2019_2020学年高中生物4.2生物膜的流动镶嵌模型学案新人教版.docx

第2节生物膜的流动镶嵌模型课前自主预习案一、对生物膜结构的探索历程1早期历程填表时间(人物)实验依据结论或依据19世纪末欧文顿对植物细胞的通透性进行实验，发现脂溶性物质更容易通过细胞膜膜是由脂质组成的20世纪初对哺乳动物红细胞膜进行化学分析膜的主要成分是脂质和蛋白质1925年荷兰科学家从红细胞中提取的脂质铺成单分子层，其面积是红细胞表面积的2倍细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层1959年罗伯特森电子显微镜下看到细胞膜清晰的暗亮暗的结构所有生物膜都由蛋白质脂质蛋白质构成，是一种静态的统一结构2荧光标记细胞膜实验填图3桑格和尼克森的结论在新的观察和实验证据的基础上，提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。二、生物膜的流动镶嵌模型1结构模型据图填空(1)(2)(3)2结构特点生物膜的结构特点是具有一定的流动性。1.判断下列叙述的正误(1)不同细胞的形态相对固定，主要是由细胞膜决定的，因为构成细胞膜的蛋白质和磷脂分子都是相对固定不动的()(2)不同细胞膜的磷脂分子是相同的，而蛋白质分子是不同的()(3)哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖时，需要载体蛋白协助，可以逆浓度梯度进行()(4)甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜()答案：(1)(2)(3)(4)2下列关于生物膜结构探索历程的叙述，不正确的是()A最初的探索是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统一结构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解析：罗伯特森提出的三层结构模型认为生物膜结构是蛋白质脂质蛋白质，电镜下观察到的中间亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子，认为蛋白质的分布是均匀的、固定的。答案：D课堂互动探究案【课程标准】新课标未做要求【素养达成】 1结合生物膜的结构模型，掌握流动镶嵌模型的基本内容。(社会责任)2通过生物膜模型的构建过程，理解生物膜的结构和功能相适应。(生命观念)是谁，隔开了原始海洋的动荡，是谁，为我日夜守边防，是谁，为我传信报安康。没有你，我一个小小的细胞会是何等模样？同学们，诗中的“你”是指什么呢？这幅图代表什么呢？探究点一生物膜结构的探索历程【师问导学】细胞膜具有选择透过性，是什么样的结构决定了这种特性呢？请结合下列材料进行分析：1从生理功能入手的科学研究(1)材料19世纪末，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞进行的通透性实验，发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。结论：膜是由脂质组成的。根据相似相溶原理，苯(非极性)和Na(极性)中，苯更容易通过细胞膜。(2)材料科学研究磷脂分子的结构如下图1水是一种极性溶剂，根据磷脂分子的结构特点在图2画出它在水空气界面上的分布情况(用表示磷脂分子)。图1图2(3)材料1925年两位荷兰科学家从细胞膜中提取的脂质铺成的单分子层面积是细胞膜表面积的2倍。结论：细胞膜中的脂质为连续的两层。答案：(2)2三明治模型的提出材料1959年罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构(如图)罗伯特森提出蛋白质脂质蛋白质的结构模型。结论：生物膜为静态的统一结构。该模型缺点：认为生物膜是一个静态结构，无法解释细胞生长、变形虫运动、摄食等现象。【智涂笔记】磷脂分子的性质使它在水空气界面上总是以亲水的头部朝向水，而在水溶液中，疏水的尾部相互结合形成双层结构才能稳定存在；细胞膜上的蛋白质是可以运动的，一定范围内温度升高，这种运动会加快。【师说核心】3.新技术带来新模型(1)材料1970年，弗雷和埃迪登分别用绿色和红色荧光染料标记两种细胞的蛋白质，并将两细胞融合，发现荧光均匀分布。结论：细胞膜具有流动性。在人鼠细胞融合的实验中，如果温度维持在0 与37 相比，有什么变化？下列现象中哪些体现了生物膜的流动性a、b、c、d。a细胞融合b质壁分离过程中细胞膜面积减小，厚度增加c内质网出芽形成囊泡d变形虫伸出伪足e水稻细胞吸收硅离子比钙离子多(2)1972年桑格和尼克森在新的观察和实验证据基础上提出流动镶嵌模型。答案：(1)两种荧光不能均匀分布，或者需要更长的时间才能分布均匀，因为温度降低影响了蛋白质运动的速度。【检测反馈】1生物膜的“蛋白质脂质蛋白质”静态结构模型不能解释下列哪种现象()A细胞膜是细胞的边界B溶于脂质的物质能够优先通过细胞膜C变形虫的变形运动D细胞膜中的磷脂分子呈双层排列在膜中解析：这种模型的主要不足在于认为蛋白质和脂质都是固定不变的，是静态的，这种结构无法解释细胞膜具有的多种功能，如细胞生长、膜的扩大、变形虫的变形运动等。答案：C2人的成熟红细胞没有细胞核和众多的细胞器，在溶血后，只剩下一层细胞膜外壳，称血影。如果将血影中的脂类抽提出来，在水面上铺展开，并用板条将其推挤到一块，则测得的脂类面积约是红细胞表面积的()A倍B1倍 C2倍 D4倍解析：细胞膜中的磷脂排列成双层，铺开后变为单层，其面积约为细胞表面积的2倍。答案：C探究点二生物膜的流动镶嵌模型【师问导学】下图是细胞膜的亚显微结构示意图，请分析回答下列问题：1图中的4是哪种成分？为什么在细胞膜中是两层的？答案：4是磷脂分子。因为细胞膜两侧都是水溶液，磷脂分子头部亲水，尾部疏水，只有形成双分子层结构，才能稳定。2图中2、5、6在4上的存在方式有什么不同？