高中生物 课时13 生物膜的流动镶嵌模型导学案 新人教版必修1.docx

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高中生物课时13生物膜的流动镶嵌模型导学案新人教版必修1

2019-2020年高中生物课时13生物膜的流动镶嵌模型导学案新人教版必修1

【学习目标】

1．简述生物膜的结构。

2．探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。

3．探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。

【自主梳理】

1．对生物膜结构的探索历程

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_________更容易通过细胞膜

膜是由_________组成的

20世纪初

对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析

膜的主要成分是_______和_______

1925年荷兰科学家

将从红细胞中提取的脂质铺展成单分子层，其面积是红细胞表面积的_______倍

膜中的脂质分子必然排列为_______

1959年罗伯特森

在电子显微镜下看到细胞膜清晰的_______的三层结构

所有的生物膜都由______________三层结构构成，是静态的统一结构

1970年

_______标记的小鼠细胞和人细胞融合实验

细胞膜具有_______

1972年桑格和尼克森

新的观察和实验证据

提出为大多数人所接受的_______模型

2．根据如图回答问题。

【预习小测】

1．判断正误：

罗伯特森用光学显微镜观察到了细胞膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。

2．判断正误：

罗伯特森提出的细胞膜结构模型为大多数科学家所接受。

3．判断正误：

细胞膜中的磷脂呈双层排布。

4．判断正误：

流动镶嵌模型认为生物膜具有一定的流动性。

5．思考问题：

结合日常生活，举出糖蛋白在细胞间识别和信息交流中起重要作用的实例。

知识拓展·探究案

【探究一对生物膜结构的探索历程】

1．欧文顿得出"膜是由脂质组成的"结论，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定？

2．结合磷脂分子的结构特点，尝试画出多个磷脂分子在空气—水界面上和浸没在水溶液中的排布状态示意图，并分析其原因。

3．举例说明罗伯特森的蛋白质—脂质—蛋白质的静态统一结构有什么不足之处？

4．小鼠细胞和人细胞融合实验：

（1）依据此实验，你是否赞同罗伯特森认为的细胞膜具有"静态的统一结构"的观点？

为什么？

（2）若此实验在20°C条件下进行，请预测细胞融合后两种颜色分布均匀所需时间的长短，并说明预测理由。

【典例精析】

下列关于生物膜结构探索历程的叙述，正确的是

A.欧文顿用500多种化学物质对植物细胞进行通透性实验，发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜，得出了"膜是由脂质和蛋白质组成的"结论

B.科学家分别用红色和绿色荧光染料标记人和小鼠细胞表面的蛋白质，并将两种细胞融合，发现两种颜色的荧光均匀分布。

这一实验以及相关的其他实验证据表明细胞膜具有流动性

C.从细胞膜中提取的脂质铺成的单分子层面积是细胞表面积的2倍，提出了"细胞膜只由脂质分子组成"

D.罗伯特森在电镜下看到细胞膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，提出了"生物膜的流动镶嵌模型"

