生物人教版 (新课标)第2节 生物膜的流动镶嵌模型学案

这是一份生物人教版 (新课标)第2节 生物膜的流动镶嵌模型学案，共14页。

简述生物膜的结构。
探讨在建立生物模模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。
探讨在建立生物膜模型的过程中如何体现结构与功能相适应的观点。
[学习重点]
流动镶嵌模型的基本内容。
制作真核细胞的三维结构模型。
[学习难点]
探讨在建立生物膜模型的过程中如何体现结构与功能相适应的观点。
基础预习
知识点一 对生物膜结构的探索历程
知识点二 流动镶嵌模型的基本内容
1．模型结构
(1)图中a
名称：①
地位：细胞膜的②
特点：具有③
(2)图中b
名称：④
位置：⑤ 在磷脂双分子层的表面，部分或全部⑥ 磷脂双分子层中⑦ 整个磷脂双分子层
特点：大多数蛋白质分子是可以 的
(3)图中c
名称：⑨ ，又叫⑩
位置：细胞膜的 eq \\ac(○,11)
作用：保护、润滑和 eq \\ac(○,12) 等
2．结构特点：具有一定的 eq \\ac(○,13) 。
【预习自测】
结合已学过的知识，举出体现细胞膜流动性的生物学实例。
【预习反馈】
合作探究
使用说明：①将自学中遇到的问题同桌交流，用红笔做好标记。②小组交流，总结本组内的看法和观点，组长做好记录，准备展示和点评。③按照互动要求，及时思考，展示到位，认真点评。
问题探讨一：对生物膜结构的探究历程
【问题导学】
阅读课本P65—P67关于生物膜结构的探索历程，思考如下的问题：
1．19世纪末，欧文顿做了什么样的实验？他得出了什么结论？
2．20世纪初科学家通过实验得出了什么结论？
【活动】：根据磷脂分子的特性，绘出磷脂分子在空气和水界面及水溶液中的排布：
——————— 空气和水界面
（磷脂分子在空气水界面上的排布 ） （ 磷脂分子在水溶液中的排布）
3.1925年，荷兰科学家的实验说明了什么问题？根据细胞所处的环境画出磷脂分子在细胞中的排布：
（磷脂分子在细胞中的排布）
4.1959年，关于磷脂分子和蛋白质分子在细胞膜中的排布，罗伯特森大胆提出了生物膜的什么模型？该模型有何不足之处？
5.1970年，科学家利用不同的荧光染料标记小鼠做实验证明了细胞膜具有什么特性？
6.1972年，科学家桑格和尼克森提出了什么样的生物膜模型？
【典例导悟】
科学工作者用绿色和红色荧光染料分别标记人和鼠的细胞膜上的蛋白质，然后将两个细胞融合成一个细胞。起初，一半膜发绿色荧光，另一半膜发红色荧光。一段时间后，两种颜色的荧光点均匀分布，如下图所示：
(1)该实验结果说明细胞膜 ，这是因为
。
(2)若两个细胞融合成一个细胞后，将融合细胞置于O℃条件下保持40 min，则融合细胞仍是一半膜发绿色荧光，另一半膜发红色荧光，这说明 。
【解析】此题属分析说明题。解答这类问题时，要认真审题和思考，明确涉及的知识，要说明的问题。分析题意：①是人细胞和鼠细胞融合成一个细胞的实验。②在融合前分别用不同的荧光染料标记人和鼠细胞膜上的蛋白质分子。③观察融合后的细胞，开始时细胞膜上红色和绿色各占一半，40分钟后两种颜色就均匀分布在细胞膜表面了。从题意和颜色的移动可推知膜上的蛋白质分子是运动的，由于膜的流动性才能使细胞融合。因此这个实验可以说明构成细胞膜的各种分子大都可以运动，细胞膜具有流动性。
答案：(1)具有流动性 细胞膜中的磷脂分子和蛋白质分子大都是可以运动的(2)细胞膜的流动性受温度的影响，在低温条件下，磷脂分子和蛋白质分子的运动受到抑制。
【迁移训练1】
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一脂质一蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间亮层是脂质分子，两边暗层是蛋白质分子。这一观点的局限性最主要在于( )
