第2节生物膜的流动镶嵌模型 【学习目标】 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。 【学习重难点】 学习重点:流动镶嵌模型的基本内容 学习难点: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。 知识点自主学习】 活动一:[知识回顾 从物质跨膜运输实例看出,生物膜对物质进出是具有」 设问:为什么生物膜能够控制物质的进出,这与生物膜的结构有什么关系? 活动二:[问题探讨] 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? (塑料袋、普通布、弹力布) 2、你还能想出更好的材料做细胞膜吗? 活动三:对生物膜结构的探索历程 科学家怀着对物质跨膜运输现象产生的疑问,开始对生物膜结构的漫长探索,让我们重温 下这段历程 1、资料一:时间:19世纪末1895年 人物:欧文顿(E.0 verton) 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:欧文顿的推论是否正确呢?细胞膜中除脂质以外还有没有其他成分呢?众多 的科学工作者通过实验发现:使用蛋白酶容易破坏生物膜,原因是什么? 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 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),在空气一水界面上 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:细胞膜中的脂质分子排列为 【思考并讨论】 1、最初认识到生物膜是由脂质组成的,是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提 取和鉴定? 2、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?为什么? 3、你能依照下面两图说一说磷脂分子的结构特性和磷脂双分子层的排列情形吗?
第 2 节 生物膜的流动镶嵌模型 【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。 【学习重难点】 学习重点：流动镶嵌模型的基本内容。 学习难点：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。 【知识点自主学习】 活动一：[知识回顾][来源:学科网] 从物质跨膜运输实例看出，生物膜对物质进出是具有 。 设问：为什么生物膜能够控制物质的进出，这与生物膜的结构有什么关系？ 活动二：[问题探讨][来源: Zxx k.C om] 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？ (塑料袋、普通布、弹力布) 2、你还能想出更好的材料做细胞膜吗？ 活动三：对生物膜结构的探索历程 科学家怀着对物质跨膜运输现象产生的疑问，开始对生物膜结构的漫长探索，让我 们重温 一下这段历程。 1、资料一：时间：19 世纪末 1895 年 人物：欧文顿（E.Overton）[来源:学_科_网] 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：欧文顿的推论是否正确呢？细胞膜中除脂质以外还有没有其他成分呢？众多 的科学工作者通过实验发现：使用蛋白酶容易破坏生物膜，原因是什么？ _________________。 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：细胞膜中的脂质分子排列为 _____________。 【思考并讨论】 1、最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提 取和鉴定？ 2、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？为什么? 3、你能依照下面两图说一说磷脂分子的结构特性和磷脂双分子层的排列情形吗？
亲水基团 疏水集团 4、试解释为什么磷脂在空气-水界面上铺展成单分子层?(头尾如何排列)科学家又如何从 这一现象推导出“脂质在细胞中必然排列为连续的两层”这一结论的? 【过渡】除了脂质之外,蛋白质也是细胞膜的成分。蛋白质位于脂双层的什么位置呢? 资料四:时间: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. Robertson) 实验:在电镜下看到细胞膜暗一亮一暗的三层结构,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。 思考:“三明治”结构模型有什么不足?真的是这样的吗? 20世纪60年代以后,科学家对生物膜是静态的观点提出质疑:把生物膜描述为静态的 刚性结构,这显然与膜功能的多样性相矛盾。有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的 呢? 5、资料五: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 经过进一步的发展: 时间:1972年 人物:桑格和尼克森 提出:细胞膜结构的 模型 活动四:认识[流动镶嵌模型的基本内容] 思考:磷脂双分子层支架是否具有流动性?蛋白质又与磷脂双分子层支架有什么位 置关系呢? (1) 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 (2)蛋白质有的 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 (也体现了膜 的流动性)
