2024-2025學(xué)年高中生物4.2生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型學(xué)案新人教版必修1

PAGE1-第2節(jié)生物膜的流淌鑲嵌模型課前自主預(yù)習(xí)案一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程1．早期歷程[填表]時(shí)間(人物)試驗(yàn)依據(jù)結(jié)論或依據(jù)19世紀(jì)末歐文頓對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)覺(jué)脂溶性物質(zhì)更簡(jiǎn)單通過(guò)細(xì)胞膜膜是由脂質(zhì)組成的20世紀(jì)初對(duì)哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞膜進(jìn)行化學(xué)分析膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)1925年荷蘭科學(xué)家從紅細(xì)胞中提取的脂質(zhì)鋪成單分子層，其面積是紅細(xì)胞表面積的2倍細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必定排列為連續(xù)的兩層1959年羅伯特森電子顯微鏡下看到細(xì)胞膜清楚的暗—亮—暗的結(jié)構(gòu)全部生物膜都由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)構(gòu)成，是一種靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)2．熒光標(biāo)記細(xì)胞膜試驗(yàn)[填圖]3．桑格和尼克森的結(jié)論在新的視察和試驗(yàn)證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出的流淌鑲嵌模型為大多數(shù)人所接受。二、生物膜的流淌鑲嵌模型1．結(jié)構(gòu)模型[據(jù)圖填空](1)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名稱：磷脂雙分子層,作用：細(xì)胞膜的基本支架,特點(diǎn)：具有肯定的流淌性))(2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名稱：蛋白質(zhì)分子,位置\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(鑲在磷脂雙分子層的表面,部分或全部嵌入磷脂雙分子層中,貫穿于整個(gè)磷脂雙分子層)),特點(diǎn)：大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn)動(dòng)的))(3)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(名稱：糖蛋白,位置：分布于細(xì)胞膜的外表,功能：愛(ài)護(hù)、潤(rùn)滑和細(xì)胞識(shí)別等))2．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有肯定的流淌性。1.推斷下列敘述的正誤(1)不同細(xì)胞的形態(tài)相對(duì)固定，主要是由細(xì)胞膜確定的，因?yàn)闃?gòu)成細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)和磷脂分子都是相對(duì)固定不動(dòng)的()(2)不同細(xì)胞膜的磷脂分子是相同的，而蛋白質(zhì)分子是不同的()(3)哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞汲取葡萄糖時(shí)，須要載體蛋白幫助，可以逆濃度梯度進(jìn)行()(4)甘油是極性分子，所以不能以自由擴(kuò)散的方式通過(guò)細(xì)胞膜()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×2．下列關(guān)于生物膜結(jié)構(gòu)探究歷程的敘述，不正確的是()A．最初的探究是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析得出細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的B．三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為生物膜為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)C．流淌鑲嵌模型認(rèn)為構(gòu)成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn)動(dòng)的D．三層結(jié)構(gòu)模型和流淌鑲嵌模型都認(rèn)為蛋白質(zhì)分子在膜中的分布是不勻稱的解析：羅伯特森提出的三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為生物膜結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)，電鏡下視察到的中間亮層是脂質(zhì)分子，兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子，認(rèn)為蛋白質(zhì)的分布是勻稱的、固定的。