必修一生物生物膜流動鑲嵌模型

1、水水 乙酸乙酯乙酸乙酯時間：20世紀初實驗：科學家發(fā)現，細胞膜不但會被溶解脂質的溶劑溶解，還會被蛋白酶分解。 時間：1917年 實驗：朗姆瓦發(fā)現磷脂分子在空氣與水的界面上排列為單層，而且每個磷脂分子的頭部浸入水中，尾部浮于水面。磷脂分子磷脂分子頭頭尾尾時間：時間：19251925年年實驗：荷蘭科學家從人的紅細胞膜中提取脂質，在空氣實驗：荷蘭科學家從人的紅細胞膜中提取脂質，在空氣水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積約為紅細水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積約為紅細胞表面積的胞表面積的2 2倍倍結論：結論： 細胞膜中的脂質（磷脂）分子細胞膜中的脂質（磷脂）分子排列為連續(xù)的兩層排列為連

2、續(xù)的兩層請請構建細胞膜中磷脂分子的排布模型構建細胞膜中磷脂分子的排布模型時間：時間：19591959年年實驗：實驗： 羅伯特森用電鏡了觀羅伯特森用電鏡了觀察到了清晰的細胞膜照察到了清晰的細胞膜照片，看到了片，看到了暗亮暗暗亮暗的三層結構。的三層結構。 生物膜為生物膜為蛋白質脂質蛋蛋白質脂質蛋白質白質三層統(tǒng)一的靜態(tài)結構三層統(tǒng)一的靜態(tài)結構1.膜由蛋白質和脂質構成膜由蛋白質和脂質構成2.呈蛋白質呈蛋白質脂質脂質蛋白質三層結構蛋白質三層結構3.靜態(tài)的統(tǒng)一結構靜態(tài)的統(tǒng)一結構 根據已有的生物知識或生活經驗，根據已有的生物知識或生活經驗，你能列舉哪些證明細胞膜具有流動性你能列舉哪些證明細胞膜具有流動性的證據

3、。的證據。白細胞吞噬細菌的過程；變形蟲的偽白細胞吞噬細菌的過程；變形蟲的偽足運動現象；受精時細胞的融合過程；足運動現象；受精時細胞的融合過程；動物細胞分裂時細胞膜的縊裂過程；動物細胞分裂時細胞膜的縊裂過程；蛋白質蛋白質 、 、 在磷脂雙分子層中在磷脂雙分子層中鑲鑲貫穿貫穿嵌嵌蛋白質蛋白質紅色熒光染料紅色熒光染料標記標記人細胞表面蛋白質人細胞表面蛋白質細胞融合細胞融合綠色熒光染料綠色熒光染料標記標記鼠細胞表面蛋白質鼠細胞表面蛋白質373740min40min時間：時間：19701970年年得出結論：得出結論： 細胞膜上的蛋白質具有流動性細胞膜上的蛋白質具有流動性實驗：實驗： 時間：時間：1972

4、1972年年 桑格桑格(S.J.Singer)(S.J.Singer)和尼克森和尼克森(G.Nicolson)(G.Nicolson)提出了新的生物提出了新的生物膜模型膜模型流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型，為多數人所接受。，為多數人所接受。流動鑲嵌模型的基本內容:3 3、蛋白質分子存在形態(tài)：、蛋白質分子存在形態(tài)：有鑲在表面、嵌入、貫穿三種，外側的蛋白質分子有鑲在表面、嵌入、貫穿三種，外側的蛋白質分子與糖類結合形成糖被。與糖類結合形成糖被。體現了生物膜的體現了生物膜的不對稱性。不對稱性。存在部位存在部位:作作 用用:膜的組分膜的組分各組分如何排列各組分如何排列各組分運動特點各組分運動特點流動鑲嵌模型流

5、動鑲嵌模型時間和人物時間和人物歷史事件歷史事件歷史結論歷史結論 多種物質對膜通透性實驗多種物質對膜通透性實驗對紅細胞膜化學分析對紅細胞膜化學分析紅細胞膜的脂質鋪展成單紅細胞膜的脂質鋪展成單層分子的面積是原膜表面層分子的面積是原膜表面積的兩倍積的兩倍電鏡下膜呈電鏡下膜呈“暗暗亮亮暗暗”三層結構三層結構單位模模型單位模模型蛋白質蛋白質脂質脂質蛋白質蛋白質人、鼠細胞融合實驗。人、鼠細胞融合實驗。新的觀察和實驗證據的基礎新的觀察和實驗證據的基礎上，提出分子結構模型。上，提出分子結構模型。膜是由膜是由脂質組成的脂質組成的膜中含脂質和膜中含脂質和蛋白質蛋白質脂質雙層脂質雙層結構結構膜具膜具流動流動性性流動

