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1、必修1-04-02生物膜的流动镶嵌模型人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书生物P65本节聚焦：1.生物膜流动镶嵌模型的基本内容是什么？2.通过分析科学家建立生物膜模型的过程，你对科学的过程和方法有哪些领悟？1.提示：三种材料比较，弹力布更能体现细胞膜的柔变性和提示：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。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
2、的细胞膜。使用透析袋也可以。如果制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。加理想的材料。P65问题探究从物质的跨膜运输的实例可以看出，从物质的跨膜运输的实例可以看出，生物膜对物质进出细胞是有选择性的。生物膜对物质进出细胞是有选择性的。为什么生物膜能够控制物质的进出呢为什么生物膜能够控制物质的进出呢？这与生物膜的结构有什么关系？这与生物膜的结构有什么关系？每一种结构都是由化学物质构成的，每一种结构都是由化学物质构成的，那么细胞膜具有什么样的组成成分呢那么细胞膜具有什么
3、样的组成成分呢？19世纪末，欧文顿用世纪末，欧文顿用500多种化学多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，发现问题：细胞膜对不同物质的通验，发现问题：细胞膜对不同物质的通透性不同。透性不同。非脂溶性物质非脂溶性物质脂溶性物质脂溶性物质时间：20世纪初实验：科学家对哺乳动物红细胞的细胞膜进行了化学分析红细胞的细胞膜红细胞的细胞膜成果：确定细胞膜的主要成分的确是脂质和蛋白质。P66思考与讨论思考与讨论1.最初认识到细胞膜是由脂质组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成的，是通过对现象的推理分析得出的。得出的。2.有必要。仅靠推理得出的结论有
4、必要。仅靠推理得出的结论不一定准确，还应通过科学实验不一定准确，还应通过科学实验进行检验和修正。进行检验和修正。1）对膜的化学成分提出假说对膜的化学成分提出假说 膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的探索过程探索过程）磷脂和蛋白质是通过什么样的）磷脂和蛋白质是通过什么样的排列方式参与膜的构建的？排列方式参与膜的构建的？）科学家是如何得出这一结论的？）科学家是如何得出这一结论的？）为什么磷脂分子在空气水）为什么磷脂分子在空气水界面上可以铺展成单分子层呢？界面上可以铺展成单分子层呢？亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部 磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，酸所组成的分子，
5、磷酸磷酸“头头”部是亲部是亲水的，脂肪酸水的，脂肪酸“尾尾”部是疏水的。部是疏水的。磷脂分子可以在空气和水的磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层界面上展开为一层P66思考与讨论思考与讨论3.提示：因为磷脂分子提示：因为磷脂分子的的“头部头部”亲水，所以亲水，所以在水在水空气界面上磷脂空气界面上磷脂分子是分子是“头部头部”向下与向下与水面接触，尾部则朝向水面接触，尾部则朝向空气一面。科学家因测空气一面。科学家因测得单分子层的面积恰为得单分子层的面积恰为红细胞表面积的红细胞表面积的2倍，才倍，才得出膜中的脂质必然排得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结列为连续的两层这一结论。论。实验：实验：
6、用丙酮从红细胞中抽提出脂质，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两倍。）细胞膜中的）细胞膜中的磷脂分子又为磷脂分子又为什么会排成连什么会排成连续的两层呢？续的两层呢？想一想？想一想？亲水部分亲水部分疏水部分疏水部分磷脂分子磷脂分子内外都有水内外都有水连续连续两层两层排列排列）细胞膜中还有蛋白质，那么）细胞膜中还有蛋白质，那么蛋白质又存在于什么位置呢？蛋白质又存在于什么位置呢？1959年，罗伯特森利用电镜，年，罗伯特森利用电镜，获得了清晰的细胞膜照片，显示获得了清晰的细胞膜照片，显示暗暗明明暗的三层结构。暗的三层结构。提出静止模型的观点提出静止模型的观点 蛋白质蛋白