[来源:学科网] [来源: Z & xx& k.C om] 亲水基团 疏水集团 [来源:学科网] 4、试解释为什么磷脂在空气-水界面上铺展成单分子层？（头尾如何排列）科学家又如何从 这一现象推导出“脂质在细胞中必然排列为连续的两层”这一结论的？ 【过渡】除了脂质之外，蛋白质也是细胞膜的成分。蛋白质位于脂双层的什么位置呢？ 资料四：时间：50 年代，电子显微镜的诞生，1959 年，科学家用它观察细胞膜[来源:学§科§网] 人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）[ 来源:Zx xk. Com ] 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。 思考：“三明治”结构模型有什么不足？真的是这样的吗？ 20 世纪 60 年代以后，科学家对生物膜是静态的观点提出质疑：把生物膜描述为静态的 刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的 呢？ 5、资料五： 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 。 经过进一步的发展： 时间：1972 年 人物：桑格和 尼克森 提出：细胞膜结构的 模型。 活动四：认识[流动镶嵌模型的基本内容] 思考：磷脂双分子层支架是否具有流动性？蛋白质又与磷脂双分子层支架有什么位 置关系呢？ （1）______________ 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） （2）蛋白质有的_________ 、________ 、______________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 。（也体现了膜 的流动性）
(3)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) (4)除了糖蛋白之外,细胞膜表面还有 结合成的 【典例精析】 例1维生素D能较水溶性维生素优先通过细胞膜,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 分析此题考查了维生素D的化学本质即脂质,而细胞膜又是以磷脂双分子层作基本支架 故其可以优先通过细胞膜 例2细胞膜的结构特点是具有一定的流动性,下列试验中能反映该特点的是:(C) ①高尔基体形成的囊泡与细胞膜融合②变形虫能伸出伪足③小肠绒毛上皮细胞对Na+、K+ 的吸收④核糖体中合成的蛋白质进入细胞核⑤吞噬细胞吞噬病菌 A.①②④ B.②③④⑤ C.①②⑤ D.①②③④ 分析此题中只要体现出膜的融合就能体现膜的流动性。膜的融合、伪足、吞噬都是反映细 胞膜具有流动性的例子。细胞膜对Na+、K+的吸收通过细胞膜的载体蛋白。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。 【思想与方法总结】 (1)充分利用已有的知识和经验,例如:细胞膜的功能、物质跨膜运输的特点去联想细胞 膜的结构,从结构与功能相适应的角度分析,细胞膜的何种结构才能体现其功能? (2)通过问题的思考及资料的分析,体验科学家探索生物膜结构的历程,并从中培养个人 的发现问题及归纳总结能力,体验合作学习的乐趣 (3)注重图文并茂,使用准确的语言描述细胞膜流动镶嵌模型的内容,培养语言表达能力 【分级习题】(A级) 2.生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是 ①以磷脂双分子层为基本骨架②蛋白质一脂质一蛋白质的三层结构③静止的④流 动的A.①③ B.②④ C.①④ D.②③ 3.细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是() A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸 4.最能代表生物膜基本化学成分的一组化学元素是 A.C、H、0、NB.C、H、0、NPC.C、H、0、S、PD.C、H、O、Mg、Fe 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 (B级)5.下列物质中,不能横穿细胞膜进出细胞的是 A维生素D和性激素B水和尿素C氨基酸和葡萄糖D酶和胰岛素 6.细胞膜的结构特性及功能特性分别是 A细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动B具有流动性和全透性 C静态三层结构和选择透过性 D具有流动性和选择透过性 7.白细胞能够吞噬细菌、变形虫任何部位都能伸出伪足,这些过程依赖于细胞膜 )A 细胞膜的选择透过性 B细胞膜的流动性 C细胞的自我保护作用 D细胞的识别作用 (C级) 10.细胞膜具有流动性,是指 A.整个细胞膜具有流动性 B.细胞膜上的磷脂是静止的,蛋白质具有流动性 C.细胞膜中磷脂和蛋白质都具有流动性
