2024-2025学年高中生物4.2生物膜的流动镶嵌模型学案新人教版必修1

PAGE1-第2节生物膜的流淌镶嵌模型课前自主预习案一、对生物膜结构的探究历程1．早期历程[填表]时间(人物)试验依据结论或依据19世纪末欧文顿对植物细胞的通透性进行试验，发觉脂溶性物质更简单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定排列为连续的两层1959年罗伯特森电子显微镜下看到细胞膜清楚的暗—亮—暗的结构全部生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质构成，是一种静态的统一结构2．荧光标记细胞膜试验[填图]3．桑格和尼克森的结论在新的视察和试验证据的基础上，提出的流淌镶嵌模型为大多数人所接受。二、生物膜的流淌镶嵌模型1．结构模型[据图填空](1)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名称：磷脂双分子层,作用：细胞膜的基本支架,特点：具有肯定的流淌性))(2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名称：蛋白质分子,位置\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(镶在磷脂双分子层的表面,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)),特点：大多数蛋白质分子是可以运动的))(3)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名称：糖蛋白,位置：分布于细胞膜的外表,功能：爱护、润滑和细胞识别等))2．结构特点生物膜的结构特点是具有肯定的流淌性。1.推断下列叙述的正误(1)不同细胞的形态相对固定，主要是由细胞膜确定的，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汲取葡萄糖时，须要载体蛋白帮助，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究历程的叙述，不正确的是()A．最初的探究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．流淌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．三层结构模型和流淌镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不匀称的解析：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，电镜下视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匀称的、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，驾驭流淌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究历程【师问导学】细胞膜具有选择透过性，是什么样的结构确定了这种特性呢？请结合下列材料进行分析：1．从生理功能入手的科学探讨(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试验，发觉可以溶于脂质的物质更简单通过细胞膜。结论：膜是由脂质组成的。依据相像相溶原理，苯(非极性)和Na＋(极性)中，苯更简单通过细胞膜。(2)材料科学探讨磷脂分子的结构如下图1水是一种极性溶剂，依据磷脂分子的结构特点在图2画出它在水—空气界面上的分布状况(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楚的暗—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，无法说明细胞生长、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，肯定范围内温度上升，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，发觉荧光匀称分布。结论：细胞膜具有流淌性。①在人—鼠细胞融合的试验中，假如温度维持在0℃与37℃相比，有什么改变？②下列现象中哪些体现了生物膜的流淌性a、b、c、d。a．细胞融合b．质壁分别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．水稻细胞汲取硅离子比钙离子多(2)1972年桑格和尼克森在新的视察和试验证据基础上提出流淌镶嵌模型。答案：(1)①两种荧光不能匀称分布，或者须要更长的时间才能分布匀称，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”静态结构模型不能说明下列哪种现象()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，这种结构无法说明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。假如将血影中的脂类抽提出来，在水面上铺绽开，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．eq\f(1,2)倍B．1倍C．2倍D．4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淌镶嵌模型【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。3．A、B中哪面是细胞膜的外侧，推断的依据是什么？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肯定流淌性的实例？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、外侧推断技巧：依据糖蛋白的分布状况，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淌性的特点外，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．生物膜的流淌镶嵌模型(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匀称分布的，而是呈不对称性分布。2．生物膜的结构特点——具有肯定的流淌性(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：质壁分别与复原、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞的吞噬作用等。(3)膜的流淌性受温度影响，在肯定温度范围内，随温度上升，膜的流淌性加快。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淌镶嵌模型，下列有关叙述不正确的是()A．具有①的一侧为细胞膜的外侧B．①与细胞表面的识别有关C．②是构成细胞膜的基本支架D．细胞膜的选择透过性与①的种类和数量有关解析：图中①是糖蛋白，②是磷脂双分子层，③是蛋白质分子。糖蛋白主要与细胞的信息沟通和识别有关，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特别重要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淌性解析：细胞膜的结构特点是具有肯定的流淌性，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干脆相互转化，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．流淌镶嵌模型认为：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肯定的流淌性，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肯定的通透性，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，运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。运用透析袋也可以。假如制作临时运用的模型，利用猪或其他动物的膀胱做细胞膜更加志向。►思索与探讨1·教材P661．提示：最初相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肯定精确，还应通过科学试验进行检验和修正。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定排列为连续的两层这一结论。►思索与探讨2·教材P671．提示：在建立生物膜模型的过程中，试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最终看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们相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试验又证明白膜的流淌性等。没有这些技术的支持，人类的相识便不能发展。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、相识，再实践、再相识；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全部的生物膜都是相同的，这明显与不同部位的生物膜功能不完全相同是冲突的，还有，不同膜的厚度也不完全一样。由此促进学者们重新探讨脂质和蛋白质相互作用的问题。一些学者运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状况，恰能较好地说明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)流淌镶嵌模型提出蛋白质在膜中分布是不匀称的，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匀称分布在脂双层的两侧。(2)流淌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肯定的流淌性，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：生物膜结构的探讨历