(zhuǎn)，也不能說明細(xì)胞膜的物質(zhì)運(yùn)輸功能。] 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(　　) A．最初通過對(duì)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(dòng)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(dòng)的 D．三層結(jié)構(gòu)模型和流動(dòng)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 D　[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)為蛋白質(zhì)是均勻的、固定的。] 　　

9、生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型 [思考交流] 1．根據(jù)桑格和尼克森構(gòu)建的流動(dòng)鑲嵌模型，思考它是對(duì)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(duì)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)。 2．實(shí)驗(yàn)表明，將兩種不同的海綿動(dòng)物的細(xì)胞分散成單個(gè)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(shí)別作用的是細(xì)胞膜上的何種物質(zhì)？ 提示：糖蛋白。 3．細(xì)胞膜的流動(dòng)性和選擇透過性有什么關(guān)系？ 提示：流動(dòng)性是選擇透過性的基礎(chǔ)，只有膜具有流動(dòng)性，才能表現(xiàn)出選擇透過性。 1．生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型 (

10、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)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(duì)稱性分布。 2．生物膜兩大特點(diǎn)的比較 (1)區(qū)別 項(xiàng)目 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——流動(dòng)性 功能特點(diǎn)——選擇透過性 基礎(chǔ) 磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子都是運(yùn)動(dòng)的 膜上具有載體蛋白 意義 保證細(xì)胞的物質(zhì)需要、信息交流、分裂和融合等生命活動(dòng)的進(jìn)行 控制物質(zhì)進(jìn)出 表現(xiàn) 分泌蛋白的分泌、變形蟲的變形、吞噬細(xì)胞的吞噬 有些物質(zhì)可進(jìn)入細(xì)胞，有些物質(zhì)不能進(jìn)入 (2)聯(lián)系 ①圖示： ②分析：細(xì)胞膜的流動(dòng)性是其選擇透過性的基礎(chǔ)，具有流動(dòng)性才

11、能表現(xiàn)出選擇透過性。例如，載體蛋白可以運(yùn)動(dòng)是其能運(yùn)輸物質(zhì)的基礎(chǔ)。 易錯(cuò)提醒：有關(guān)生物膜結(jié)構(gòu)的三點(diǎn)提醒 (1)分析實(shí)例體現(xiàn)的特點(diǎn)時(shí)，一定要看清要求是體現(xiàn)出“功能特點(diǎn)”還是“結(jié)構(gòu)特點(diǎn)”。 (2)只有活細(xì)胞的生物膜才能體現(xiàn)選擇透過性，因此可以利用此原理判斷細(xì)胞的死活。 (3)生物膜中的糖類不是全部和蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白，有的和脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂，作為細(xì)胞表面的標(biāo)志物質(zhì)，部分參與細(xì)胞間的信息交流。 [活學(xué)活用] 1.右圖為細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型，有關(guān)敘述不正確的是(　　) A．具有①的一側(cè)是細(xì)胞膜的外側(cè) B．①與細(xì)胞識(shí)別有關(guān) C．②構(gòu)成細(xì)胞膜的基本支架 D．細(xì)胞膜的選擇透過性與

12、①的種類和數(shù)量有關(guān) D　[圖中①為糖蛋白，其只分布在細(xì)胞膜的外側(cè)，糖蛋白具有識(shí)別功能，與細(xì)胞識(shí)別有關(guān)；②為磷脂雙分子層，構(gòu)成了細(xì)胞膜的基本支架；細(xì)胞膜的選擇透過性與③蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量有關(guān)。] 2．下列不符合生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的說法是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92172123】 A．磷脂雙分子層是輕油般的流體，具有流動(dòng)性 B．每個(gè)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(dòng) 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(dòng)性 D　[生物膜中的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大都能運(yùn)動(dòng)，這使整個(gè)生物膜具有流動(dòng)性。生物膜是一個(gè)整體，它上面的各種分子相互作用、密切

13、聯(lián)系才維持了生物膜的整體性。] [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)·固 雙 基] 1．將細(xì)胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，經(jīng)過充分的攪拌后，下列能正確反映其分布的是(　　) A　[磷脂分子的頭部是親水性的，尾部是疏水性的。] 2．羅伯特森的關(guān)于生物膜模型的構(gòu)建：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，電鏡下看到的中間的亮層是脂質(zhì)分子，兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子。這一觀點(diǎn)的局限性主要在于(　　) A．不能解釋生物膜的化學(xué)組成 B．不能解釋生物膜成分的相似性 C．不能解釋脂質(zhì)類物質(zhì)較容易跨膜運(yùn)輸 D．不能解釋變形蟲的變形運(yùn)動(dòng) D　[三層結(jié)構(gòu)膜型認(rèn)為生物膜為靜態(tài)結(jié)構(gòu)。] 3．以下關(guān)于

14、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(duì)稱的 B．組成膜的物質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)使膜具有一定的流動(dòng)性 C．磷脂具有保護(hù)、潤(rùn)滑、識(shí)別和信息傳遞的作用 D．磷脂排列成雙分子層 C　[細(xì)胞膜上的糖蛋白具有保護(hù)、潤(rùn)滑、識(shí)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。] 4．下列過程中，不直接依賴細(xì)胞膜的流動(dòng)性就能完成的是(　　) A．液泡失水皺縮 B．氨基酸在核糖體上進(jìn)行脫水縮合 C．變形蟲的變形 D．人鼠細(xì)胞融合 B　[核糖體不具有膜結(jié)構(gòu)。] 5．如圖表示細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖，請(qǐng)據(jù)圖回答： (1)圖中[A]________的基本組成單位

15、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(shí)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)? ____________________________________________________________。 (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(hào))。 (5)細(xì)胞膜的外側(cè)是________(填“M”或“N”)側(cè)，判斷的依據(jù)是 ______________________________________

16、______________________。 (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　C　磷脂雙分子層　(2)D　糖蛋白　(3)流動(dòng)　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(dòng)的，而是可以運(yùn)動(dòng)的 (4)A　(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(dòng)鑲嵌模型 [核心語句歸納] 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(dòng)的。 4．糖蛋白只分布于細(xì)胞膜的外表面，與細(xì)胞識(shí)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(dòng)性，功能特性是具有選擇透過性。 8