1、2014-2015学年生物（新人教版）必修一同步导学案 4.2 生物膜的流动镶嵌模型一、学习目标简述生物膜的结构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二、学习重、难点1.重点：简述生物膜的结构2.难点：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三、知识网络四、导学过程 “导”自主预习一、对生物膜结构的探索历程119世纪末，欧文顿发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：凡是可以溶于 的物质，更容易通过细胞膜进入细胞。于是，他提出：膜是由 组成的。220世纪初，科学家通过对红细胞膜的成分进行化学分析表明：膜的主要成分是
2、和 。3.1925年，两位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，其面积为红细胞表面积的 倍，由此得出结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的 。41959年，罗伯特森在 下看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，提出生物膜的模型：所有的生物膜都由蛋白质脂质蛋白质三层结构构成，中间的亮层是 分子，两边的暗层是 分子。他把生物膜描述为 的统一结构。520世纪60年代以后，很多科学家对罗伯特森的生物膜是静态的统一结构的观点提出质疑：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的 、变形虫的 这样的现象都不好解释。后来科学家发现膜蛋白并不是全部平
3、铺在脂质表面，有的蛋白质是 在脂质双分子层中的。61970年，科学家用发绿色荧光的染料标记鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞 。实验表明：细胞膜具有 。7结合前人的研究成果，1972年桑格和尼克森提出的 模型为大多数人所接受。二、流动镶嵌模型的基本内容1生物膜的基本构成：(1)组成：主要由 和 组成 (2)基本骨架： 层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）。(3)蛋白质分子存在形态：有 、 、 三种。(4)生物膜的结构特点：一定的 （ 和 都是运动的）2细胞膜的外表面结构(1)外侧的蛋白质分子与糖类结合形成的糖蛋白，叫做 。有 、 和
4、 作用。(2)细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的 。“学”互动探究探究一 生物膜结构的探索历程阅读课本67页资料分析，小组讨论回答下列问题：如何设计实验验证细胞膜具有流动性？提示：用红色和绿色荧光染料分别标记人细胞和小鼠细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合，在37下保温40min后，融合细胞上两种荧光点呈均匀分布(如下图所示)。这一实验表明细胞膜的蛋白质分子具有运动性，决定了生物膜具有一定的流动性。【经典回眸】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
5、，如下图所示：(1)该实验结果说明细胞膜具有_，这是因为_。(2)若在两个细胞融合成一个细胞后，将融合细胞置于0条件下保持40分钟，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】观察融合后的细胞，开始红、绿色各占一半，40分钟后两种颜色均匀分布在细胞膜表面，从颜色的移动可推知一定是蛋白质分子移动的结果。 0时，两种蛋白质分子的活动性很低或基本不动，即温度能够影响蛋白质分子的活动。答案：(1)一定的流动性(2) 细胞膜的蛋白质分子的运动(3) 蛋白质分子的活动受温度的影响【变式训练】1.19世纪末，欧文顿发现：凡是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
6、入细胞。这种现象是因为()A细胞膜以磷脂分子层为基本支架B细胞膜上有搬运脂质的载体蛋白C细胞膜表面有一层糖蛋白D磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动探究二 生物膜的流动镶嵌模型阅读课本68页，小组讨论回答下列问题：依据流动镶嵌模型，细胞膜组成、结构和功能之间存在什么关系？提示：细胞膜成分、结构、功能及运动性、流动性、选择透过性之间的关系小结：【经典回眸】下图表示细胞膜的亚显微结构模式图，请据图回答： (1)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_的特性。(4)不同细胞的细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的哪些结构的不
7、同？_(填写标号)。【解析】A代表的是多糖，E代表的是具有识别能力的糖蛋白，C和D分别是指磷脂分子和磷脂双分子层。答案：(1)D磷脂双分子层(2)E糖蛋白(3)流动性(4)B、E【变式训练】2.下列能正确表示细胞膜结构的是()变式训练参考答案：1.A 2.C五、达标检测1一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的面积增大而厚度变小，其决定因素是细胞膜的 ()A结构特点具有流动性 B选择透过性C专一性 D具有物质运输的功能2. 有人发现，在一定温度条件下，细胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面。当温度上升到一定程度时，细胞膜的脂类分子有75%排列不整齐，细胞膜厚度变小，而膜的表面积扩大，膜
