高中人教版 (新课标)第2节 生物膜的流动镶嵌模型教案设计

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【学习目标】

1、举例说明生物膜具有的流动性的特点；

2、说出生物膜的流动镶嵌模型的基本内容；

3、举例说明技术发展在科学研究中所起的重要作用。

【学习重难点】

学习重点：

1、科学家对生物膜结构的探索历程。 

2、生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。 

学习难点：

1、对科学探究过程的分析，如何体现生物膜的结构与功能相统一； 

2、生物膜的空间立体结构； 

 【预习案】

在第三章第1节学习了细胞膜的组成成分：细胞膜主要由         和         组成。此外，还有少量的        。第四章第1节主要说明细胞膜是              膜。

膜为什么具有选择透过性？这与生物膜的结构有什么关系？

（一）对生物膜结构的探索历程

1.19世纪末，欧文顿提出：膜是由__________组成的。

2.20世纪初，科学家的化学分析结果表明：膜主要由_______和____________组成。

3.1925年，两位荷兰科学家提出：脂质分子必然排列为_____________。

4.1959罗伯特森年提出：生物膜都由三层________________________________结构构成。

5.1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验指出：细胞膜具有____________性。

6.1972年桑格和尼克森提出：生物膜的___________________模型。

（二）流动镶嵌模型的基本内容

1.                 提出流动镶嵌模型。

2.生物膜流动镶嵌模型基本内容

①组成成分：                               

②基本支架：                               

③蛋白质分布：                             

④结构特点：                               

⑤功能特点：                                 

⑥糖被（糖蛋白）：位于         ，有保护、润滑、识别等作用。

【探究案】

1、19世纪末，科学家已经推知细胞膜的主要成分。但细胞膜很薄，光学显微镜观察不到它的结构，电子显微镜又还没诞生；且当时对物质的分离提纯技术也不发达，因此也无法采用分离提纯的方法来测定它的组成。在这样的情况下，你知道科学家当初是怎样得知细胞膜是由这些成分组成的吗？

2、资料：19世纪末欧文顿（E.Overton）用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现凡是溶于脂质的物质比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。

根据物质相似相溶原理，分析上述材料，你能得出什么推论？科学家得出什么结论？你的结论与科学家一样吗？

3、欧文顿的推论是否正确，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。有没有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？

4、欧文顿用500多种物质，通过上万次实验，这些数据又说明了什么？

5、资料：20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞分离出来，通过化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。

脂质和蛋白质分子是如何组成细胞膜的呢？

6、资料：1925年荷兰科学家Gorter和Grendel用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气－水界面上铺成单层分子，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。

由此，你得出什么结论？科学家得出什么结论？

7、（1）若将“红细胞”改为“口腔上皮细胞”进行实验，测得单分子层的面积仍然恰为口腔上皮细胞表面积的2倍吗？或是大于、小于？为什么？

   （2）若将资料3中的“人的红细胞”改为“鸡的红细胞或去壁的原核细胞”进行实验，结果又将怎样呢？为什么？

8、（1）已知磷脂分子头部是亲水的，尾部是疏水的，而细胞内外都有水，两层脂质分子又是如何排列的呢？请试着画一画。

（2）蛋白质位于脂双层的什么位置呢？

10、材料：1959年罗伯特森（J.D.Robertsen）在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构构成。他大胆提出：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构。

罗伯特森的“三明治”静态结构模型解决了什么问题？不能解释哪些现象？

有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？

11、资料5：荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验：融合后的细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。将细胞放在37℃培养40min后，两种颜色均匀分布在融合后的细胞膜表面。

这种现象说证明了什么？

【典例分析】

例1  对细胞膜的选择透过性起主要作用的物质是（   ）。

A．糖类       B．磷脂            C．水              D．蛋白质

答案   D。解析  细胞是由蛋白质分子和磷脂分子构成的，具有选择透过性，这一特性的物质基础就是细胞膜上的载体蛋白的种类和数量，载体蛋白的选择性决定着哪些物质进入细胞内，进多少；哪些物质不能进入细胞内。   

