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2018-2019学年高中生物 第四章 细胞的物质输入和输出 第2节 生物膜的流动镶嵌模型学案 新人教版必修1

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第 2 节 生物膜的流动镶嵌模型

学*目标 1.了解生物膜结构的探究历程和方法。 2.简述生物膜的流动镶嵌模型的内容。 (重点) 3.生物膜结构与功能相适应的应用分 析。(难点)

知识概览(教师用书独具)

[自 主 预 *·探 新 知]

一、对生物膜结构的探索历程

时间

科学家或实验

结论

19 世纪末

欧文顿

膜是由脂质组成的

20 世纪初

膜的分离实验

膜的主要成分是脂质和蛋白质

1925 年

脂质的提取实验

细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层

1959 年

罗伯特森

所有的生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三 层结构构成

1970 年

荧光标记的小鼠细胞和人 细胞融合实验

细胞膜具有流动性

1972 年

桑格和尼克森

生物膜的流动镶嵌模型

二、生物膜的流动镶嵌模型 1.化学组成:主要是磷脂和蛋白质。 2.结构模型

??名称:磷脂双分子层 (1)图中①?作用:膜的基本支架
??特点:具有流动性
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????? (2)图中②

名称:蛋白质分子
三种??a.镶在磷脂双分子层表面 位置???bc..部 贯分 穿于或整全个部嵌磷入脂磷双脂分双子分层子层中
特点:大多数蛋白质分子是可以运动的

??名称:糖蛋白,又叫糖被 (3)图中③?位置:细胞膜的外表面
??作用:保护、润滑和细胞识别等

3.结构特点:具有一定的流动性。

4.生物膜的功能特性

生物膜的结构决定了生物膜的功能特性:选择透过性。

[基础自测]

1.判断对错

(1)细胞膜的组成成分只有磷脂和蛋白质。( )

(2)生物膜具有流动性是由于磷脂分子可以运动,从而带动了膜上的蛋白质运动。( )

(3)细胞膜上的糖类都和蛋白质结合形成了具有识别作用的糖蛋白。( )

(4)罗伯特森提出的“三明治模型”的一大缺点就是认为膜是静止不动的。( )

(5)科学技术的进步在生物膜的流动镶嵌模型建立过程中发挥了重要作用。( )

提示:(1)× 细胞膜的成分中含有少量的糖类。

(2)× 蛋白质分子的运动并不是磷脂分子运动带动的。

(3)× 有些糖类和脂质结合形成糖脂。

(4)√ (5)√

2.科学家将细胞膜中的磷脂成分提取出来,并将它在“空气-水”界面上铺成单分子

层,发现这个单分子层的表面积相当于原细胞膜表面积的两倍。这说明磷脂分子在细胞膜上

的分布状况是( )

【导学号:92172121】

A.单层排列

B.均匀稀疏排列

C.双层排列

D.均匀紧密排列

[答案] C

(备选*题)

在生物膜结构的探索历程中,提出流动镶嵌模型的科学家是( )

A.罗伯特森和桑格

B.尼克森和桑格

C.尼克森和欧文顿

D.尼克森和罗伯特森

[答案] B

[合 作 探 究·攻 重 难]