【变式训练】

借助电子显微镜观察细胞膜,可以看到的是两条暗带中间夹着一条明带,下列相关说法最准确的是（　　）

A.两条暗带的成分是蛋白质,明带的成分是磷脂

B.明带的成分是蛋白质,两条暗带的成分是磷脂

C.两条暗带的主要成分是蛋白质,明带的主要成分是磷脂

D.明带的主要成分是蛋白质,两条暗带的主要成分是磷脂

【探究二流动镶嵌模型的基本内容】

（1）上图中①②③分别是什么物质？

②在①中的分布有何特点？

（2）根据①②③的分布，分析：

膜两侧是对称的吗？

（3）图中哪侧是细胞膜外侧？

为什么？

6．尝试从生物膜的成分角度思考生物膜具有一定的流动性的原因。

这样的结构特点决定了生物膜具有什么样的功能特点？

【典例精析】

下图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列有关叙述错误的是

A.①是糖蛋白，对所有的细胞只有保护和润滑作用

B.②是蛋白质分子，大多数是可以运动的

C.③是磷脂双分子层，构成了膜的基本支架，这个支架并不是静止的

D.不同细胞膜中，所含①②③的比例是有区别的

【变式训练】

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

【随堂自测】

1．下列关于生物膜结构探索历程的说法，不正确的是

A.荷兰科学家用人的红细胞提取的脂质做实验，得出细胞膜中的脂质分子排列为两层的结论

B.三层结构的"三明治"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是可以运动的

D.三层结构的"三明治"模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是均匀的

2．细胞膜对细胞完成各种生理功能极为重要的结构特点是

A.磷脂排列成双分子层

B.膜两侧物质分子排列不对称

C.蛋白质分子覆盖或镶嵌于磷脂双分子层上

D.膜物质分子的运动使其具有流动性

3．将两种海绵动物的细胞分散成单个的细胞，再分别进行同种和异种混合培养，发现只有同种的细胞才能结合，其原因是

A.两种海绵细胞表面的糖蛋白起识别作用

B.两种海绵细胞的脂质成分不同

C.两种海绵细胞细胞膜上的蛋白质和磷脂种类都不同

D.两种海绵细胞细胞膜上的蛋白质空间结构不同

4．下列能够反映细胞膜的结构特点的实例是

①白细胞吞噬病菌②不能吸收蛋白质③变形虫的变形运动④水分子能自由进出细胞⑤细胞融合

A.①②③

B.①③⑤

C.①④⑤

D.③④⑤

5．下图是桑格和尼克森在1972年提出的关于生物膜分子结构的流动镶嵌模型，请回答下列问题。

（1）与细胞识别有关的结构是_________（填字母），细胞的识别实际上是一个信息传递过程，植物细胞间可通过_________（填结构名称）进行信息传递。

据图可判断_________侧为细胞外侧。

（2）e是_________，还能够与脂质结合形成_________。

（3）c是_________，该分子的特点是______________________________，其在细胞膜上排列成连续的_________层，构成_________，是细胞膜的基本支架。

（4）图中的d是_________，是由_________通过_________反应在核糖体上合成的，其种类和数量与__________________有关。

【探究归纳】

1．教材提炼：

2．生物膜的流动镶嵌模型：

如图所示。

（1）细胞膜中的脂质以磷脂为主，有的还有一些胆固醇。

（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均匀分布的，而是呈不对称性分布。

3．生物膜的结构特点和功能特点：

生物膜的流动性

生物膜的选择透过性

结构基础

磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的

生物膜上的载体蛋白

实例

质壁分离与复原、变形虫运动、白细胞的吞噬作用等

细胞能够有选择性地吸收细胞所需的离子

联系

生物膜的流动性是选择透过性的基础

必修1课时13生物膜的流动镶嵌模型

详细答案

课前预习·预习案

【自主梳理】

1．可以溶于脂质的物质    脂质   脂质  蛋白质  2 连续的两层 暗—亮—暗 蛋白质—脂质—蛋白质 荧光 流动性 流动镶嵌

2．1.磷脂双分子层 基本支架 流动性

2.蛋白质分子 镶 嵌入 贯穿于 运动的

3.糖蛋白 糖被 细胞识别

【预习小测】

1．× 提示：

罗伯特森用电子显微镜观察到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，他结合其他科学家的工作，提出生物膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。

2．× 提示：

罗伯特森提出的细胞膜结构模型为一种静态模型，不能解释变形虫的运动等现象，不为大多数科学家所接受。

3．√ 提示：

磷脂的头部亲水，尾部疏水，在细胞膜中排成双层。

4．√ 提示：

流动镶嵌模型认为组成生物膜的磷脂和大多数蛋白质都是可以运动的，从而认为生物膜具有一定的流动性。

5．提示：

器官移植中的免疫排斥反应、受精作用中精子和卵细胞的结合等。

知识拓展·探究案

【探究一对生物膜结构的探索历程】

1．提示：

是通过对现象的推理分析。

欧文顿通过实验发现可以溶于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞，于是他得出"膜是由脂质组成的"结论。

2．提示：

如图所示。

原因分析：

因为磷脂分子的"头"部亲水，"尾"部疏水，所以当平铺在空气一水界面上时，磷脂分子"头"部向下与水面接触，"尾"部则朝向空气一面；当完全浸没在水溶液中时，磷脂分子会排成双层。

