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1、
必修1課時13 生物膜的流動鑲嵌模型
班級:__________姓名:__________設計人__________日期__________
課前預習 · 預習案
【學習目標】
1.簡述生物膜的結(jié)構(gòu)。
2.探討在建立生物膜模型的過程中,實驗技術的進步所起的作用。
3.探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應的觀點。
【自主梳理】
1.對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程
時間、人物
實驗依據(jù)
結(jié)論或假說
19世紀末歐文頓
對植物細胞進行通透性實驗,發(fā)現(xiàn)_________更容易通過細胞膜
膜是由_________組成的
20世紀初
對哺乳動物紅細胞的細胞膜進行化學分
2、析
膜的主要成分是_______和_______
1925年荷蘭科學家
將從紅細胞中提取的脂質(zhì)鋪展成單分子層,其面積是紅細胞表面積的_______倍
膜中的脂質(zhì)分子必然排列為_______
1959年羅伯特森
在電子顯微鏡下看到細胞膜清晰的_______的三層結(jié)構(gòu)
所有的生物膜都由______________三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成,是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)
1970年
_______標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗
細胞膜具有_______
1972年桑格和尼克森
新的觀察和實驗證據(jù)
提出為大多數(shù)人所接受的_______模型
2.根據(jù)如圖回答問題。
【預習小測】
1.判斷正誤:
3、羅伯特森用光學顯微鏡觀察到了細胞膜由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
2.判斷正誤:羅伯特森提出的細胞膜結(jié)構(gòu)模型為大多數(shù)科學家所接受。
3.判斷正誤:細胞膜中的磷脂呈雙層排布。
4.判斷正誤:流動鑲嵌模型認為生物膜具有一定的流動性。
5.思考問題:結(jié)合日常生活,舉出糖蛋白在細胞間識別和信息交流中起重要作用的實例。
知識拓展 · 探究案
【探究一對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程】
1.歐文頓得出"膜是由脂質(zhì)組成的"結(jié)論,是通過對現(xiàn)象的推理分析,還是通過對膜成分的提取和鑒定?
2.結(jié)合磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點,嘗試畫出多個磷脂分子在空氣—水界面上和浸沒在水溶液中的排布狀態(tài)示意圖,并分析其原因。
4、
3.舉例說明羅伯特森的蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)有什么不足之處?
4.小鼠細胞和人細胞融合實驗:
(1)依據(jù)此實驗,你是否贊同羅伯特森認為的細胞膜具有"靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)"的觀點?為什么?
(2)若此實驗在20 °C條件下進行,請預測細胞融合后兩種顏色分布均勻所需時間的長短,并說明預測理由。
【典例精析】
下列關于生物膜結(jié)構(gòu)探索歷程的敘述,正確的是
A.歐文頓用500多種化學物質(zhì)對植物細胞進行通透性實驗,發(fā)現(xiàn)可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細胞膜,得出了 "膜是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的"結(jié)論
B.科學家分別用紅色和綠色熒光染料標記人和小鼠細胞表面的蛋白質(zhì),并將兩種細胞融合,發(fā)現(xiàn)兩種
5、顏色的熒光均勻分布。這一實驗以及相關的其他實驗證據(jù)表明細胞膜具有流動性
C.從細胞膜中提取的脂質(zhì)鋪成的單分子層面積是細胞表面積的2倍,提出了"細胞膜只由脂質(zhì)分子組成"
D.羅伯特森在電鏡下看到細胞膜由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成,提出了"生物膜的流動鑲嵌模型"
【變式訓練】
借助電子顯微鏡觀察細胞膜,可以看到的是兩條暗帶中間夾著一條明帶,下列相關說法最準確的是( )
A.兩條暗帶的成分是蛋白質(zhì),明帶的成分是磷脂
B.明帶的成分是蛋白質(zhì),兩條暗帶的成分是磷脂
C.兩條暗帶的主要成分是蛋白質(zhì),明帶的主要成分是磷脂
D.明帶的主要成分是蛋白質(zhì),兩條暗帶的主要成分是磷脂
【探究
6、二流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容】
5.生物膜的結(jié)構(gòu)模型:
(1)上圖中①②③分別是什么物質(zhì)?②在①中的分布有何特點?
(2)根據(jù)①②③的分布,分析:膜兩側(cè)是對稱的嗎?