答案：D課堂互動(dòng)探究案【課程標(biāo)準(zhǔn)】新課標(biāo)未做要求【素養(yǎng)達(dá)成】1．結(jié)合生物膜的結(jié)構(gòu)模型，駕馭流淌鑲嵌模型的基本內(nèi)容。(社會(huì)責(zé)任)2．通過(guò)生物膜模型的構(gòu)建過(guò)程，理解生物膜的結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)。(生命觀念)是誰(shuí)，隔開了原始海洋的動(dòng)蕩，是誰(shuí)，為我日夜守邊防，是誰(shuí)，為我傳信報(bào)安康。沒(méi)有你，我——一個(gè)小小的細(xì)胞會(huì)是何等模樣？同學(xué)們，詩(shī)中的“你”是指什么呢？這幅圖代表什么呢？探究點(diǎn)一生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程【師問(wèn)導(dǎo)學(xué)】細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性，是什么樣的結(jié)構(gòu)確定了這種特性呢？請(qǐng)結(jié)合下列材料進(jìn)行分析：1．從生理功能入手的科學(xué)探討(1)材料19世紀(jì)末，歐文頓用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞進(jìn)行的通透性試驗(yàn)，發(fā)覺(jué)可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更簡(jiǎn)單通過(guò)細(xì)胞膜。結(jié)論：膜是由脂質(zhì)組成的。依據(jù)相像相溶原理，苯(非極性)和Na＋(極性)中，苯更簡(jiǎn)單通過(guò)細(xì)胞膜。(2)材料科學(xué)探討磷脂分子的結(jié)構(gòu)如下圖1水是一種極性溶劑，依據(jù)磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在圖2畫出它在水—空氣界面上的分布狀況(用●表示磷脂分子)。圖1圖2(3)材料1925年兩位荷蘭科學(xué)家從細(xì)胞膜中提取的脂質(zhì)鋪成的單分子層面積是細(xì)胞膜表面積的2倍。結(jié)論：細(xì)胞膜中的脂質(zhì)為連續(xù)的兩層。答案：(2)2．三明治模型的提出材料1959年羅伯特森在電鏡下看到細(xì)胞膜清楚的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)(如圖)羅伯特森提出蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型。結(jié)論：生物膜為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。該模型缺點(diǎn)：認(rèn)為生物膜是一個(gè)靜態(tài)結(jié)構(gòu)，無(wú)法說(shuō)明細(xì)胞生長(zhǎng)、變形蟲運(yùn)動(dòng)、攝食等現(xiàn)象?！局峭抗P記】磷脂分子的性質(zhì)使它在水－空氣界面上總是以親水的頭部朝向水，而在水溶液中，疏水的尾部相互結(jié)合形成雙層結(jié)構(gòu)才能穩(wěn)定存在；細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)是可以運(yùn)動(dòng)的，肯定范圍內(nèi)溫度上升，這種運(yùn)動(dòng)會(huì)加快?！編熣f(shuō)核心】3.新技術(shù)帶來(lái)新模型(1)材料1970年，弗雷和埃迪登分別用綠色和紅色熒光染料標(biāo)記兩種細(xì)胞的蛋白質(zhì)，并將兩細(xì)胞融合，發(fā)覺(jué)熒光勻稱分布。結(jié)論：細(xì)胞膜具有流淌性。①在人—鼠細(xì)胞融合的試驗(yàn)中，假如溫度維持在0℃與37℃相比，有什么改變？②下列現(xiàn)象中哪些體現(xiàn)了生物膜的流淌性a、b、c、d。a．細(xì)胞融合b．質(zhì)壁分別過(guò)程中細(xì)胞膜面積減小，厚度增加c．內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出芽形成囊泡d．變形蟲伸出偽足e．水稻細(xì)胞汲取硅離子比鈣離子多(2)1972年桑格和尼克森在新的視察和試驗(yàn)證據(jù)基礎(chǔ)上提出流淌鑲嵌模型。答案：(1)①兩種熒光不能勻稱分布，或者須要更長(zhǎng)的時(shí)間才能分布勻稱，因?yàn)闇囟冉档陀绊懥说鞍踪|(zhì)運(yùn)動(dòng)的速度?！緳z測(cè)反饋】1．生物膜的“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型不能說(shuō)明下列哪種現(xiàn)象()A．細(xì)胞膜是細(xì)胞的邊界B．溶于脂質(zhì)的物質(zhì)能夠優(yōu)先通過(guò)細(xì)胞膜C．變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)D．細(xì)胞膜中的磷脂分子呈雙層排列在膜中解析：這種模型的主要不足在于認(rèn)為蛋白質(zhì)和脂質(zhì)都是固定不變的，是靜態(tài)的，這種結(jié)構(gòu)無(wú)法說(shuō)明細(xì)胞膜具有的多種功能，如細(xì)胞生長(zhǎng)、膜的擴(kuò)大、變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)等。