（3）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） （4）除了糖蛋白之外，细胞膜表面还有 和 结合成的 。 【典例精析】 例 1 维生素 D 能较水溶性维生素优先通过细胞膜，这是因为 ( A ) 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 分析 此题考查了维生素 D 的化学本质即脂质，而细胞膜又是以磷脂双分子层作基本支架， 故其可以优先通过细胞膜[来源:学| 科|网] 例 2 细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，下列试验中能反映该特点的是： ( C ) ①高尔基体形成的囊泡与细胞膜融合 ②变形虫能伸出伪足 ③小肠绒毛上皮细胞对 Na+、K+ 的吸收 ④核糖体中合成的蛋白质进入细胞核 ⑤吞噬细胞吞噬病菌 A.①②④ B.②③④⑤[来源: Z x xk. Com ] C.①②⑤ D.①②③④ 分析 此题中只要体现出膜的融合就能体现膜的流动性。膜的融合、伪足、吞噬都是反映细 胞膜具有流动性的例子。细胞膜对 Na+、K+的吸收通过细胞膜的载体蛋白。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。 【思想与方法总结】 （1）充分利用已有的知识和经验，例如：细胞膜的功能、物质跨膜运输的特点去联想细胞 膜的结构，从结构与功能相适应的角度分析，细胞膜的何种结构才能体现其功能？ （2）通过问题的思考及资料的分析，体验科学家探索生物膜结构的历程，并从中培养个人 的发现问题及归纳总结能力，体验合作学习的乐趣。 （3）注重图文并茂，使用准确的语言描述细胞膜流动镶嵌模型的内容，培养语言表达能力。 【分级习题】 （A 级） 2．生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是 ( ) ①以磷脂双分子层为基本骨架 ②蛋白质一脂质一蛋白质的三层结构 ③静止的 ④流 动的 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ 3.细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是（ ） A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸 4．最能代表生物膜基本化学成分的一组化学元素是 ( ) A．C、H、O、N B．C、H、O、N、P C．C、H、O、S、P D．C、H、O、Mg、Fe 4.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 （B 级）5.下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是 （ ）[来源:Z xxk .Co m] A 维生素 D 和性激素 B 水和尿素 C 氨基酸 和葡萄糖 D 酶和胰岛素 6.细胞膜的结构特性及功能特性分别是 （ ） A 细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动 B 具有流动性和全透性 C 静态三层结构和选择透过性 D 具有流动性和选择透过性 7. 白细胞能够吞噬细菌、变形虫任何部位都能伸出伪足，这些过程依赖于细胞膜（ ）A 细胞膜的选择透过性 B 细胞膜的流动性 C 细胞的自我保护作用 D 细胞的识别作用 （C 级） 10. 细胞膜具有流动性，是指 （ ） A．整个细胞膜具有流动性 B．细胞膜上的磷脂是静止的，蛋白质具有流动性 C．细胞膜中磷脂和蛋白质都具有流动性
D.细胞膜上的蛋白质是静止的,磷脂具有流动性 11.下列有关膜的叙述,错误的 A.细胞膜主要由蛋白质分子和磷脂分子组成 B.核膜和内质网膜在结构上有密切联系 C.线粒体膜和叶绿体膜中的蛋白质分子是相同的 D.细胞膜中的大多数蛋白质分子和磷脂分子不是静止的 12.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 13.用不同荧光染料标记的抗体,分别与小鼠细胞和人细胞的细胞膜上的一种抗原结合,两 类细胞则分别产生绿色荧光和红色荧光。将两类细胞融合成一个细胞时,其一半呈绿色, 半呈红色。在370C下保温40min后,细胞上两种荧光点呈均匀分布(如图所示),试问: (1)人和鼠细胞膜表面的抗原属于构成膜结构的起受体作用的 为使人、鼠细胞膜融 合在一起,必须除去细胞膜表面起 作用的糖蛋白。 (2)融合细胞表面的两类荧光染料分布的动态变化,可以证实关于细胞膜结构“模型”的 观点是成立的。 (3)融合细胞表面的两类荧光染料最终均匀分布,原因是 ,这表明膜的结构 具有 (4)细胞融合实验若在20℃条件下进行,则两种表面抗原平均分布的时间大大延长,这说 明 。若在1℃C条件下,两种表面抗原便难以平均地分布,这又说 明 37℃ 麦光点 交妄 40 min
D．细胞膜上的蛋白质是静止的，磷脂具有流动性 11．下列有关膜的叙述，错误的是 （ ） A．细胞膜主要由蛋白质分子和磷脂分子组成 B．核膜和内质网膜在结构上有密切联系 C．线粒体膜和叶绿体膜中的蛋白质分子是相同的 D．细胞膜中的大多数蛋白质分子和磷脂分子不是静止的 12．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 13.用不同荧光染料标记的抗体，分别与小鼠细胞和人细胞的细胞膜上的一种抗原结合，两 类细胞则分别产生绿色荧光和红色荧光。将两类细胞融合成一个细胞时，其一半呈绿色，一 半呈红色。在 370C 下保温 40 min 后，细胞上两种荧光点呈均匀分布(如图所示)，试问： (1)人和鼠细胞膜表面的抗原属于构成膜结构的起受体作用的 。为使人、鼠细胞膜融 合在一起，必须除去细胞膜表面起 作用的糖蛋白。 (2)融合细胞表面的两类荧光染料分布的动态变化，可以证实关于细胞膜结构“模型”的 观点是成立的。 (3)融合细胞表面的两类荧光染料最终均匀分布，原因是 ，这表明膜的结构 具有 。[来源: Z x xk. Com ] (4)细胞融合实验若在 20℃条件下进行，则两种表面抗原平均分布的时间大大延长，这说 明 。若在 1 0 C 条件下，两种表面抗原便难以平均地分布，这又说 明