1、高中生物一轮复习学案- 必修第四章第 1 页 共 5 页第 2 节 生物膜的流动镶嵌模型【课程目标】1.简述生物膜的结构。 2.科学家对生物膜结构的探索过程。3.生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容【课题重点】生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。【课题难点】生物膜结构与功能的相适应性是如何体现的。【基础知识】一、对生物膜结构的探索历程1.19 世纪未，欧文顿曾用 500 多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：凡是_物质，比_物质更容易通过细胞膜进入细胞。欧文顿的结论是：_。2.20 世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。化学分析表明
2、，膜的主要成分是_。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，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的 2 倍。这些科学家的结论：_。4. 20 世纪 40 年代，曾有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。但直到 50 年代，电子显微镜诞生，科学家们用它来观察细胞膜。1959 年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗明暗的三层结构，他结合其他科学家的的工作，大胆地提出生物膜的模型：_，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。他把生物膜描述为_结构。20 世纪 60 年代以后，人们对这一模型的异议增加了。不少科学家对于生物膜是静态的观点
3、提出质疑：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都不好解释。5.1970 年，科学家用发绿色荧光的染料标记小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融合。这两种细胞刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在 37下经过 40 分钟，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_。6.1972 年，桑格和尼克森提出细胞膜的_模型。以上是对生物膜结构的探索历程，现在提出问题：问题一、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，还是通过高中生物一轮复习学案- 必修第四
4、章第 2 页 共 5 页对膜成分的提取和鉴定？问题二、在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取分离和鉴定吗？问题三、磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸组成的分子，为什么磷脂在空气水界面上铺展成单分子层？问题四、科学家如何通过上述现象推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的？问题五、在建立生物膜模型的过程中实验技术的进步起到怎样的作用？（好好看一下答案）问题六、在建立生物模型的过程中，结构与功能相适应的观点是如何得到体现的？（好好看一下答案）二、流动镶嵌模型的基本内容7.磷脂双分子层构成了膜的_，这个支架不是静止的，磷脂双分子层具有_。8.蛋白质分子有的_，有的_，有的横_。大
5、多数蛋白质分子也是可以运动的。9. 膜的结构特点：具有_（磷脂和大部分的蛋白质分子都是_） 。10. 膜的功能特点：具有_.11.特殊结构：在细胞膜的外表面，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被的功能有：消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有_作用；糖被与_有密切关系。细胞膜表面还有糖类和脂质组成的_。【当堂练习】1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细胞膜主要由脂质和蛋白质分子构成B细胞膜表面有糖蛋白C细胞膜具有一定的流动性D细胞膜具有选择透过性2用两种不同的荧光分子分别标记两个
6、细胞膜中的脂质分子，再将两个细胞融合，经过一定时间后，会发现两种荧光均匀分布在细胞膜上，这表明了组成膜的脂分子( )A在双层之间做翻转运动B做自旋运动C尾部做摇摆运动D沿膜平面做侧面运动3生物膜的“蛋白质脂质蛋白质”静态结构模型不能解释下列哪种现象( )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高中生物一轮复习学案- 必修第四章第 3 页 共 5 页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间4人体白细胞能进行变形运动，穿出毛细血管壁，吞噬侵入人体的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的( )A选择透过性 B保护作用 C流动性 D扩散5水溶性染色剂(PI)能与核酸结合而使细胞
7、核着色，可将其应用于细胞死活的鉴别。细胞浸泡到一定浓度的 PI 中，仅有死亡细胞的核会被染色，活细胞则不着色，但将 PI 注射到细胞中，则细胞会着色。利用 PI 鉴别细胞的基本原理是( )A死细胞与活细胞的核酸结构不同B死细胞与活细胞的核酸含量不同C活细胞能分解染色剂 PID活细胞的细胞膜阻止 PI 的进入基础知识答案：一、对生物膜结构的探索历程1.可以溶于脂质的；不能溶于脂质的；膜是由脂质组成的。2.脂质和蛋白质。3.细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。4.所有的生物膜都是由蛋白质脂质蛋白质三层结构构成；静态的统一5.细胞膜具有流动性。6.流动镶嵌结构。问题一：是通过对现象的推理分析得出
8、的。问题二：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。问题三：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。问题四：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。问题五：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。问题六：在建立生物膜模
9、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，脂双层中高中生物一轮复习学案- 必修第四章第 4 页 共 5 页分布有蛋白质颗粒，这样又发展了生物膜模型。生物膜中存在不同种
10、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。二、流动镶嵌模型的基本内容7.基本支架；流动性。8.镶在双分子层表面；部分或全部嵌入磷脂双分子层中；跨整个磷脂双分子层9.一定的流动性（可以运动的） 。10.选择透过性11.保护和润滑；细胞表面的识别；糖脂。当堂练习答案1B2D3C 解析：溶于脂质的物质能够优先通过细胞膜是相似相溶原理；变形虫的变形运动是建立在膜的流动性的基础上。4C5D 解析：活细胞的细胞膜具有选择透过性以保证物质选择性地出入细胞，维持正常的生命活动。水溶性染色剂(PI)不是细胞所需要物质，因而不能通过活细胞的细胞膜。细胞死亡后
11、，细胞膜及其他生物膜的选择透过性丧失，溶于水中的物质(如 PI)都可以通过，而使细胞核着色。课本答案与提示基础题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
12、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，随着高中生物一轮复习学案- 必修第四章第 5 页 共 5 页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。