答案：C2．人的成熟紅細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器，在溶血后，只剩下一層細(xì)胞膜外殼，稱血影。假如將血影中的脂類抽提出來(lái)，在水面上鋪綻開，并用板條將其推擠到一塊，則測(cè)得的脂類面積約是紅細(xì)胞表面積的()A．eq\f(1,2)倍B．1倍C．2倍D．4倍解析：細(xì)胞膜中的磷脂排列成雙層，鋪開后變?yōu)閱螌?，其面積約為細(xì)胞表面積的2倍。答案：C探究點(diǎn)二生物膜的流淌鑲嵌模型【師問(wèn)導(dǎo)學(xué)】下圖是細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：1．圖中的4是哪種成分？為什么在細(xì)胞膜中是兩層的？答案：4是磷脂分子。因?yàn)榧?xì)胞膜兩側(cè)都是水溶液，磷脂分子頭部親水，尾部疏水，只有形成雙分子層結(jié)構(gòu)，才能穩(wěn)定。2．圖中2、5、6在4上的存在方式有什么不同？答案：2、5、6分別鑲在、貫穿、嵌入磷脂雙分子層中。3．A、B中哪面是細(xì)胞膜的外側(cè)，推斷的依據(jù)是什么？答案：A是細(xì)胞膜的外側(cè)，因?yàn)榫哂刑堑鞍?糖被)。4．試舉幾個(gè)能夠體現(xiàn)細(xì)胞膜具有肯定流淌性的實(shí)例？答案：細(xì)胞融合、變形蟲變形運(yùn)動(dòng)、白細(xì)胞吞噬病菌等?！局峭抗P記】膜的內(nèi)、外側(cè)推斷技巧：依據(jù)糖蛋白的分布狀況，有糖蛋白的一側(cè)為膜的外側(cè)，無(wú)糖蛋白的一側(cè)則為膜的內(nèi)側(cè)。生物膜的結(jié)構(gòu)除了具有流淌性的特點(diǎn)外，還具有：(1)鑲嵌性：膜的基本結(jié)構(gòu)是由磷脂雙分子層鑲嵌蛋白質(zhì)構(gòu)成的。(2)不對(duì)稱性：膜兩側(cè)的分子性質(zhì)和結(jié)構(gòu)不相同，如糖被只存在于外表面。【師說(shuō)核心】1．生物膜的流淌鑲嵌模型(1)細(xì)胞膜中的脂質(zhì)除磷脂外，還有一些糖脂和膽固醇。(2)糖脂和糖蛋白都分布于細(xì)胞膜的外表面。(3)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)分子并不是勻稱分布的，而是呈不對(duì)稱性分布。2．生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——具有肯定的流淌性(1)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：構(gòu)成膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是運(yùn)動(dòng)的。(2)實(shí)例證明：質(zhì)壁分別與復(fù)原、變形蟲運(yùn)動(dòng)、胞吞和胞吐、白細(xì)胞的吞噬作用等。(3)膜的流淌性受溫度影響，在肯定溫度范圍內(nèi)，隨溫度上升，膜的流淌性加快。3．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能特性的關(guān)系【檢測(cè)反饋】1．如圖表示細(xì)胞膜的流淌鑲嵌模型，下列有關(guān)敘述不正確的是()A．具有①的一側(cè)為細(xì)胞膜的外側(cè)B．①與細(xì)胞表面的識(shí)別有關(guān)C．②是構(gòu)成細(xì)胞膜的基本支架D．細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性與①的種類和數(shù)量有關(guān)解析：圖中①是糖蛋白，②是磷脂雙分子層，③是蛋白質(zhì)分子。糖蛋白主要與細(xì)胞的信息溝通和識(shí)別有關(guān)，磷脂雙分子層構(gòu)成生物膜的基本支架，蛋白質(zhì)是生物膜中的功能分子，細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性主要與膜上的蛋白質(zhì)有關(guān)。答案：D2．下列關(guān)于細(xì)胞膜的敘述中，不正確的是()A．細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)它完成各種生理功能特別重要B．細(xì)胞膜表面的糖蛋白具有特異性C．細(xì)胞膜與細(xì)胞內(nèi)其他膜結(jié)構(gòu)有結(jié)構(gòu)和功能上的聯(lián)系D．細(xì)胞膜的功能特性是具有流淌性解析：細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有肯定的流淌性，該特點(diǎn)與細(xì)胞分泌蛋白的分泌等生理功能有關(guān)。細(xì)胞膜表面的糖蛋白具有識(shí)別作用，具有特異性。細(xì)胞膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜可以干脆相互轉(zhuǎn)化，細(xì)胞膜與高爾基體膜之間可以通過(guò)囊泡進(jìn)行間接轉(zhuǎn)化。細(xì)胞膜的功能特性是具有選擇透過(guò)性。答案：D【網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)】【主干落實(shí)】1．脂溶性物質(zhì)能優(yōu)先通過(guò)細(xì)胞膜，說(shuō)明細(xì)胞膜中含有脂質(zhì)。2．