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
问题探讨二：流动镶嵌模型的基本内容
【问题导学】
1．模型结构
(1)图中a
名称：①
地位：细胞膜的②
特点：具有③
(2)图中b
名称：④
位置：⑤ 在磷脂双分子层的表面，部分或全部⑥ 磷脂双分子层中⑦ 整个磷脂双分子层
特点：大多数蛋白质分子是可以 的
(3)图中c
名称：⑨ ，又叫⑩
位置：细胞膜的 eq \\ac(○,11)
作用：保护、润滑和 eq \\ac(○,12) 等。
2．结构特点：具有一定的 eq \\ac(○,13) 。
【典例导悟】
细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。下列相关叙述不正确的是（ ）
A．细胞膜的糖被在细胞间具有识别作用
B．细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性
C．细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异
D．载体蛋白是镶在细胞膜内外表面的蛋白质
【思路点拨】本题主要考查细胞膜的结构和功能特点，解答本题可从以下几个方面入手：
①明确细胞膜的组成成分。
②理解各组成成分的作用。
③正确分析结构和功能的关系。
【解析】细胞膜上的糖蛋白具有识别功能；细胞膜具有选择透过性，对进出细胞膜的物质具有选择性；载体蛋白是跨膜蛋白而不是镶在细胞膜内外表面。蛋白质是生命活动的主要承担者，根据结构与其功能相适应，由于细胞膜内外两侧的蛋白质种类有差异，因此，内外两侧的功能也不相同。选D。
【迁移训练2】
如图表示细胞膜的亚显微结构，其中a和b为物质的两种运输方式，下列叙述不正确的是( )
A．细胞的识别与①有密切的关系
B．适当提高温度将加快②和③的运动速度
C．a过程体现了膜的选择透过性这一生理特性
D．如果图示为肾小管上皮细胞膜，则原尿中的葡萄糖进入细胞的方向是Ⅱ→Ⅰ
自我评价
知识归纳
【思维导图】
【相关概念】
一、生物膜的结构和功能
1．流动镶嵌模型的基本内容
（1）磷脂分子
状态：双分子层排列构成膜的基本支架
作用：脂质、脂溶性物质更易通过膜
（2）蛋白质
①位置：镶在磷脂双分子层表面；部分或全部嵌入磷脂双分子层中；贯穿于整个磷脂双分子层。
②种类：有的只参与膜的构成；有的起载体作用，参与主动运输过程；有的与糖类结合，形成糖被，有识别、保护、润滑等作用。
（3）糖类：有的与蛋白质结合成糖被；有的与脂质结合成糖脂。
2．生物膜的结构特点——流动性
(1)结构基础：磷脂分子和大多数蛋白质是运动的。
(2)生理意义：完成物质运输、细胞识别、细胞融合等功能。
(3)实验验证：变形虫的运动、白细胞吞噬细菌、细胞胞吞和胞吐现象等。
3．生物膜的功能特性——选择透过性
(1)结构基础：膜上具有载体蛋白。
(2)生理意义：控制物质进出。
4．流动性和选择透过性的关系
(1)区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。
(2)联系：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膜的功能主要由蛋白质承担，功能越复杂的细胞，其细胞膜上蛋白质的含量越高，种类越多。
②载体蛋白具有专一性，在一定程度上决定了膜的选择透过性。
【自主构建】
巩固提升
【基础巩固】
1．生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是 ( )
①以磷脂双分子层为基本支架
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
2．下图为细胞膜的亚显微结构模式图。请据图回答：
(1)图中[3] ，它是组成该结构的 。从排列看，该结构的内外都富含[1] 。 (2)[2]表示 ，它是由 、 、