(3)圖中哪側(cè)是細胞膜外側(cè)?為什么?
6.嘗試從生物膜的成分角度思考生物膜具有一定的流動性的原因。這樣的結(jié)構(gòu)特點決定了生物膜具有什么樣的功能特點?
【典例精析】
下圖為細胞膜的流動鑲嵌模型示意圖,下列有關敘述錯誤的是
A.①是糖蛋白,對所有的細胞只有保護和潤滑作用
B.②是蛋白質(zhì)分子,大多數(shù)是可以運動的
C.③是磷脂雙分子層,構(gòu)成了膜的基本支架,這個支架并不是靜止的
D.不同細胞膜中,所含①②③的比例是有
7、區(qū)別的
【變式訓練】
細胞膜在細胞的生命活動中具有重要作用。下列相關敘述不正確的是
A.細胞膜的糖被在細胞間具有識別作用
B.細胞膜對膜兩側(cè)物質(zhì)的進出具有選擇性
C.細胞膜內(nèi)外兩側(cè)結(jié)合的蛋白質(zhì)種類有差異
D.載體蛋白是鑲在細胞膜內(nèi)外表面的蛋白質(zhì)
【隨堂自測】
1.下列關于生物膜結(jié)構(gòu)探索歷程的說法,不正確的是
A.荷蘭科學家用人的紅細胞提取的脂質(zhì)做實驗,得出細胞膜中的脂質(zhì)分子排列為兩層的結(jié)論
B.三層結(jié)構(gòu)的"三明治"模型認為生物膜為靜態(tài)的結(jié)構(gòu)
C.流動鑲嵌模型認為構(gòu)成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運動的
D.三層結(jié)構(gòu)的"三明治"模型和流動鑲嵌模型都認為蛋白質(zhì)分子
8、在膜中的分布是均勻的
2.細胞膜對細胞完成各種生理功能極為重要的結(jié)構(gòu)特點是
A.磷脂排列成雙分子層
B.膜兩側(cè)物質(zhì)分子排列不對稱
C.蛋白質(zhì)分子覆蓋或鑲嵌于磷脂雙分子層上
D.膜物質(zhì)分子的運動使其具有流動性
3.將兩種海綿動物的細胞分散成單個的細胞,再分別進行同種和異種混合培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)只有同種的細胞才能結(jié)合,其原因是
A.兩種海綿細胞表面的糖蛋白起識別作用
B.兩種海綿細胞的脂質(zhì)成分不同
C.兩種海綿細胞細胞膜上的蛋白質(zhì)和磷脂種類都不同
D.兩種海綿細胞細胞膜上的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)不同
4.下列能夠反映細胞膜的結(jié)構(gòu)特點的實例是
①白細胞吞噬病菌②不能吸收蛋白質(zhì)③變形蟲的變形運
9、動④水分子能自由進出細胞⑤細胞融合
A.①②③
B.①③⑤
C.①④⑤
D.③④⑤
5.下圖是桑格和尼克森在1972年提出的關于生物膜分子結(jié)構(gòu)的流動鑲嵌模型,請回答下列問題。
(1)與細胞識別有關的結(jié)構(gòu)是_________(填字母),細胞的識別實際上是一個信息傳遞過程,植物細胞間可通過_________(填結(jié)構(gòu)名稱)進行信息傳遞。據(jù)圖可判斷_________側(cè)為細胞外側(cè)。
(2)e是_________,還能夠與脂質(zhì)結(jié)合形成_________。
(3)c是_________,該分子的特點是______________________________,其在細胞膜上排列成連續(xù)的_
10、________層,構(gòu)成_________,是細胞膜的基本支架。
(4)圖中的d是_________,是由_________通過_________反應在核糖體上合成的,其種類和數(shù)量與__________________有關。
【探究歸納】
1.教材提煉:
2.生物膜的流動鑲嵌模型:如圖所示。
(1)細胞膜中的脂質(zhì)以磷脂為主,有的還有一些膽固醇。
(2)糖脂和糖蛋白都分布于細胞膜的外表面。
(3)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)分子并不是均勻分布的,而是呈不對稱性分布。
3.生物膜的結(jié)構(gòu)特點和功能特點:
生物膜的流動性
生物膜的選擇透過性
結(jié)構(gòu)基礎
磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可
11、以運動的
生物膜上的載體蛋白
實例
質(zhì)壁分離與復原、變形蟲運動、白細胞的吞噬作用等
細胞能夠有選擇性地吸收細胞所需的離子
聯(lián)系
生物膜的流動性是選擇透過性的基礎
5
必修1課時13 生物膜的流動鑲嵌模型
詳細答案
課前預習 · 預習案
【自主梳理】