7、质脂质脂质蛋白质蛋白质（三层结构（三层结构）要点：要点：所有膜结构都相同所有膜结构都相同静态的结构静态的结构“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”三明治模型三明治模型）各种生物膜功能不同，应该结）各种生物膜功能不同，应该结构也不同构也不同）细胞的生长、变形虫的变形运）细胞的生长、变形虫的变形运动等现象不好解释动等现象不好解释想一想？想一想？变形虫的变形运动变形虫的变形运动变形虫在吞噬草履虫变形虫在吞噬草履虫 随着新技术的运用，科学家随着新技术的运用，科学家发现膜蛋白并不是全部铺在脂质发现膜蛋白并不是全部铺在脂质的表面，有的蛋白质是镶嵌在脂的表面，有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中的。质双分子层中的
8、。小鼠细胞和人细胞融合实验时间：时间：1970年年 人物：人物：费雷和埃迪登等费雷和埃迪登等实验：实验：将人和鼠的细胞膜蛋白质用将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合不同荧光染料标记后融合从而从而推翻了静止模型的观点推翻了静止模型的观点结论：细胞膜具有流动性结论：细胞膜具有流动性提出新的细胞膜模型提出新的细胞膜模型 1972年，桑格和尼克森提出年，桑格和尼克森提出了了流动镶嵌模型流动镶嵌模型。流动镶嵌模型的基本内容：流动镶嵌模型的基本内容：1、细胞膜主要由流动的磷脂双分子、细胞膜主要由流动的磷脂双分子层和嵌在其中的蛋白质组成。还有层和嵌在其中的蛋白质组成。还有少量的多糖。少量的多糖。2
9、、磷脂分子以疏水性尾部相对朝、磷脂分子以疏水性尾部相对朝向膜的内侧，亲水性头部朝向膜的向膜的内侧，亲水性头部朝向膜的外侧，组成生物膜的基本骨架；外侧，组成生物膜的基本骨架；3、蛋白质或镶嵌在脂双层的表面，或蛋白质或镶嵌在脂双层的表面，或嵌插在其内部，或横跨整个磷脂双分嵌插在其内部，或横跨整个磷脂双分子层，表现出分布的不对称性。子层，表现出分布的不对称性。糖蛋白的作用：糖蛋白的作用：1有保护和润滑作用，有保护和润滑作用，2还与细胞膜表面的识别有密切关系还与细胞膜表面的识别有密切关系4、在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白，叫做糖被。有些多糖与磷脂分子结合形成糖脂（2）膜
10、蛋白的运动性膜蛋白的运动性5、磷脂分子和大多数蛋白质是可以运、磷脂分子和大多数蛋白质是可以运动的，体现了动的，体现了膜的流动性膜的流动性（结构特点）（结构特点）（1）磷脂分子的运动性）磷脂分子的运动性1.提示：在建立生物膜模型的过程中，实验提示：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；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
11、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。持，人类的认识便不能发展。P67思考与讨论思考与讨论2.提示：在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适提示：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，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，
12、而早期的生物膜模型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，这样刻电镜
13、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，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。释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。细细胞胞膜膜结构结构主要成分主要成分结构模型结构模型磷脂、蛋白质磷脂、蛋白质（还有糖蛋白、糖脂）（还有糖蛋白、糖脂）流动流动镶嵌镶嵌模型模型覆盖覆盖镶嵌镶嵌 横跨横跨特性特性具有一定的流动性具有一定的流动性基本骨架：磷脂双分子层基本骨架：磷脂双分子层蛋白质蛋白质时间科学家科学实验假说1
14、919世纪世纪末末欧文顿用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膜是由脂质组成的19251925年年两位荷兰科学家从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，面积是细胞膜的2倍细胞膜中脂质为连续的两层1959年罗伯特森在电镜下看到细胞膜由在电镜下看到细胞膜由“蛋白蛋白质质脂质脂质蛋白质蛋白质”的三层结的三层结构构成构构成生物膜为三层生物膜为三层静态统一结构静态统一结构1970年弗雷和埃迪登分别用绿色和红色荧光染料标分别用绿色和红色荧光染料标记两种细胞的蛋白质，并将两记两种细胞的蛋白质，并将两细胞融合，发现荧光均匀细胞融合，发现荧光均匀细胞膜具有流细胞膜具有流动性动性19