6、鑲嵌流動鑲嵌模型模型19721972，桑格，桑格和尼克森和尼克森19701970年年19591959年，年，羅伯特森羅伯特森19251925年，年，兩位荷蘭兩位荷蘭科學家科學家2020世紀初世紀初1919世紀末世紀末歐文頓歐文頓列表總結：列表總結：生物膜結構的探究歷程生物膜結構的探究歷程生物膜的流動鑲嵌模型是否已完美無缺呢？20032003年度諾貝年度諾貝爾化學獎授予兩名研爾化學獎授予兩名研究細胞膜的美國科學究細胞膜的美國科學家阿格雷和麥金農。家阿格雷和麥金農。以表彰他們在細胞膜以表彰他們在細胞膜物質運輸的通道方面物質運輸的通道方面所做的貢獻。所做的貢獻。 不斷完善和發(fā)展的流動鑲嵌模型不斷完善

7、和發(fā)展的流動鑲嵌模型1 1、細胞膜的、細胞膜的流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型與與蛋白質蛋白質脂質脂質蛋白質蛋白質三層結構模型的最大的三層結構模型的最大的不同不同是是A A、流動鑲嵌模型認為細胞膜具有一定的流動性、流動鑲嵌模型認為細胞膜具有一定的流動性課堂反饋課堂反饋D D、蛋白質、蛋白質脂質脂質蛋白質三層結構模型認為細蛋白質三層結構模型認為細胞膜具有透過性胞膜具有透過性C C、流動鑲嵌模型認為細胞膜具有選擇性、流動鑲嵌模型認為細胞膜具有選擇性B B、蛋白質、蛋白質脂質脂質蛋白質三層結構模型認為細蛋白質三層結構模型認為細胞膜具有一定的流動性胞膜具有一定的流動性2 2、變形蟲的任何部位都能伸出偽足，這一

8、、變形蟲的任何部位都能伸出偽足，這一生理過程的完成依賴于細胞膜的生理過程的完成依賴于細胞膜的A A 、保護作用、保護作用 B B、 一定的流動性一定的流動性C C 、全透性、全透性 D D、信息交流、信息交流3 3、下列物質中最容易通過細胞膜進入細、下列物質中最容易通過細胞膜進入細胞的是胞的是A A、葡萄糖、葡萄糖 B B、蛋白質、蛋白質 C C、甘油、甘油 D D、無機鹽離子、無機鹽離子據研究發(fā)現，膽固醇、小分子脂肪酸、據研究發(fā)現，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素維生素D D等物質較容易優(yōu)先通過細胞膜，等物質較容易優(yōu)先通過細胞膜，這是因為（這是因為（ ）A A 細胞膜具有一定流動性細胞膜具有一定

9、流動性B B 細胞膜是選擇透過性細胞膜是選擇透過性C C 細胞膜的結構是以磷脂細胞膜的結構是以磷脂分子層為基本骨架分子層為基本骨架D D 細胞膜上鑲嵌有各種細胞膜上鑲嵌有各種蛋白質分子蛋白質分子隨堂闖關細胞膜上與細胞識別、細胞膜上與細胞識別、免疫反應、信息傳遞和血免疫反應、信息傳遞和血型決定有密切關系的化學型決定有密切關系的化學物質是（）物質是（）A A 糖蛋白糖蛋白 B B 磷脂磷脂 C C 脂肪脂肪 D D 核酸核酸隨堂闖關8.8.一位細胞學家發(fā)現，當溫度升高到一定程度一位細胞學家發(fā)現，當溫度升高到一定程度 時，細胞膜的厚度變小而表面積增大。變形蟲時，細胞膜的厚度變小而表面積增大。變形蟲

10、能做變形運動。下列各項中，與這些現象有關能做變形運動。下列各項中，與這些現象有關 的是的是 ( ) ( ) A. A.細胞膜的選擇透過性細胞膜的選擇透過性 B.B.細胞膜的流動性細胞膜的流動性 C.C.細胞膜的生理特性細胞膜的生理特性 D.D.細胞膜的功能特征細胞膜的功能特征B B隨堂闖關4在人和鼠的細胞融合實驗中，用兩種熒光物分別標記兩種抗在人和鼠的細胞融合實驗中，用兩種熒光物分別標記兩種抗體，使之分別結合到鼠和人的細胞膜表面抗原物質上（如下圖）。體，使之分別結合到鼠和人的細胞膜表面抗原物質上（如下圖）。實驗結果表明，細胞開始融合時，人、鼠細胞的表面抗原實驗結果表明，細胞開始融合時，人、鼠細