流淌鑲嵌模型認(rèn)為：磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架，蛋白質(zhì)分子覆蓋、鑲嵌或貫穿于磷脂雙分子層中。3．細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有肯定的流淌性，功能特性是具有選擇透過(guò)性。4．糖蛋白一般只分布于細(xì)胞膜的外表面，具有細(xì)胞識(shí)別作用。?問(wèn)題探討·教材P651．提示：三種材料比較，彈力布更能體現(xiàn)細(xì)胞膜的柔變性和肯定的通透性，相對(duì)好一些。當(dāng)然，這幾種材料的特點(diǎn)與真實(shí)的細(xì)胞膜之間還有不小的差距。2．提示：有條件的話，運(yùn)用微孔塑膠或利用激光給氣球打上微孔都可以作為模型的細(xì)胞膜。運(yùn)用透析袋也可以。假如制作臨時(shí)運(yùn)用的模型，利用豬或其他動(dòng)物的膀胱做細(xì)胞膜更加志向。?思索與探討1·教材P661．提示：最初相識(shí)到細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的，是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析得出的。2．提示：有必要。僅靠推理得出的結(jié)論不肯定精確，還應(yīng)通過(guò)科學(xué)試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)和修正。3．提示：因?yàn)榱字肿拥摹邦^部”親水，所以在水—空氣界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸，尾部則朝向空氣一面?？茖W(xué)家因測(cè)得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍，才得出膜中的脂質(zhì)必定排列為連續(xù)的兩層這一結(jié)論。?思索與探討2·教材P671．提示：在建立生物膜模型的過(guò)程中，試驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動(dòng)作用。如電子顯微鏡的誕生使人們最終看到了膜的存在；冰凍蝕刻技術(shù)和掃描電子顯微鏡技術(shù)使人們相識(shí)到膜的內(nèi)外兩側(cè)并不對(duì)稱；熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞的融合試驗(yàn)又證明白膜的流淌性等。沒(méi)有這些技術(shù)的支持，人類的相識(shí)便不能發(fā)展。2．提示：在建立生物膜模型的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)始終引導(dǎo)人們不斷實(shí)踐、相識(shí)，再實(shí)踐、再相識(shí)；使人類一步步接近生物膜結(jié)構(gòu)的真相。例如，不同生物膜的功能是有差異的，在生命系統(tǒng)中，一般來(lái)說(shuō)，功能的不同常伴隨著結(jié)構(gòu)的差異，而早期的生物膜模型假定全部的生物膜都是相同的，這明顯與不同部位的生物膜功能不完全相同是沖突的，還有，不同膜的厚度也不完全一樣。由此促進(jìn)學(xué)者們重新探討脂質(zhì)和蛋白質(zhì)相互作用的問(wèn)題。一些學(xué)者運(yùn)用了更加先進(jìn)的技術(shù)，運(yùn)用紅外光譜等技術(shù)證明，膜蛋白主要為球形結(jié)構(gòu)。冰凍蝕刻電鏡技術(shù)又證明，脂雙層中有蛋白質(zhì)顆粒分布，這樣又發(fā)展了生物膜模型。生物膜中存在不同種類的蛋白質(zhì)，以及蛋白質(zhì)在生物膜中的不同分布狀況，恰能較好地說(shuō)明不同結(jié)構(gòu)的生物膜具有不同的生理功能。?練習(xí)·教材P69基礎(chǔ)題1．提示：細(xì)胞膜太薄了，光學(xué)顯微鏡下看不見(jiàn)，而19世紀(jì)時(shí)還沒(méi)有電子顯微鏡，學(xué)者們只好從細(xì)胞膜的生理功能入手進(jìn)行探究。2．提示：脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。3．提示：這兩種結(jié)構(gòu)模型都認(rèn)為，組成細(xì)胞膜的主要物質(zhì)是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，這是它們的相同點(diǎn)。不同點(diǎn)是：(1)流淌鑲嵌模型提出蛋白質(zhì)在膜中分布是不勻稱的，有些橫跨整個(gè)脂雙層，有些部分或全部嵌入脂雙層，有些則鑲嵌在脂雙層的內(nèi)外兩側(cè)表面；而三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為蛋白質(zhì)勻稱分布在脂雙層的兩側(cè)。(2)流淌鑲嵌模型強(qiáng)調(diào)組成膜的分子是運(yùn)動(dòng)的；而三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為生物膜是靜態(tài)結(jié)構(gòu)。4．提示：D生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有肯定的流淌性，是指構(gòu)成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn)動(dòng)的。拓展題1．提示：生物膜結(jié)構(gòu)的探討歷