高中生物人教必修1 4.2生物膜的流动镶嵌模型 学案

第2节生物膜的流动镶嵌模型[学习目标]1.了解科学家建立生物膜模型的过程。2.简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。3.简述生物膜系统的结构和功能。知识点一对生物膜结构的探索历程知识梳理对生物膜结构的探索历程1.磷脂分子含有哪些元素？结构有何特点？提示：C、H、O、N、P。磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。2．为什么磷脂在空气—水界面上铺展成单分子层？提示：磷脂分子的亲水“头”部易与水结合在一起，而疏水“尾”部由2条长脂肪酸链组成，性质像油，不能与水结合，暴露在空气一侧。3．人—鼠细胞融合的实验是用绿色和红色荧光染料分别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，该现象出现的原因是什么？提示：细胞膜上的蛋白质大多数是可以运动的。典题分析题型一对生物膜结构的探索历程的分析[例1]下列说法与生物膜发现史不一致的是()A．欧文顿在实验基础上提出：膜是由脂质组成的B．荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积为红细胞表面积的2倍。他们由此推出：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层C．罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，提出所有的生物膜都是由磷脂—蛋白质—磷脂三层结构构成的D．科学家将不同荧光染料标记的人细胞和小鼠细胞进行融合，证明了细胞膜的流动性解题分析欧文顿经过多次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不同：凡是可以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，根据相似相溶原理，提出膜是由脂质组成的，A正确；荷兰科学家依据从人的红细胞中提取的脂质铺成单分子层后，单分子层的面积是红细胞表面积的2倍，得出细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层，B正确；罗伯特森在电镜下看到细胞膜的暗—亮—暗的三层结构，提出生物膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的，C错误；科学家用不同荧光染料标记人、小鼠细胞表面的蛋白质分子，两种细胞融合一段时间后，两种颜色的荧光均匀分布，证明了细胞膜具有流动性，D正确。答案C[例2]下列关于生物膜结构的探索历程的说法，不正确的是()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可以运动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题分析脂溶性物质更易通过细胞膜，说明细胞膜是由脂质组成的，A正确；罗伯特森认为生物膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成的，而且是静态的结构，B正确；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可以运动，说明生物膜具有一定的流动性，C正确；三层结构模型认为蛋白质分子在膜中的分布是均匀的、固定的，而流动镶嵌模型认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的，D错误。答案D知识点二流动镶嵌模型的基本内容知识梳理1.生物膜的化学组成：生物膜主要由eq\o(□,\s\up4(01))脂质和eq\o(□,\s\up4(02))蛋白质组成。2．流动镶嵌模型的基本内容3．生物膜的结构特性——eq\o(□,\s\up4(01))具有一定的流动性(1)原因：构成生物膜的eq\o(□,\s\up4(02))磷脂分子具有流动性，大多数蛋白质分子也是可以运动的。(2)表现：变形虫的变形运动、细胞融合、分泌蛋白的传递与分泌等。(3)生理意义：保证了细胞正常生命活动的进行。4．生物膜的功能特性——eq\o(□,\s\up4(01))选择透过性(1)结构基础：膜上具有eq\o(□,\s\up4(02))载体蛋白。(2)生理意义：控制物质进出细胞。1.仔细观察桑格和尼克森建构的流动镶嵌模型，它是对称模型吗？提示：不对称。因为构成细胞膜的蛋白质分子的分布是不均匀的。2．你能快速判断出哪个是细胞膜的内侧和外侧吗？提示：根据糖蛋白的分布情况判断，有糖蛋白存在的一侧为细胞膜外侧。典题分析题型二对生物膜的流动镶嵌模型基本内容的考查[例3]如图表示细胞膜的亚显微结构模式图，请据图回答：(1)图中[③]________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)不同的细胞，其细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的________。