11、胞的表面抗原“涇渭分涇渭分明明”，各自只分布于各自的細胞表面；但在融合之后，兩種抗原就，各自只分布于各自的細胞表面；但在融合之后，兩種抗原就平均地分布在融合細胞的表面了。請分析回答下面的問題。平均地分布在融合細胞的表面了。請分析回答下面的問題。（1）細胞融合的實驗表明了組成細胞膜的）細胞融合的實驗表明了組成細胞膜的_分子是可分子是可以運動的，由此也證明了細胞膜具有以運動的，由此也證明了細胞膜具有_的特點。的特點。 蛋白質蛋白質 流動性流動性 謝謝1知識與技能(1)簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內容。(2)舉例說明生物膜具有流動性特點。(3)嘗試利用廢舊物制作生物膜模型。(4)通過分析科學家建立

12、生物膜模型的過程，闡述科學發(fā)現的一般規(guī)律。學習目標2過程與方法(1)通過分析科學家建立生物膜模型的過程，嘗試提出問題，作出假設。(2)發(fā)揮空間想象力，通過制作模型，構建細胞膜的空間立體結構。3情感態(tài)度與價值觀(1)生物膜結構的研究是立足于生物膜所具有的功能特點上開展的，樹立生物結構與功能相適應的生物學辯證觀點。(2)正確認識科學價值觀，理解假說的提出要有實驗和觀察的依據，需要有嚴謹的推理和大膽的想象，并通過實驗進一步驗證。(3)正確認識技術在科學研究中所起的作用。一、科學家對生物膜結構的探索歷程時間人物實驗依據結論或假說19世紀末歐文頓對植物細胞進行通透性實驗，發(fā)現_更容易通過細胞膜膜是由_組

13、成的20世紀初對哺乳動物紅細胞的膜進行化學分析膜的主要成分是_和_1925年荷蘭科學家從人的紅細胞中提取的脂質鋪成單分子層，其面積是紅細胞表面積的_倍細胞膜中的脂質分子必然排列為_知識清單時間人物實驗依據結論或假說1959年羅伯特森電子顯微鏡下看到細胞膜清晰的_三層結構所有的生物膜都由_三層結構構成，是_的結構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提出為大多數人所接受的_模型二、流動鑲嵌模型的基本內容1基本構成( 1 ) 基 本 支 架 ： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ， 具 有_性。(2)蛋白質分子分布：有的鑲在磷脂雙分子層

14、的_，有的部分或全部_磷脂雙分子層中，有的_整個磷脂雙分子層。特點：大多數蛋白質分子可以運動。難點1 生物膜結構的探索歷程難點互動特別提示：“單位膜”模型內容：膜主要是由脂質(磷脂為主)和蛋白質組成。磷脂是一種兼性分子，一端是由磷酸構成的極性“頭部”，具有親水性；另一端是由兩條脂肪酸長鏈構成的非極性“尾部”，具有疏水性。磷脂分子呈雙層排列，疏水性的尾部向內，親水性的頭部向外，與蛋白質分子結合，呈蛋白質脂質蛋白質三層結構，又稱“三明治”結構模型。如下圖所示：例119世紀末，歐文頓發(fā)現：凡是可以溶于脂質的物質，比不能溶于脂質的物質更容易通過細胞膜進入細胞。這種現象是因為()A細胞膜以磷脂分子層為基

15、本支架B細胞膜上有搬運脂質的載體蛋白C細胞膜表面有一層糖蛋白D磷脂分子和蛋白質分子大都可以運動答案：A解析：細胞膜的主要成分之一是磷脂，根據相似相溶原理，可知脂質物質易通過膜。點撥：此題是生物知識和化學相關知識的綜合。變式訓練1以下是組成細胞膜的磷脂分子和蛋白質分子的排列特點，其中描述細胞膜基本支架特征的一項是()A磷脂分子排布成雙分子層B膜兩側的分子結構和性質不盡相同C蛋白質分子附著和鑲嵌于磷脂分子層中D蛋白質分子和磷脂分子具有一定的流動性答案：A解析：細胞膜的組成成分主要是磷脂和蛋白質。磷脂雙分子層構成了細胞的基本支架，由它支持著許多蛋白質分子。這些蛋白質分子可以分為兩類：一類蛋白質分子排

16、布在磷脂雙分子層的外側，即鑲在膜的表層；另一類蛋白質分子，有的部分嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿整個磷脂雙分子層。難點2 生物膜的流動鑲嵌模型1生物膜的結構(1)基本內容磷脂雙分子層構成了膜的基本支架，這個支架不是靜止的，是輕油般的流體。蛋白質分子有的鑲在磷脂雙分子層的表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層，大多數蛋白質分子是可以運動的。(2)模型模型含義：構成細胞膜的磷脂分子和蛋白質分子大都不是靜止的，而是運動的。模型闡釋細胞膜的不對稱性：磷脂雙分子層內外兩側蛋白質種類和數量不同；糖類分布在膜的外表面，因此根據糖蛋白的位置可判斷細胞膜的內外側。2生物膜的結構特點具有一

