人教版 (新课标)必修1《分子与细胞》第2节 生物膜的流动镶嵌模型导学案

4.2 生物膜的流动镶嵌模型导学案

【学习目标】

1．结合生物膜的结构模型，掌握流动镶嵌模型的基本内容。(重点、难点)

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。

【自主预习】

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进入细胞。

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：

水是一种极性溶剂，根据磷脂分子的结构特点，(如下图)画出它在水—空气界面上的分布情况(用表示磷脂分子)。

答案：

(3)材料　1925年两位荷兰科学家从人的红细胞中提取的脂质铺成的单分子层面积是红细胞表面积的2倍。

结论：细胞膜中的脂质分子为连续的两层。

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。

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。

①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？

答案：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。

②下列现象中体现了生物膜的流动性的是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。

4．流动镶嵌模型基本内容

(1)[4]磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架，它是轻油般的流体，具有流动性。

(2)蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面(如图中[2])。有的部分或全部嵌入磷脂双分子层(如图中[6])。有的横跨整个磷脂双分子层(如图中[5])。大多数蛋白质分子也是可以运动的。

(3)糖类有的和蛋白质结合构成[3]糖蛋白，有的和脂质结合构成[1]糖脂。

2．在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白叫糖被，它与细胞的识别、保护、润滑、免疫等有密切关系。

【互动探究】

下面是一组关于细胞膜的实验，请分析回答下列问题：

实验一：取两种不同的动物细胞，使细胞分散成单个，然后掺在一起混合培养，发现只有同种的细胞才能结合。

实验二：科学家将一个细胞的细胞膜中的磷脂成分抽提出来，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来细胞表面积的两倍。

实验三：科学家们在实验中发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被能溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。

(1)实验一可作为证明__________________________的典型例子。

(2)实验二说明__________________________________________。

(3)实验三说明___________________________________。

答案：(1)细胞间相互识别　(2)磷脂分子在细胞膜上的分布状况为双层排列　(3)组成细胞膜的物质中有脂质和蛋白质分子

【课堂练习】

1．植物的花粉四处飞扬，却只有落在同种植物的柱头上才会萌发，落到其他植物的柱头上不会萌发。经研究发现，以上事实是由于细胞之间存在着识别作用，这种识别作用与细胞膜的哪种成分有关(　　)

A．糖蛋白　　 B．磷脂

C．糖脂 D．胆固醇

答案：A

2．人的红细胞没有细胞内膜，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．1/2倍 B．1倍

C．2倍 D．4倍

答案：C

3．下列关于细胞膜结构的流动镶嵌模型的论述中，错误的是(　　)

A．磷脂排列成双分子层

B．蛋白质分子覆盖或镶嵌在磷脂双分子层中

C．膜物质是固定不动的

D．膜物质的运动使其具有流动性

答案：C

4．变形虫的表面任何部分都能伸出伪足，人体内的一些白细胞可以吞噬病菌。上述生理过程的完成都依赖于细胞膜的(　　)

A．选择透过性 B．流动性

C．保护性 D．控制物质进出

答案：B

5．用不同的荧光染料标记的抗体，分别与人细胞和小鼠细胞的细胞膜上的一种抗原物质结合，使两类细胞分别产生绿色和红色荧光。当这两种细胞融合成一个细胞时，开始一半呈绿色，一半呈红色。但在37℃下保温40 min后，两种颜色的荧光就呈均匀分布。请据图回答下列问题：

(1)人和小鼠细胞膜表面的抗原属于构成膜结构的________物质。

(2)融合细胞表面两类荧光染料分布的动态变化，表明了组成细胞膜的________分子是可以运动的，由此可以证实与细胞膜结构“模型”相关的________________的观点是成立的。

(3)融合细胞表面两类荧光染料最终均匀分布，原因是_______________，这表明细胞膜的结构特点是具有____________________。

(4)如果该融合实验在20℃条件下进行，则两种表面抗原均匀分布的时间将大大延长，这说明________________________。若在0℃下培养40 min，则发现细胞仍然保持一半发红色荧光，另一半发绿色荧光，对这一现象的合理解释是____________________________。

答案：(1)蛋白质

(2)蛋白质等　膜物质分子能够运动

(3)构成膜结构的磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动　一定的流动性

(4)随环境温度的降低， 膜上蛋白质分子的运动速率减慢　细胞膜的流动性特点只有在适宜的条件下才能体现