15、72年桑格和桑格和尼克森尼克森在新的观察和实验证据基础上提出流动镶嵌模型1）生物膜以）生物膜以 基本支架；基本支架；2）蛋白质在磷脂双分子层上的分布方式）蛋白质在磷脂双分子层上的分布方式3）生物膜具有一定的）生物膜具有一定的 。磷脂双分子层磷脂双分子层镶在表层、嵌入双分子层、横跨双分层镶在表层、嵌入双分子层、横跨双分层流动性流动性流动镶嵌模型的主要内容流动镶嵌模型的主要内容1.生物膜的组成：生物膜的组成：生物膜是由生物膜是由_和和_组成的。组成的。脂质脂质蛋白质蛋白质2.生物膜的流动镶嵌模型。生物膜的流动镶嵌模型。生物膜的流动模型认为，生物膜的流动模型认为，_构成了膜的基构成了膜的基本骨架；构
16、成生物膜的磷脂具有流动性；大多数蛋白质分本骨架；构成生物膜的磷脂具有流动性；大多数蛋白质分子也是可以运动的。子也是可以运动的。磷脂双分子层磷脂双分子层3.糖被的结构及功能。糖被的结构及功能。糖被是细胞膜的外表，一层由细胞膜上的糖被是细胞膜的外表，一层由细胞膜上的_和和_结合形成的糖蛋白，其作用是结合形成的糖蛋白，其作用是_、_等。等。蛋白质蛋白质糖类糖类细胞识别细胞识别免疫反应免疫反应 下下列列哪哪项项叙叙述述不不是是细细胞胞膜膜的的结结构构特特点？（点？（）A细胞膜是选择透过性膜细胞膜是选择透过性膜 B细细胞胞膜膜由由磷磷脂脂分分子子和和蛋蛋白白质质分分子子构成构成 C细胞膜的分子结构具有流
17、动性细胞膜的分子结构具有流动性 D有有些些蛋蛋白白质质分分子子可可在在膜膜的的内内外外之之间移动间移动 A 人人体体某某些些白白细细胞胞能能进进行行变变形形运运动动、穿穿出出小小血血管管壁壁，吞吞噬噬侵侵入入人人体体内内的的病病菌菌，这个过程的完成依靠细胞膜的（这个过程的完成依靠细胞膜的（）。）。A选择透过性选择透过性 B保护作用保护作用 C流动性流动性 D自由扩散自由扩散C 一一位位细细胞胞学学家家发发现现，当当温温度度升升高高到到一一定定程程度度时时，细细胞胞膜膜的的面面积积增增大大而而厚厚度度变小，其决定因素是细胞膜的（变小，其决定因素是细胞膜的（）。）。A结构特点具有流动性结构特点具有
18、流动性 B选择透过性选择透过性C专一性专一性 D具有运输物质的功能具有运输物质的功能 A 细胞膜的流动镶嵌模型与蛋白质细胞膜的流动镶嵌模型与蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构模型的最大的不蛋白质三层结构模型的最大的不同是同是A A、流动镶嵌模型认为细胞膜具有一定、流动镶嵌模型认为细胞膜具有一定的流动性的流动性D D、蛋白质、蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构模型蛋白质三层结构模型认为细胞膜具有透过性认为细胞膜具有透过性C C、流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性、流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性B B、蛋白质、蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构模蛋白质三层结构模型认为细胞膜具有一定的流动性型认为细胞膜具有一定的流动
19、性 在下列几组化学元素中，构成细胞在下列几组化学元素中，构成细胞膜所必需的基本元素是（膜所必需的基本元素是（）A.CA.C、H H、O O B.CB.C、H H、O O、P P C.CC.C、H H、O O、N N D.CD.C、H H、O O、N N、P P D 构成玉米细胞的细胞膜的主要化学构成玉米细胞的细胞膜的主要化学成分是（成分是（）A A、蛋白质和磷酸蛋白质和磷酸 B B、蛋白质和脂肪蛋白质和脂肪C C、氨基酸和磷脂氨基酸和磷脂 D D、蛋白质和磷脂蛋白质和磷脂 D 科学家将一个细胞的的细胞膜中的科学家将一个细胞的的细胞膜中的磷脂成分抽提出来，并将它在空气磷脂成分抽提出来，并将它在空
20、气水界面上铺成单分子层，发现这个单分水界面上铺成单分子层，发现这个单分子层的表面积，相当于原来细胞膜表面子层的表面积，相当于原来细胞膜表面积的两倍。这说明磷脂分子在细胞膜上积的两倍。这说明磷脂分子在细胞膜上的分布状况是（的分布状况是（）A A、单层排列单层排列 B B、均匀稀疏排列均匀稀疏排列 C C、双层排列双层排列 D D、均匀紧密排列均匀紧密排列C C 组成细胞膜的磷脂和蛋白质分子的组成细胞膜的磷脂和蛋白质分子的排布有下述特点，其中描述细胞膜基本排布有下述特点，其中描述细胞膜基本支架特征是（支架特征是（）A A、膜两侧的分子结构和性质不尽相同膜两侧的分子结构和性质不尽相同 B B、磷脂分
21、子排布成双分子层磷脂分子排布成双分子层 C C、蛋白质分子附着和镶嵌于脂质分子层蛋白质分子附着和镶嵌于脂质分子层中中 D D、蛋白质和磷脂分子具有相对侧向流动蛋白质和磷脂分子具有相对侧向流动性性BA A、保护作用、保护作用 B B、一定的流动性一定的流动性C C、全透性、全透性 D D、信息交流、信息交流 变形虫的任何部位都能伸出伪变形虫的任何部位都能伸出伪足，这一生理过程的完成依赖于细足，这一生理过程的完成依赖于细胞膜的胞膜的 下列物质中最容易通过细胞下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是膜进入细胞的是A A、葡萄糖、葡萄糖 B B、蛋白质、蛋白质 C C、甘油、甘油 D D、无机盐离子、无机盐离子