答案：2、5、6分别镶在、贯穿、嵌入磷脂双分子层中。3A、B中哪面是细胞膜的外侧，判断的依据是什么？答案：A是细胞膜的外侧，因为具有糖蛋白(糖被)。4试举几个能够体现细胞膜具有一定流动性的实例？答案：细胞融合、变形虫变形运动、白细胞吞噬病菌等。【智涂笔记】膜的内、外侧判断技巧：根据糖蛋白的分布情况，有糖蛋白的一侧为膜的外侧，无糖蛋白的一侧则为膜的内侧。生物膜的结构除了具有流动性的特点外，还具有：(1)镶嵌性：膜的基本结构是由磷脂双分子层镶嵌蛋白质构成的。(2)不对称性：膜两侧的分子性质和结构不相同，如糖被只存在于外表面。【师说核心】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生物膜的结构特点具有一定的流动性(1)结构基础：构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的。(2)实例证明：质壁分离与复原、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞的吞噬作用等。(3)膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高，膜的流动性加快。3结构特点和功能特性的关系【检测反馈】1如图表示细胞膜的流动镶嵌模型，下列有关叙述不正确的是()A具有的一侧为细胞膜的外侧B与细胞表面的识别有关C是构成细胞膜的基本支架D细胞膜的选择透过性与的种类和数量有关解析：图中是糖蛋白，是磷脂双分子层，是蛋白质分子。糖蛋白主要与细胞的信息交流和识别有关，磷脂双分子层构成生物膜的基本支架，蛋白质是生物膜中的功能分子，细胞膜的选择透过性主要与膜上的蛋白质有关。答案：D2下列关于细胞膜的叙述中，不正确的是()A细胞膜的结构特点对它完成各种生理功能非常重要B细胞膜表面的糖蛋白具有特异性C细胞膜与细胞内其他膜结构有结构和功能上的联系D细胞膜的功能特性是具有流动性解析：细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，该特点与细胞分泌蛋白的分泌等生理功能有关。细胞膜表面的糖蛋白具有识别作用，具有特异性。细胞膜与内质网膜可以直接相互转化，细胞膜与高尔基体膜之间可以通过囊泡进行间接转化。细胞膜的功能特性是具有选择透过性。答案：D【网络建构】【主干落实】1脂溶性物质能优先通过细胞膜，说明细胞膜中含有脂质。2流动镶嵌模型认为：磷脂双分子层构成膜的基本支架，蛋白质分子覆盖、镶嵌或贯穿于磷脂双分子层中。3细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特性是具有选择透过性。4糖蛋白一般只分布于细胞膜的外表面，具有细胞识别作用。问题探讨教材P651提示：三种材料比较，弹力布更能体现细胞膜的柔变性和一定的通透性，相对好一些。当然，这几种材料的特点与真实的细胞膜之间还有不小的差距。2提示：有条件的话，使用微孔塑胶或利用激光给气球打上微孔都可以作为模型的细胞膜。使用透析袋也可以。如果制作临时使用的模型，利用猪或其他动物的膀胱做细胞膜更加理想。思考与讨论1教材P661提示：最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析得出的。2提示：有必要。仅靠推理得出的结论不一定准确，还应通过科学实验进行检验和修正。3提示：因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。科学家因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。思考与讨论2教材P671提示：在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称；荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。2提示：在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜结构的真相。例如，不同生物膜的功能是有差异的，在生命系统中，一般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，这显然与不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的，还有，不同膜的厚度也不完全一样。由此促进学者们重新研究脂质和蛋白质相互作用的问题。一些学者使用了更加先进的技术，运用红外光谱等技术证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，脂双层中有蛋白质颗粒分布，这样又发展了生物膜模型。生物膜中存在不同种类的蛋白质，以及蛋白质在生物膜中的不同分布情况，恰能较好地解释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。练习教材P69基础题1提示：细胞膜太薄了，光学显微镜下看不见，而19世纪时还没有电子显微镜，学者们只好从细胞膜的生理功能入手进行探究。2提示：脂质和蛋白质。3提示：这两种结构模型都认为，组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质，这是它们的相同点。不同点是：(1)流动镶嵌模型提出蛋白质在膜中分布是不均匀的，有些横跨整个脂双层，有些部分或全部嵌入脂双层，有些则镶嵌在脂双层的内外两侧表面；而三层结构模型认为蛋白质均匀分布在脂双层的两侧。(2)流动镶嵌模型强调组成膜的分子是运动的；而三层结构模型认为生物膜是静态结构。4提示：D生物膜的结构特点是具有一定的流动性，是指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。拓展题1提示：生物膜结构的研究历史反映了科学研究的艰辛历程，也告诉我们建立模