组成的分子，其头部具有 性，尾部具有 性。
(3)在低温下，[3]排列整齐，但温度上升后，会出现排列不整齐现象，其厚度也会减少，这说明该结构具有 性。
(4)这种结构的外表，有一层由 与 结合形成的 ，叫做 。它与细胞表面的 有密切关系。
(5)这种结构的功能特性是 。
【能力提升】
1．对某动物细胞进行荧光标记实验，如示意图所示，其基本过程：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光消失。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。
上述实验不能说明的是 ( )
A．细胞膜具有流动性
B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合
C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率
2．下图是神经细胞细胞膜结构模式图，正确的是（ ）
3．下列关于细胞膜结构的叙述中，不正确的是( )
A．磷脂分子排列成双分子层
B．膜两侧物质分子排列不对称
C．球形蛋白质分子只能覆盖在磷脂双分子层表面
D．组成膜的物质的运动使其具有一定的流动性
4．用红色荧光染料标记人细胞膜上的蛋白质，用绿色荧光染料标记鼠细胞膜上的蛋白质。把人和鼠的两细胞融合。融合后的细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光，将融合后的细胞在适宜的条件下培养，保持其活性，会发生的现象是 ( )
A．细胞表面发红色荧光
B．细胞表面发绿色荧光
C．细胞一半发红光，一半发绿光
D．细胞表面红、绿色荧光均匀分布
5.如图为物质出入细胞膜的示意图，请据图回答：
(1)A代表 分子；B代表 ；D代表 。
(2)细胞膜从功能上来说，它是一层 膜。
(3)动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，这说明B具有 。
(4)在a～e的五种过程中，代表被动运输的是 。
(5)可能代表氧气转运过程的是图中编号 ，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号
6.如图表示细胞膜的亚显微结构，请完成问题：
(1)该结构对细胞的生命至关重要的特性是 。
(2)有些有机溶剂如苯酚，可溶解B造成膜的损伤，B的完整化学名称是 。动物细胞吸水膨胀 时，B的厚度变小，说明B具有 。
(3)细胞识别、极性物质的跨膜运输等与图中的 （填字母）有关。
(4)叶绿体和线粒体等细胞器中均有此结构，但执行的具体功能却有很大区别，其原因是由于图中 （填字母）不同所致。 时间
（人物）
实验依据
结论或假说
19世纪末
欧文顿
对植物细胞进行通透性实验，发现①
更容易通过细胞膜
膜是由②

组成的
【拓展阅读】
流动镶嵌模型
目前大多数人接受的膜结构模型是流动镶嵌模型。在这个模型中，膜的基本支架是磷脂双分子层，磷脂分子的疏水端排列在膜内部。磷脂双分子层是流动的，蛋白质“漂浮”在其中。运动的蛋白质具有许多功能，包括在主动运输中发挥的作用。
1、描述胆固醇在细胞膜中的用途：


2、说明为什么生活在极低区域的海洋生物体内的膜所含的胆固醇比例很高：




答案：
1．胆固醇是构成细胞膜的重要成分，胆固醇嵌人紧密排列的磷脂分子之间，有助于调节膜的流动性，保持膜结构的稳定性。
2.细胞膜的流动性对细胞正常的生命活动至关重要。细胞膜的流动性与温度有一定的关系，一般来说，温度越高流动性越大，温度越低流动性越小。生活在极地区域的海洋生物体内的膜所含的胆固醇比例很高，是因为胆固醇能够调节细胞膜的流动性，使细胞膜的流动性不会因低温而剧烈下降。细胞膜在低温下保持流动状态而不凝固，保证了细胞生命活动的正常进行。
第2节 ——生物膜的流动镶嵌模型
【基础预习】