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对生物膜结构的探究历程 [思考交流] 结合教材 P67 图 4-5,思考讨论下列问题: (1)人、鼠细胞膜蛋白最终均匀分布说明什么问题? 提示:膜蛋白是运动的,即膜具有一定流动性。 (2)若适当降低温度,膜蛋白最终均匀分布的时间会延长,由此说明什么? 提示:温度能影响膜的流动性。 (教师用书独具) 1.仔细观察教材 P66[思考与讨论]中磷脂分子图示,思考并讨论下列问题: (1)磷脂分子含有哪些元素? 提示:C、H、O、N、P。 (2)磷脂分子具有怎样的结构特点? 提示:磷脂分子是由磷酸组成的亲水的“头”部和甘油、脂肪酸组成的疏水的“尾”部 所构成。 (3)结合磷脂分子的结构特点,试以示意图的形式画出多个磷脂分子在水—空气界面的 排布状态和在细胞膜上的排布状态,并分析其原因。 提示:
分析:①水—空气界面:因为磷脂分子的“头部”亲水,“尾部”疏水,所以在水—空 气界面上磷脂分子“头部”向下与水面接触,“尾部”则朝向空气一面。
②细胞膜上:因细胞膜内外均为水环境,依据磷脂分子“头部”亲水,“尾部”疏水的 特点,故呈现如上图所示状态。
2.结合你所学*的知识,思考哪些实例还能说明膜具有流动性? 提示:变形虫的运动、分泌蛋白由转运小泡的转运和分泌小泡的分泌、质壁分离过程中 原生质层的收缩。
1.构成生物膜的磷脂分子分析 (1)结构:由磷酸、甘油和脂肪酸构成,其中磷酸作为亲水性的“头部”、脂肪酸作为 疏水性的“尾部”。
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(2)排列方式:“尾部”相对、“头部”朝外构成磷脂双分子层(如图),作为生物膜的 支架。磷脂分子的这种排列方式符合生物膜两侧均为水环境的事实。
2.人鼠细胞融合实验分析
(3)结论:细胞膜上的蛋白质是运动的,膜具有一定的流动性 3.温度、膜流动性与细胞生命活动的关系 (1)温度高时,膜流动性大,有利于生命活动的进行,但温度过高,膜的流动性过大, 甚至破坏了膜的结构,反而不利于生命活动的正常进行。 (2)温度低时,膜的流动性下降,膜的运输功能下降或完全丧失。 [活学活用] 1.科学家用两种荧光染料分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子,将这两种标记细 胞进行融合。细胞刚发生融合时,两种荧光染料在融合细胞表面对等分布(即各占半边),最 后在融合细胞表面均匀分布。这一实验现象支持的结论是( )
【导学号:92172122】 A.膜蛋白能自主翻转 B.细胞膜具有流动性 C.细胞膜具有选择透过性 D.膜蛋白可以作为载体蛋白 B [两种荧光染料标记细胞表面的蛋白质分子,细胞刚融合时,两种荧光染料在细胞表 面对等分布,最后在细胞表面均匀分布,说明细胞膜具有流动性。不能说明膜蛋白能在细胞 内外翻转,也不能说明细胞膜的物质运输功能。] 2.下列关于生物膜结构探索历程的说法中,不正确的是( )
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A.最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的 B.三层结构模型认为生物膜为静态的结构 C.流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的 D.三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的 D [三层结构模型认为生物膜结构由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成,认为蛋白质 是均匀的、固定的。]
生物膜的流动镶嵌模型
[思考交流] 1.根据桑格和尼克森构建的流动镶嵌模型,思考它是对称模型吗?为什么?如何判断 细胞膜的外侧和内侧? 提示:不对称。因为构成生物膜的蛋白质分子的分布不均匀。根据糖蛋白的分布情况, 有糖蛋白的一侧为膜的外侧,无则为膜内侧。 2.实验表明,将两种不同的海绵动物的细胞分散成单个的细胞,然后将这些细胞掺在 一起混合培养,发现只有同种的细胞才能结合,在这里起识别作用的是细胞膜上的何种物 质? 提示:糖蛋白。 3.细胞膜的流动性和选择透过性有什么关系? 提示:流动性是选择透过性的基础,只有膜具有流动性,才能表现出选择透过性。
1.生物膜的流动镶嵌模型

(1)细胞膜中的脂质除磷脂外,还有一些糖脂和胆固醇。

(2)糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。

(3)脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的,而是呈不对称性分布。

2.生物膜两大特点的比较

(1)区别

项目

结构特点——流动性

功能特点——选择透过性

基础 磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动

膜上具有载体蛋白

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意义 表现

的 保证细胞的物质需要、信息交流、分裂 和融合等生命活动的进行 分泌蛋白的分泌、变形虫的变形、吞噬 细胞的吞噬

控制物质进出
有些物质可进入细胞,有些物质不 能进入

(2)联系 ①图示:

②分析:细胞膜的流动性是其选择透过性的基础,具有流动性才能表现出选择透过性。 例如,载体蛋白可以运动是其能运输物质的基础。
易错提醒:有关生物膜结构的三点提醒 (1)分析实例体现的特点时,一定要看清要求是体现出“功能特点”还是“结构特点”。 (2)只有活细胞的生物膜才能体现选择透过性,因此可以利用此原理判断细胞的死活。 (3)生物膜中的糖类不是全部和蛋白质结合形成糖蛋白,有的和脂质结合形成糖脂,作 为细胞表面的标志物质,部分参与细胞间的信息交流。 [活学活用] 1.右图为细胞膜的流动镶嵌模型,有关叙述不正确的是( )
A.具有①的一侧是细胞膜的外侧 B.①与细胞识别有关 C.②构成细胞膜的基本支架 D.细胞膜的选择透过性与①的种类和数量有关 D [图中①为糖蛋白,其只分布在细胞膜的外侧,糖蛋白具有识别功能,与细胞识别有
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关;②为磷脂双分子层,构成了细胞膜的基本支架;细胞膜的选择透过性与③蛋白质的种类 和数量有关。]
2.下列不符合生物膜的流动镶嵌模型的说法是( ) 【导学号:92172123】
A.磷脂双分子层是轻油般的流体,具有流动性 B.每个磷脂分子的疏水端都向内 C.嵌入磷脂双分子层的蛋白质分子大多能运动 D.生物膜中的磷脂分子和蛋白质分子之间没有联系,所以才具有流动性 D [生物膜中的磷脂分子和蛋白质分子大都能运动,这使整个生物膜具有流动性。生物 膜是一个整体,它上面的各种分子相互作用、密切联系才维持了生物膜的整体性。]
[当 堂 达 标·固 双 基] 1.将细胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中,经过充分的搅拌后,下列能正确反映 其分布的是( )
A [磷脂分子的头部是亲水性的,尾部是疏水性的。] 2.罗伯特森的关于生物膜模型的构建:所有的生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层 结构构成,电镜下看到的中间的亮层是脂质分子,两边的暗层是蛋白质分子。这一观点的局 限性主要在于( ) A.不能解释生物膜的化学组成 B.不能解释生物膜成分的相似性 C.不能解释脂质类物质较容易跨膜运输 D.不能解释变形虫的变形运动 D [三层结构膜型认为生物膜为静态结构。] 3.以下关于细胞膜结构的叙述中不正确的是( ) A.膜两侧物质分子的排列是不对称的 B.组成膜的物质分子的运动使膜具有一定的流动性 C.磷脂具有保护、润滑、识别和信息传递的作用 D.磷脂排列成双分子层
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C [细胞膜上的糖蛋白具有保护、润滑、识别和信息传递的作用,磷脂双分子层是构成 细胞膜的基本支架。]
4.下列过程中,不直接依赖细胞膜的流动性就能完成的是( ) A.液泡失水皱缩 B.氨基酸在核糖体上进行脱水缩合 C.变形虫的变形 D.人鼠细胞融合 B [核糖体不具有膜结构。] 5.如图表示细胞膜的亚显微结构模式图,请据图回答:
(1)图中 [A]________的基本组成单位 是________。构成细胞 膜基本支架的结构 是 [ ]____________。
(2)与细胞膜的识别功能有关的结构是[ ]________。 (3)吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有______性。这是因为 ____________________________________________________________。 (4)不同细胞细胞膜的生理功能不同,主要取决于细胞膜上的什么结构?________(填写 标号)。 (5)细胞膜的外侧是________(填“M”或“N”)侧,判断的依据是 ____________________________________________________________。 (6)细胞膜的这种结构模型被称为________。 [答案] (1)蛋白质 氨基酸 C 磷脂双分子层 (2)D 糖蛋白 (3)流动 组成细胞 膜的蛋白质分子和磷脂分子都不是静止不动的,而是可以运动的 (4)A (5)M M 侧有多糖与蛋白质结合形成的糖蛋白,糖蛋白位于细胞膜外侧 (6)流 动镶嵌模型 [核心语句归纳] 1.脂溶性物质优先通过细胞膜,说明细胞膜中含有脂质。 2.磷脂双分子层是构成生物膜的基本支架。 3.构成生物膜的磷脂和蛋白质分子大多数是可以运动的。 4.糖蛋白只分布于细胞膜的外表面,与细胞识别作用有关。 5.细胞膜的结构特性是具有一定的流动性,功能特性是具有选择透过性。
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