山西省阳泉市第十七中学人教版高一生物必修1导学案：4.2生物的流动镶嵌模型.doc

高一生物必修一 分子与细胞导学案（编号： GZSWRJBXY12）班级 ，小组名： ， 姓名 课 题细胞的物质输入和输出 生物的流动镶嵌模型主编制人编制时间使用时间导语在第三章的尝试制作真核细胞的三维结构模型中，遇到过用什么材料做细胞膜的问题，现在有三种材料：塑料袋、普通布和弹力布，你会选用哪种材料呢？为什么？1、根据结构与功能相适应的观点分析，用哪种材料做细胞膜，更适于体现细胞膜的功能？2、你还能想出更好的材料做细胞膜吗？学习目标1.对生物膜结构的探索历程。 2.生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。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。学习任务一、对生物膜结构的探索历程基础知识(一)从生理功能入手的科学探究1.资料一：时间：19世纪末 1895年 人物：欧文顿（E.Overton） 实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜。 欧文顿的结论是 。2.资料二：20世纪初科学家第一次将膜从_中分离出来。化学分析表明：膜的主要成分是_ _ 和 _ 。3.资料三：时间：1925年 人物：荷兰科学家Gorter和Grendel 实验：用丙酮从人的红细胞的细胞膜中提取脂质（磷脂），在空气水界面上铺成单层分子，发现单分子层面积是细胞膜表面积的2倍。结论：_。（二）“三明治”结构模型的提出4.资料四：时间：二十世纪50年代，电子显微镜的诞生，1959年，科学家用它观察细胞膜 人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）实验：在电镜下看到细胞膜暗亮暗的三层结构，大胆提出生物膜的模型：所有的生物膜 _ 。 他把生物膜描述为 结构。又称三明治结构。 这一模型的直接证据来自电子显微镜的观察,但这一模型解释不了膜的许多生理功能。（三）新技术带来新模型5.资料五：随着新的技术手段不断运用于生物膜的研究，科学家发现膜蛋白_,有的蛋白质是_在磷脂双分子层中的。6.资料六：时间：1970年人物：Larry Frye等实验：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。提出假说：细胞膜具有 _ _ 。7.资料七：时间：1972年人物：桑格和 尼克森提出：细胞膜结构的 _ 模型。 典型例题8. 【A级】维生素D能比水溶性维生素更优先通过细胞膜，这是因为 ( ) A细胞膜以磷脂双分子层作基本支架 B. 磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质 C细胞膜的结构特点是具有一定的流动性 D细胞膜是选择透过性膜9. 【B级】细胞膜能被脂质溶剂和蛋白酶处理后溶解，由此推断细胞膜的化学成分主要是（ ） A.磷脂和多糖 B.磷脂和蛋白质 C.蛋白质和核酸 D.蛋白质和多糖二、流动镶嵌模型的基本内容基础知识10._ 构成了膜的基本支架，（其中磷脂分子的_朝向两侧，_朝向内侧）且其具有 _ 。（这体现了膜的流动性）11.蛋白质有的_ _ 、有的_ _ 、有的_整个磷脂双分子层中。（体现了膜结构内外的不对称性）大多数蛋白质分子 _ 。（也体现了膜的流动性）12.在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的 _ 与 _ 结含形成的 _ ，叫做糖被。例如：消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有_ _ 作用；糖被与 _ 的识别有密切关系。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）13.除了糖蛋白之外，细胞膜表面还有 _ _ 和 _ 结合成的 _ 。典型例题14.【A级】生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是 ( ) 以磷脂双分子层为基本骨架 蛋白质一脂质一蛋白质的三层结构 静止的 流动的A B C D15.【B级】变形虫表面的任何部位都能伸为伪足，人体内的一些白细胞可以吞噬病菌和异物。上述生理过程的完成依赖于细胞膜具有 ( )A选择透过性 B一定的流动性 C保护性 D主动运输16.【C级】关于细胞膜流动性的叙述，正确的是 ( ) A因为磷脂分子有头和尾，磷脂分子利用尾部摆动在细胞膜上运动，使细胞膜具有流动性 B. 因为蛋白质分子无尾，不能运动，所以它与细胞膜的流动性无关 C细胞膜的流动性是指蛋白质载体的翻转运动，与磷脂分子无关 D细胞膜流动性与蛋白质分子和磷脂分子都有关17.【B级】细胞膜与其完成各种生理功能极为重要的结构特点是 （ ） A. 磷脂分子排列成双层 B. 两侧膜物质分子排列不对称 C. 膜物质分子的运动使其具有流动性 D. 球蛋白分子覆盖或镶嵌于磷脂双分子层中 18.【B级】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构成 B细胞膜的外表面有糖被 C细胞膜具有一定的流动性 D细胞膜具有一定的选择透过性课堂训练知识点一对生物膜结构的探索历程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2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_。知识点二流动镶嵌模型的基本内容3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4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知识建构与反思4.2.1 生物膜结构的探索历程4.2.2 流动镶嵌模型的基本内容要求1.按照思维导图梳理知识，加深理解2.完成学案相互交流找出共性问题填写问题卡并返回自主评价小组评价教师评价教材上问题参考答案（一）问题探讨1.