一、①脂质 ②脂质 ③哺乳动物红细胞 ④脂质 ⑤蛋白质 ⑥2 ⑦连续的两层 ⑧暗一亮一暗 ⑨蛋白质 ⑩脂质 eq \\ac(○,11)蛋白质 eq \\ac(○,12)静态 eq \\ac(○,13)荧光 eq \\ac(○,14)流动性 eq \\ac(○,15)流动镶嵌
二、①磷脂双分子层②基本支架③一定的流动性④蛋白质分子⑤镶⑥嵌入⑦贯穿⑧运动⑨糖蛋白⑩糖被 eq \\ac(○,11)外表面 eq \\ac(○,12)细胞识别 eq \\ac(○,13)流动性
【预习自测】
变形虫的运动、精子与卵细胞的结合、分泌蛋白的分泌过程、白细胞吞噬病原体等。
问题探讨一
【问题导学】
（1）用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次的实验 膜是由脂质组成的 （2） 膜的主要成分为脂质和蛋白质（3）略（4）蛋白质-脂质-蛋白质三层结构模型 把生物膜描述成静态的统一的结构 （5）一定的流动性 （6）流动镶嵌模型
【迁移训练1】
答案 D 罗伯特森较科学地说明了细胞膜构成，但还没有说明这种结构的特点，所以其能科学地解释生物膜的化学组成、生物膜成分的相似性以及脂质类物质较容易跨膜运输，但这个静态结构不能科学地解释变形虫的变形运动。
问题探讨二
【问题导学】
①磷脂双分子层②基本支架③一定的流动性④蛋白质分子⑤镶⑥嵌入⑦贯穿⑧运动⑨糖蛋白⑩糖被 eq \\ac(○,11)外表面 eq \\ac(○,12)细胞识别 eq \\ac(○,13)流动性
【迁移训练2】答案 ：D
【基础巩固】
1．C
2．解析：首先分析图，由图中可看出有磷脂分子和蛋白质分子，可知是细胞膜的亚显微结构图。构成细胞膜的分子大都是可以流动的，故整个膜具有流动性。细胞膜具有控制内外物质交换的作用，其生理特性是具有选择透过性。
答案：(1)磷脂双分子层 基本支架 蛋白质(2)磷脂分子 磷酸 甘油 脂肪酸 亲水 疏水 (3)流动 (4)细胞膜上的蛋白质 糖类 糖蛋白 糖被 识别 (5)具有选择透过性
【能力提升】
1．选C本实验是细胞膜具有一定流动性的经典实验，反映了蛋白质或磷脂分子的流动，但是不能反映物质跨膜运输的速率。
2．选A 细胞膜的主要成分是磷脂分子和蛋白质分子，其中磷脂形成磷脂双分子层，成为细胞膜的基本支架。磷脂中磷酸“头”部是亲水性的，脂肪酸“尾”部是疏水性的，而细胞膜处于内外都有水的环境中，故细胞膜中位于两侧的都应是磷脂的磷酸“头”部，疏水部位于中间
3．选C磷脂双分子层作为细胞膜的基本支架，蛋白质分子有的镶在磷脂双分子屡表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子都是可以运动的，所以细胞膜具有一定的流动性。
4．选D 由于组成膜的蛋白质分予可以运动，所以应当是两种颜色的荧光均匀分布，证明细胞膜具有流动性。
5．(1)蛋白质 磷脂双分子层 多糖 (2)选择透过性 (3)一定的流动性 (4)b、c、d (5)b a
6.(1)细胞膜对细胞的生命活动至关重要的特性是功能特性，即选择透过性。(2)B的名称是磷脂双分子层；动物细胞吸水膨胀时，B的厚度变小，说明磷脂双分子层具有一定的流动性。(3)细胞识别、极性物质的跨膜运输与膜上的糖蛋白有关。(4)细胞膜的功能特性即选择透过性与膜上的载体蛋白有很大关系。
答案：(1)选择透过性 (2)磷脂双分子层 一定的流动性 (3)A (4)A
【拓展阅读】
1．胆固醇是构成细胞膜的重要成分，胆固醇嵌人紧密排列的磷脂分子之间，有助于调节膜的流动性，保持膜结构的稳定性。
2.细胞膜的流动性对细胞正常的生命活动至关重要。细胞膜的流动性与温度有一定的关系，一般来说，温度越高流动性越大，温度越低流动性越小。生活在极地区域的海洋生物体内的膜所含的胆固醇比例很高，是因为胆固醇能够调节细胞膜的流动性，使细胞膜的流动性不会因低温而剧烈下降。细胞膜在低温下保持流动状态而不凝固，保证了细胞生命活动的正常进行。