例2 、(1)人体组织液中的O2若要进入组织细胞中，参与氧化有机物，这些氧分子要通过

（   ）层由磷脂分子组成的膜。

A．1层         B．2层             C．3层            D．4层

(2)大气中的O2要与人的血红蛋白结合，至少要穿过（   ）层磷脂分子。

A．3层         B．5层             C．6层            D．10层

答案  (1)C   (2)D。解析 以上两题虽类似，但涉及到了一个极为精细的问题，就是穿过几层“膜”，还是穿过几层“磷脂分子”？前一题O2进入组织细胞参与氧化，要穿过细胞膜与线粒体的外、内膜，共三层膜。后一题大气中的O2要与血红蛋白结合，至少要穿过肺泡壁(单细胞结构，两次穿过膜)、毛细血管壁(单细胞结构，两次穿过膜)和红细胞膜。因此，氧气至少要穿越五层生物膜，共十层磷脂分子。   

 【练习案】

一、选择题

1．提出生物膜流动镶嵌模型的时间和科学家分别是  (    )

    A．1959年，罗伯特森        B．1972年，桑格和尼克森

    C．19世纪，施旺和施莱登    D．19世纪，欧文顿

2．最能代表生物膜基本化学成分的一组化学元素是  (    )

A．C、H、O、N        B．C、H、O、N、P

    C．C、H、O、S、P     D．C、H、O、Mg、Fe

3．在细胞膜上，和细胞与细胞之间或者细胞与其他大分子之间互相联系，有密切关系的化学物质是  (    )

    A．糖蛋白    B．磷脂    C．脂肪    D．核酸

（１）   生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是(    )

   ①以蛋白质为基本骨架   ②蛋白质一脂质一蛋白质的三层结构  ③静止的   ④流动的

    A．①③    B．②④    C．①④    D．②③

5．维生素D能较水溶性维生素优先通过细胞膜，这是因为   (    )

    A．细胞膜以磷脂双分子层作基本支架  B.磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质

    C．细胞膜的结构特点是具有一定的流动性    D．细胞膜是选择透过性膜

6．组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子的排布有下述特点，其中描述细胞膜基本支架的是                                                                    A．膜两侧的分子结构和性质不尽相同       B.磷脂排布成双分子层   (    )

C.蛋白质分子附着和镶嵌于磷脂双分子层中  D.蛋白质和磷脂分子具有一定的流动性

7．对白血病病人进行治疗的有效方法是将正常人的骨髓造血细胞移植入病人体内，使病人能够产生正常的血细胞。移植之前需要捐献者和病人的血液进行组织配型，主要检测他们的 HLA(人体白细胞抗原)是否相配。HLA是指    (    )

 A．RNA    B DNA    C．磷脂    D．糖蛋白

二、非选择题

8．在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物分别标记两种抗体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上（如图）。实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细胞的表面抗原“泾渭分明”，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面了。请分析回答下面的问题。

    （1）细胞融合的实验表明了组成细胞膜的__________分子是可以运动的，由此也证明了细胞膜具有__________的特点。

    （2）在细胞融合实验中，一种抗体只能与相应的抗原结合，说明了这类物质在分子结构上具有__________性。

（3）细胞融合实验若在20℃条件下进行，则两种表面抗原平均分布的时间大大延长，这说明__________________________________。若在1℃条件下，两种表面抗原便难以平均地分布，这又说明____________________________。

9．科学家研究细胞膜结构的历程是从_______________的现象开始的。__________是了解结构的基础，__________又提供了探究结构的线索。人们在__________的基础上提出假说，又通过进一步的__________来修正假说，其中__________的进步起到关键的作用。

10. 右图表示细胞某一部分的亚显微结构，请根据图回答下面的问题：

（1）图示         的亚显微结构；

（2）图中①、②、③、④表示的化学物质分别是       、       、        和         ；

（3）这种结构的主要特点是         ，

其生理特性是         ；

（4）②、③在①上的排布方式是                  。