提示：三种材料比较，弹力布更能体现细胞膜的柔变性和一定的通透性，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，使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。使用透析袋也可以。如果制作临时使用的模型，利用猪或其他动物的膀胱做细胞膜是更加理想的材料。（二）思考与讨论11.最初认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.有必要。仅靠推理得出的结论不一定准确，还应通过科学实验进行检验和修正。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然排列为连续的两层这一结论。（三）思考与讨论2 1.提示：在建立生物膜模型的过程中，实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终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认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实验又证明了膜的流动性等。没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。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、认识，再实践、再认识；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所有的生物膜都是相同的，这显然与不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。还有，不同膜的厚度也不完全一样。由此促进学者们重新研究脂质和蛋白质相互作用的问题。一些学者使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，脂双层中分布有蛋白质颗粒，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情况，恰能较好地解释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。（四）练习 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.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）流动镶嵌模型提出蛋白质在膜中的分布是不均匀的，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均匀分布在脂双层的两侧。（2）流动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.D。拓展题1.提示：生物膜结构的研究历史反映了科学研究的艰辛历程，也告诉我们建立模型的一般方法。科学家根据观察到的现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的假说或模型，用观察和实验对假说或模型进行检验、修正和补充。一种模型最终能否被普遍接受，取决于它能否与以后的观察和实验结果相吻合，能否很好地解释相关现象，科学就是这样一步一步向前迈进的。2.提示：生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。课外学习资料 ：几种主要的生物膜结构模型迄今为止，已提出的生物膜结构模型达几十种之多，现仅介绍几种较为重要的模型。随着研究的深入，人们对膜结构的认识将会不断趋向全面与合理。1. 双分子片层模型：细胞膜是由双层脂分子及内外表面附着的蛋白质所构成的。脂质分子平行排列并垂直于膜平面。双层脂质分子的非极性端相对，极性端向着膜的内外表面，在内外表面各有一层蛋白质。这一模型是对膜结构的一个较粗浅的认识。2. 单位膜模型：连续的脂质双分子层组成膜的主体，磷脂的非极性端朝向膜内侧，极性端朝向膜外两侧，蛋白质通过静电作用与磷脂极性端相结合，从而形成蛋白质磷脂蛋白质的三层结构，称之为单位膜。单位膜模型的主要不足在于：把膜结构描述成静止的、不变的，这显然与膜功能的多样性相矛盾。其次，不同膜的厚度差异明显，变化范围为510nm。3. 流动镶嵌模型：主要特点是：（1）强调了膜结构的不对称性和不均匀性。将膜蛋白分为外在蛋白和内在蛋白，并且指出蛋白质在脂双层中的分布是不对称和不均匀的。（2）强调了膜结构的流动性。认为膜的结构成分不是静止的，而是动态的，生物膜是流动的脂质双分子层与镶嵌着的球蛋白按二维排列组成。（3）膜的功能是由蛋白与蛋白、蛋白与脂质、脂质与脂质之间的复杂的相互作用实现的。课堂训练参考答案1B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。知识链接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。2(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解析由于细胞膜的识别功能，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。方法点拨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。3D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。方法点拨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。4D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。知识链接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。