3．提示：

罗伯特森静态统一结构的观点无法解释变形虫的运动、细胞的生长、分泌蛋白的分泌等体现生物膜有流动特点的实例。

4．

（1）提示：

不赞同。

小鼠细胞和人细胞融合实验表明细胞膜具有流动性。

（2）提示：

若在20℃条件下进行，两种颜色均匀分布所用的时间将延长，因为低温下分子的运动速度会减慢。

【典例精析】

B

【解析】19世纪末欧文顿根据易溶于脂质的物质容易通过细胞膜的现象提出：

膜是由脂质组成的。

两位荷兰科学家将从细胞膜中提取的脂质在空气—水界面上铺展成单分子层，发现其面积是细胞表面积的2倍，提出：

细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。

罗伯特森在电镜下看到细胞膜由暗—亮—暗的三层结构构成，他把生物膜描述为静态的统一结构。

科学家用绿色和红色荧光染料标记小鼠和人细胞表面的蛋白质，并使之融合，发现两种颜色的荧光均匀分布，再根据这一实验及其他相关实验表明细胞膜具有流动性。

【备注】膜的成分和结构的初步阐明，最初都是先根据实验现象和有关知识，提出假说，而不是通过实验观察直接正实的。

假说的正确与否，还需要通过观察和实验进一步验证。

【变式训练】

C

【解析】罗伯特森提出了生物膜的模型:

中间的亮层是脂质分子,两边的暗层是蛋白质分子。

由于生物膜中还有多糖、胆固醇等物质,所以只能说主要成分。

【备注】无

【探究二流动镶嵌模型的基本内容】

5．

（1）提示：

①②③分别是磷脂、蛋白质和糖链。

蛋白质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。

（2）提示：

由三者的分布可知，膜两侧是不对称的。

（3）提示：

a侧。

因为a侧有糖蛋白，糖蛋白只存在于细胞膜的外侧，起识别作用。

6．提示：

组成生物膜的磷脂和大多数蛋白质都能够运动，所以生物膜具有一定的流动性。

这样的结构特点决定了生物膜能够选择性地控制物质进出，具有选择透过性。

【典例精析】

A

【解析】①是糖蛋白，消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用，而有些细胞表面的糖蛋白也有识别作用。

②是蛋白质分子，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，大多数是可以运动的。

③是磷脂双分子层，构成膜的基本支架，处于不断流动状态。

不同细胞膜所含化学成分基本相同，但各种成分的含量却有差异。

【备注】生物膜主要由磷脂和蛋白质组成，磷脂在生物膜中为双层排布，形成磷脂双分子层，构成生物膜的基本支架。

磷脂和大多数蛋白质都能够运动，所以生物膜具有一定的流动性。

【变式训练】

D

【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。

蛋白质是生命话动的主要承担者，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。

【备注】无

【随堂自测】

1．D

【解析】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，测得其面积为红细胞表面积的2倍，从而得出细胞膜中的脂质分子排列为连续的2层的结论，A项正确。

罗伯特森提出生物膜的"三明治"模型，他将生物膜描述为静态的统一结构，B项正确。

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是可以运动的，故生物膜具有一定的流动性，C项正确。

流动镶嵌模型认为蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层的表面，有的贯穿于整个磷脂双分子层，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，在膜中分布不均匀，D项错误。

【备注】无

2．D

【解析】构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的，这种特点使细胞膜具有一定的流动性，这对细胞完成各种生理功能非常重要。

【备注】无

3．A

【解析】海绵细胞膜表面的糖蛋白具有识别作用，能够识别同种和异种，只有同种的海绵细胞才能结合。

【备注】无

4．B

【解析】细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，白细胞吞噬病菌、变形虫的变形运动、细胞融合都能体现细胞膜的流动性。

蛋白质不被细胞吸收体现了细胞膜的选择透过性，水分子能自由进出细胞与细胞膜的流动性无关。

【备注】无

5．

（1）a    胞间连丝    M

（2）糖链   糖脂

（3）磷脂分子     有亲水的磷酸"头"部和疏水的脂肪酸"尾"部   两  磷脂双分子层

（4）蛋白质   氨基酸   脱水缩合   膜功能的复杂程度

【解析】

（1）题图中a是糖蛋白、e是糖链，糖蛋白通常分布在细胞膜外侧，故依据a可判断M侧为细胞的外侧。

a参与细胞的识别，进行细胞之间的信息交流。

细胞之间的信息交流是多种多样的，如植物细胞之间可以通过胞间连丝进行信息传递。

（2）e是与蛋白质结合的糖链，还能够与细胞膜上的脂质结合形成糖脂。

（3）c是磷脂分子，具有亲水的磷酸"头"部和疏水的脂肪酸"尾"部，在细胞膜上排列成连续的两层，构成磷脂双分子层，为细胞膜的基本支架。

（4）d是膜上的蛋白质，蛋白质是由氨基酸在核糖体上通过脱水缩合而形成的，其种类和数量越多，膜的功能越复杂。

【备注】无