1.可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)?? ??脂質(zhì) ???脂質(zhì) ??蛋白質(zhì)? ?2? 連續(xù)的兩層? 暗—亮—暗? 蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)? 熒光? 流動性? 流動鑲嵌
2.1.磷脂雙分子層? 基本支架? 流動性
2.蛋白質(zhì)分子? 鑲? 嵌入? 貫穿于? 運動的
3.糖蛋白? 糖被? 細胞識別
【預習小測】
1.×? 提
12、示:羅伯特森用電子顯微鏡觀察到了細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu),他結(jié)合其他科學家的工作,提出生物膜是由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
2.×? 提示:羅伯特森提出的細胞膜結(jié)構(gòu)模型為一種靜態(tài)模型,不能解釋變形蟲的運動等現(xiàn)象,不為大多數(shù)科學家所接受。
3.√? 提示:磷脂的頭部親水,尾部疏水,在細胞膜中排成雙層。
4.√? 提示:流動鑲嵌模型認為組成生物膜的磷脂和大多數(shù)蛋白質(zhì)都是可以運動的,從而認為生物膜具有一定的流動性。
5.提示:器官移植中的免疫排斥反應、受精作用中精子和卵細胞的結(jié)合等。
知識拓展 · 探究案
【探究一對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程】
1.提示:是通過對現(xiàn)象的推理分
13、析。歐文頓通過實驗發(fā)現(xiàn)可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細胞膜進入細胞,于是他得出"膜是由脂質(zhì)組成的"結(jié)論。
2.提示:如圖所示。
原因分析:因為磷脂分子的"頭"部親水,"尾"部疏水,所以當平鋪在空氣一水界面上時,磷脂分子"頭"部向下與水面接觸,"尾"部則朝向空氣一面;當完全浸沒在水溶液中時,磷脂分子會排成雙層。
3.提示:羅伯特森靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的觀點無法解釋變形蟲的運動、細胞的生長、分泌蛋白的分泌等體現(xiàn)生物膜有流動特點的實例。
4.(1)提示:不贊同。小鼠細胞和人細胞融合實驗表明細胞膜具有流動性。
(2)提示:若在20℃條件下進行,兩種顏色均勻分布所用的時間將延長,
14、因為低溫下分子的運動速度會減慢。
【典例精析】
B
【解析】19世紀末歐文頓根據(jù)易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)容易通過細胞膜的現(xiàn)象提出:膜是由脂質(zhì)組成的。兩位荷蘭科學家將從細胞膜中提取的脂質(zhì)在空氣—水界面上鋪展成單分子層,發(fā)現(xiàn)其面積是細胞表面積的2倍,提出:細胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層。羅伯特森在電鏡下看到細胞膜由暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成,他把生物膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)??茖W家用綠色和紅色熒光染料標記小鼠和人細胞表面的蛋白質(zhì),并使之融合,發(fā)現(xiàn)兩種顏色的熒光均勻分布,再根據(jù)這一實驗及其他相關實驗表明細胞膜具有流動性。
【備注】膜的成分和結(jié)構(gòu)的初步闡明,最初都是先根據(jù)實驗現(xiàn)象和有關知識,提出假
15、說,而不是通過實驗觀察直接正實的。假說的正確與否,還需要通過觀察和實驗進一步驗證。
【變式訓練】
C
【解析】羅伯特森提出了生物膜的模型:中間的亮層是脂質(zhì)分子,兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子。由于生物膜中還有多糖、膽固醇等物質(zhì),所以只能說主要成分。
【備注】無
【探究二流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容】
5.(1)提示:①②③分別是磷脂、蛋白質(zhì)和糖鏈。蛋白質(zhì)有的鑲在磷脂雙分子層表面,有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中,有的貫穿于整個磷脂雙分子層。
(2) 提示:由三者的分布可知,膜兩側(cè)是不對稱的。