(填写标号)(5)细胞膜的外侧是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)侧，判断的依据是__________________________________________________________________________________。(6)细胞膜的这种结构模型被称为________________________________________________________________________。解题分析细胞膜的亚显微结构模式图显示，细胞膜的基本支架是磷脂双分子层(图中②所示)，蛋白质分子覆盖、镶嵌或贯穿于磷脂双分子层中。糖链和蛋白质结合形成糖蛋白，与细胞识别、细胞间信息交流有关。Ⅰ侧具有糖链，可以判断Ⅰ侧为细胞膜外侧。答案(1)蛋白质氨基酸②磷脂双分子层(2)①糖蛋白(糖被)(3)流动组成细胞膜的磷脂分子具有流动性，大多数蛋白质分子也是可以运动的(4)③(5)ⅠⅠ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)流动镶嵌模型知识拓展细胞膜的成分、结构、功能间关系题型三生物膜的结构特点与功能特点的辨析[例4]下列不能体现细胞膜流动性的是()A．萎蔫的植物细胞出现质壁分离现象B．细胞膜上糖蛋白的识别过程C．浆细胞分泌抗体D．白细胞的吞噬作用解题分析萎蔫的植物细胞出现质壁分离现象的过程中，原生质层收缩，体现了细胞膜的流动性，A不符合题意；细胞膜上糖蛋白的识别过程不能体现细胞膜的流动性，B符合题意；浆细胞分泌抗体的过程存在膜的变化，体现了细胞膜的流动性，C不符合题意；白细胞的吞噬作用依赖于细胞膜的流动性，D不符合题意。答案B知识拓展正确区分生物膜的流动性和选择透过性(1)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)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。(3)选择透过性指的是生物膜对进出细胞的物质具有一定的选择性，主要表现为：水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。细胞膜、细胞内的其他膜结构——叶绿体膜、线粒体膜、液泡膜都具有这一特性。当堂检测——查漏补缺巩固提升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()答案A解析磷脂分子由亲水性“头”部和疏水性“尾”部组成，若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，亲水性“头”部可与水接触，而疏水性“尾”部则在空气中。2．1970年科学家将人和鼠的细胞膜用不同荧光染料标记后，让两种细胞融合，杂种细胞一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光均匀分布。该实验能够证明()A．细胞膜含有蛋白质和脂质B．细胞膜具有流动性C．细胞膜含有磷脂双分子层D．细胞膜容易染色而发光答案B解析细胞膜的融合依赖于细胞膜的流动性，B正确。3．下面是神经细胞的细胞膜结构模式图，其中正确的是()答案A解析细胞膜以磷脂双分子层为基本支架，排列时具有亲水性的“头”部排列在外侧，具有疏水性的“尾”部排列在内侧，蛋白质分子可镶在或嵌入或贯穿于磷脂双分子层中。4．如图是桑格和尼克森在1972年提出的生物膜结构的流动镶嵌模型，下列叙述不正确的是()A．图中a与细胞识别有关B．图中c分子具有亲水的“头”部和疏水的“尾”部C．图中d的分布状态有两种：镶在表面或贯穿于整个磷脂双分子层D．b构成膜的基本支架答案C解析图中a为糖蛋白，与细胞的识别有关，A正确；b为磷脂双分子层，是构成生物膜的基本支架，D正确；c是磷脂分子，有亲水的“头”部和疏水的“尾”部，B正确；d为蛋白质，在膜上呈不对称分布，有的镶在磷脂双分子层表面，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，C错误。5．如图表示细胞膜的结构，据此回答问题(在[]中填序号)：(1)细胞膜的这种结构模型被称为________________。细胞膜的基本支架是[]。(2)胆固醇、维生素D等物质能优先通过细胞膜，这是由于细胞膜上具有________(填成分)。(3)由图可知，该结构的________(填“上方”或“下方”)是细胞膜的外侧。(4)精子和卵细胞能够通过该结构相互识别并结合，说明细胞膜具有____________________功能。与此相关的物质是[]。(5)细胞膜在控制物质进出细胞时具有__________________(填特性)。答案(1)流动镶嵌模型③(2)脂质(磷脂)(3)上方(4)细胞间的信息交流(细胞识别)①(5)选择透过性解析由图示可知：①是糖蛋白，②是蛋白质，③是磷