8、对离子、分子的通透性提高。对上述实验现象合理的解释是()A. 膜的主要成分是磷脂分子B. 细胞膜的成分不是一成不变的C. 膜的成分是磷脂和蛋白质D. 构成质膜的磷脂分子是可以运动的，细胞膜具有一定的流动性3使磷脂特别适于形成细胞膜的特征是 ()A它们是疏水的B它们是亲水的C它们迅速吸水D它们既是亲水的又是疏水的4. 如图是细胞膜的亚显微结构模型示意图，关于细胞膜的流动镶嵌模型叙述错误的是()A. 是磷脂分子，构成了膜的基本骨架，这个支架不是静止的，有流动性B. 是糖蛋白，糖蛋白对所有细胞都具有保护和润滑作用C. 蛋白质分子有的镶嵌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、有的横跨整
9、个磷脂双分子层D. 大多数蛋白质分子是可以运动的5. 关于细胞膜的组成、结构、功能之间的关系，逻辑顺序正确的是()膜主要由磷脂分子和蛋白质分子组成膜具有流动性膜具有选择透过性膜内蛋白质分子、磷脂分子大都是运动的A. B. C. D. 参考答案： 1A 2. D 3D 4. B 5. A六、依据考点，归纳总结【例1】变形虫可以吞噬整个细菌，这一事实说明了 ()A细胞膜具有选择透过性B细胞膜具有一定的流动性C细胞膜具有全透性D细胞膜具有保护作用解析：根据细胞膜的选择透过性，细胞膜可以让水分子自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子物质也可以通过，而其他的离子、小分子物质和大分子物质则不能通过。变形虫
10、可以吞噬整个细菌，显然不能说明细胞的选择透过性，而恰好表明细胞膜具有一定的流动性。答案：B温馨提示：证明细胞膜具有流动性的实例(1)草履虫取食过程中食物泡的形成以及胞肛废渣的排出。(2)变形虫捕食和运动时伪足的形成。(3)白细胞吞噬细菌。(4)分泌蛋白的释放过程。(5)受精时生殖细胞的融合过程。(6)制备单克隆抗体时的细胞融合。(7)红细胞通过狭窄毛细血管时发生的变形。(8)精细胞形成精子时发生的变形。(9)酵母菌在出芽生殖时长出芽体。(10)人鼠细胞的融合实验。(11)变形虫的切割实验。(12)植物细胞的质壁分离和复原实验。【例2】如图表示细胞膜的流动镶嵌模型，有关叙述不正确的是 ()A具有
11、的一侧为细胞膜的外侧B与细胞表面的识别有关C是构成细胞膜的基本支架D细胞膜的选择透过性与的种类和数量有关解析：图中是糖蛋白，是磷脂双分子层，是蛋白质分子。糖蛋白主要与细胞的信息交流和识别有关，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：D温馨提示：生物膜的基本骨架是磷脂双分子层；糖蛋白分布于细胞膜的外侧与细胞间的信息交流和识别有关。【例3】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非常重要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动性
12、解析：细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，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，并具有特异性。细胞膜与内质网膜可以直接相互转化，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温馨提示：细胞膜的流动性和选择透过性的区别和联系(1)区别：具有一定的流动性是细胞膜的结构特点，即磷脂分子是运动的，大多数蛋白质分子也是运动的。选择透过性是细胞膜的功能特点，即水分子、被选择的离子和小分子可以通过，大分子、不被选择的离子和小分子不能通过。(2)联系：细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性，才能表现出
13、选择透过性，如细胞膜中的部分蛋白质充当了载体，运输物质进出细胞，只有它是运动的，才能运输物质。【例4】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_。解析：由于细胞膜的识
14、别功能，通常只有同种细胞才能相互结合。单分子层的面积是细胞表面积的两倍，说明磷脂分子在细胞膜上成双层排列。酶具有专一性，能被蛋白酶分解，说明细胞膜中有蛋白质分子；细胞膜会被能溶解脂质的溶剂溶解，说明细胞膜中有脂质。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温馨提示：领悟细胞膜成分的分析方法(1)用溶解脂质的溶剂处理细胞，发现细胞膜被溶解，脂质分子进入到溶剂中，说明细胞膜中含有脂质分子。(2)用蛋白酶处理细胞也能破坏膜结构，说明细胞膜的化学组成中含有蛋白质。七、布置作业一、选择题1下列说法中，与生物膜发现史不一致的是 ()A欧
15、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，测得单分子层面积为红细胞表面积的两倍。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鼠细胞进行融合，证明了细胞膜的流动性2一位科学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小，而面积扩大，这体现了细胞膜具有 ()A一定的流动性 B选择透过性C专一性 D控制物质进出细胞的功能3当具有蛋白质衣壳的SARS病毒侵入人体后，体内的淋巴细胞就能识别这