(3) 提示:a側(cè)。因為a側(cè)有糖蛋白,糖蛋白只存在于細胞膜的外側(cè),起識別作用。
6.提示:組成生物
16、膜的磷脂和大多數(shù)蛋白質(zhì)都能夠運動,所以生物膜具有一定的流動性。這樣的結(jié)構(gòu)特點決定了生物膜能夠選擇性地控制物質(zhì)進出,具有選擇透過性。
【典例精析】
A
【解析】①是糖蛋白,消化道和呼吸道上皮細胞表面的糖蛋白有保護和潤滑作用,而有些細胞表面的糖蛋白也有識別作用。②是蛋白質(zhì)分子,有的鑲在磷脂雙分子層表面, 有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中,有的貫穿于整個磷脂雙分子層,大多數(shù)是可以運動的。③是磷脂雙分子層,構(gòu)成膜的基本支架,處于不斷流動狀態(tài)。不同細胞膜所含化學成分基本相同,但各種成分的含量卻有差異。
【備注】生物膜主要由磷脂和蛋白質(zhì)組成,磷脂在生物膜中為雙層排布,形成磷脂雙分子層,構(gòu)成生物膜的
17、基本支架。磷脂和大多數(shù)蛋白質(zhì)都能夠運動,所以生物膜具有一定的流動性。
【變式訓練】
D
【解析】細胞膜上的糖蛋白具有識別功能;細胞膜具有選擇透過性,對進出細胞膜的物質(zhì)具有選擇性;載體蛋白是跨膜蛋白而不是鑲在細胞膜內(nèi)外表面。蛋白質(zhì)是生命話動的主要承擔者,根據(jù)結(jié)構(gòu)與其功能相適應,由于細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的蛋白質(zhì)種類有差異,因此,內(nèi)外兩側(cè)的功能也不相同。
【備注】無
【隨堂自測】
1.D
【解析】荷蘭科學家用丙酮從人的紅細胞中提取脂質(zhì),在空氣—水界面上鋪展成單分子層,測得其面積為紅細胞表面積的2倍,從而得出細胞膜中的脂質(zhì)分子排列為連續(xù)的2層的結(jié)論,A項正確。羅伯特森提出生物膜的"三明治"模型
18、,他將生物膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu),B項正確。流動鑲嵌模型認為構(gòu)成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運動的,故生物膜具有一定的流動性,C項正確。流動鑲嵌模型認為蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層的表面,有的貫穿于整個磷脂雙分子層,有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中,在膜中分布不均勻,D項錯誤。
【備注】無
2.D
【解析】構(gòu)成細胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運動的,這種特點使細胞膜具有一定的流動性,這對細胞完成各種生理功能非常重要。
【備注】無
3.A
【解析】海綿細胞膜表面的糖蛋白具有識別作用,能夠識別同種和異種,只有同種的海綿細胞才能結(jié)合。
【備注】無
4.B
【解
19、析】細胞膜的結(jié)構(gòu)特點是具有一定的流動性,白細胞吞噬病菌、變形蟲的變形運動、細胞融合都能體現(xiàn)細胞膜的流動性。蛋白質(zhì)不被細胞吸收體現(xiàn)了細胞膜的選擇透過性,水分子能自由進出細胞與細胞膜的流動性無關。
【備注】無
5.(1)a? ???胞間連絲? ???M
(2)糖鏈 ???糖脂
(3)磷脂分子? ????有親水的磷酸"頭"部和疏水的脂肪酸"尾"部?? ?兩 ??磷脂雙分子層
(4)蛋白質(zhì) ???氨基酸? ??脫水縮合? ??膜功能的復雜程度
【解析】(1)題圖中a是糖蛋白、e是糖鏈,糖蛋白通常分布在細胞膜外側(cè),故依據(jù)a可判斷M側(cè)為細胞的外側(cè)。a參與細胞的識別,進行細胞之間的信息交流。細胞之間的信息交流是多種多樣的,如植物細胞之間可以通過胞間連絲進行信息傳遞。
(2)e是與蛋白質(zhì)結(jié)合的糖鏈,還能夠與細胞膜上的脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂。
(3)c是磷脂分子,具有親水的磷酸"頭"部和疏水的脂肪酸"尾"部,在細胞膜上排列成連續(xù)的兩層,構(gòu)成磷脂雙分子層,為細胞膜的基本支架。
(4)d是膜上的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)是由氨基酸在核糖體上通過脫水縮合而形成的,其種類和數(shù)量越多,膜的功能越復雜。
【備注】無