16、一异物，并产生相应的抗体。淋巴细胞之所以能识别SARS病毒，是因为其细胞膜上具有()A磷脂分子B糖被 C蛋白质D抗原4细胞膜与其完成各种生理功能相适应的极为重要的结构特点是 ()A磷脂分子排列成双分子层B两侧膜物质分子排列不对称C球蛋白分子覆盖或镶嵌于磷脂双分子层D膜物质分子的运动使其具有一定的流动性5细胞膜常常被脂质溶剂和蛋白酶处理后溶解，由此可以推断细胞膜的主要化学成分是()糖类磷脂磷酸蛋白质水核酸ABCD6异体器官移植手术往往很难成功，最大的障碍就是异体细胞间的排斥，这主要是由于细胞膜具有识别作用，这种生理功能的结构基础是()A细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子组成B细胞膜的外表面有糖蛋白C细
17、胞膜具有一定的流动性D细胞膜具有选择透过性7细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，下列能反映该特点的是()高尔基体形成的囊泡与细胞膜融合变形虫能伸出伪足小肠绒毛上皮细胞对Na、K的吸收核糖体中合成的蛋白质进入细胞核植物细胞质壁分离和复原实验AB CD8对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即出现了斑点。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
18、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二、非选择题9下图表示细胞膜的亚显微结构模式图，请据图回答(1)图中B_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)不同细胞细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的_结构？(5)细胞膜的外侧是_(M、N)侧，判断的依据是_。(6)细胞膜的这种结构模型被称为_。10现有人的成熟红细胞、人的口腔上皮细胞、蛙的红细胞、鸡肝研磨液等实验材料及用具，请你帮助完成下列实验设计和分析有关问题。（1）为获得纯净的细胞膜，应选取上述 材料做实验
19、。选用该材料的原因是它 _。（2）将选取的上述材料放入_中，由于_作用，一段时间后细胞将破裂。（3）科学家将膜结构中的磷脂分子提取出来，铺在水面上，测得磷脂占有面积为S，那么该细胞膜的表面积约为_。（4）有人发现，在一定温度条件下，细胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面。当温度上升到一定程度时，细胞膜的脂类分子有75%排列不整齐，细胞膜厚度变小，而膜的表面积扩大，膜对离子和分子的通透性提高。对上述实验现象合理的解释是 （ ）A膜的主要成分是磷脂分子 B细胞膜的成分不是一成不变的C膜面积变化受温度的影响 D构成质膜的磷脂分子是可以运动的，细胞膜具有一定的流动性参考答案:1C解析：罗伯特森在电镜下看
20、到的细胞膜的“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。2A解析：细胞膜的主要成分是磷脂分子和蛋白质分子，而且这些分子不是静止的，而是可以运动的，且物质的运动与温度有关，在一定的温度范围内，当温度升高时，运动增强，使细胞膜的相对面积增大、厚度减小。B项是细胞膜的功能特点，C项是针对载体蛋白而言的，D项是细胞膜的功能，也不能反映细胞膜的结构特点。3B解析：此题考查细胞膜的识别功能。糖被4D解析：细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，而这种流动性对于维持生物体的生命活动有重要作用。这种结构特点使细胞具有选择透过性，如水分子、细胞所需要的离子、小分子物质可以跨膜运输。总之，
21、这种结构特点对于细胞完成各种生理功能非常重要。 5B解析：脂质溶剂溶解的一般是脂质物质，在选项中只有磷脂是脂质物质；蛋白酶能催化蛋白质水解。因此，可以推断细胞膜的化学成分是磷脂和蛋白质。6B解析：磷脂和蛋白质是构成细胞膜的主要组成成分；细胞膜的流动性是细胞膜的结构特点；选择透过性是细胞膜的功能特点；细胞膜表面的糖蛋白具有细胞识别的功能。7C解析：解答本题的关键是：首先要理解细胞膜的流动会影响其形态的变化。一般来说，细胞膜形态的改变都是膜上的蛋白质分子和磷脂分子运动的结果。第二，逐项分析实例，确定细胞膜是否发生了形态的变化，从而得出答案。膜的融合、伪足及质壁分离和复原实验都是反映细胞膜具有流动性
22、的典型例子。细胞对Na、K的吸收是通过细胞膜的运输功能实现的。核糖体合成的蛋白质通过核孔进入细胞核，不需要通过细胞膜。8C解析：根据图示信息，放射性的荧光物质激光束照射时荧光消失，停止照射荧光恢复说明荧光物质并没有跨膜运输。细胞膜具有流动性，激光束照射可加快细胞膜的流动性。9(1)蛋白质氨基酸D磷脂双分子层(2)E糖蛋白(3)流动组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都不是静止不动的，而是可以运动的(4)蛋白质(5)M M侧有多糖与蛋白质形成的糖蛋白，糖蛋白位于细胞膜外侧(6)流动镶嵌模型解析：细胞膜由磷脂双分子层构成基本支架，蛋白质覆盖、镶嵌或贯穿于磷脂双分子层，膜外侧有糖被。细胞膜的功能主要由蛋白质承担。10（1）人的成熟红细胞 除细胞膜外无其它膜结构（2）蒸馏水（清水） 渗透 （3）S/2 （4）D八、课后反思同学们，通过这节课学习，你有哪些收获和体会，存在哪些疑问，请把它填在下面的表格中，以便及时总结、弥补知识缺漏。收获内容疑点内容