17、定的流動性(1)探索過程：用紅色和綠色熒光染料分別標記人細胞和小鼠細胞表面的蛋白質分子，將小鼠細胞和人細胞融合，在37下保溫40min后，融合細胞上兩種熒光點呈均勻分布(如圖所示)。(2)實驗結論這一實驗表明細胞膜的蛋白質分子具有運動性，決定了生物膜具有一定的流動性。(3)生物膜具有流動性特點的生理意義保證了細胞的物質運輸、信息交流、運動、變形、分裂、融合等正常生命活動的進行。例2(2009哈爾濱)下圖表示細胞膜的亞顯微結構模式圖，請據圖回答：(1)圖中B_的性質是由_決定 的 。 構 成 細 胞 膜 基 本 支 架 的 結 構 是 _。( 2 ) 與 細 胞 膜 的 識 別 功 能 有 關

18、的 結 構 是 _。(3)吞噬細胞吞噬細菌的過程體現了細胞膜具有_的特性。(4)不同細胞的細胞膜的生理功能不同，主要取決于細胞膜上的哪些結構的不同？_(填寫標號)。(5)當血漿中的葡萄糖分子通過細胞膜時，圖中B的作用是_。答案：(1)蛋白質遺傳物質D磷脂雙分子層(2)E糖蛋白(3)流動性(4)B、E(5)載體解析：A代表的是多糖，E代表的是具有識別能力的糖蛋白，C和D分別是指磷脂分子和磷脂雙分子層。變式訓練2如下圖是桑格和尼克森在1972年提出的關于生物膜分子結構的流動鑲嵌模型，下列相關敘述錯誤的是()A圖中a與細胞識別有關，細胞的識別是信息傳遞的過程B圖中c分子具有親水的磷酸頭部和疏水的脂肪

19、酸尾部C圖中d的分布狀態(tài)有兩種：鑲在表面或貫穿于整個磷脂雙分子層Db構成膜的基本支架，具有對稱性答案：C解析：圖中a為糖蛋白，與細胞的識別有關，b為磷脂雙分子層，構成膜的基本支架，c是磷脂分子，有親水的頭部和疏水的尾部，d為蛋白質，在膜上呈不對稱分布，有的鑲在膜表面，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。證明細胞膜具有流動性的實例有哪些(1)草履蟲取食過程中食物泡的形成以及胞肛廢渣的排除；(2)變形蟲捕食和運動時偽足的形成；(3)白細胞吞噬細菌；(4)胞飲與分泌；(5)受精時細胞的融合過程；(6)動物細胞分裂時細胞膜的縊裂過程；(7)細胞雜交時的細胞融合；(8)紅細胞通

20、過狹窄毛細血管的變形；知識拓展(9)精子細胞形成精子的變形；(10)酵母菌的出芽生殖中長出芽體；(11)人鼠細胞的雜交實驗；(12)變形蟲的切割實驗；(13)質壁分離和復原實驗。細胞膜的流動性為細胞吸收、分泌、修復、融合、運動、捕食、變形、分裂等提供了物質基礎。例(2009長沙市)實驗結果表明，細胞開始融合時，人、鼠細胞的表面抗原“涇渭分明”，各自只分布于各自的細胞表面；但在融合之后，兩種抗原就平均地分布在融合細胞的表面了(如下圖)。請分析問答以下問題：(1)細胞融合的實驗表明了組成細胞膜的_分子是可以運動的，由此也證明了細胞膜具有_的特點。(2)在細胞融合實驗中，一種抗體只能與相應的抗原結合

21、，說明了這類物質在分子結構上具有_性。(3)細胞融合實驗若在20條件下進行，則兩種表面抗原平均分布的時間大大延長，這說明_。答案：(1)蛋白質流動性(2)特異(3)溫度較高時，蛋白質分子的運動速度較快解析：解答本題要結合文字說明，借助圖解，根據問題進行分析作答。變式訓練 (2009成都)物質通過細胞膜與膜的流動性有密切關系，為了探究溫度對膜的流動性的影響，做了下述實驗：分別用紅色和綠色熒光劑標記人和鼠細胞膜上的蛋白質，然后讓兩個細胞在37下融合，發(fā)現40min后，融合細胞膜上的紅色和綠色均勻相間分布。有人認為該實驗沒有完成，請你繼續(xù)完成探究實驗：_；請你指出可以從哪兩個方面觀察實驗結果：(1)

22、_；(2)_。請 預 測 該 實 驗 最 可 能 得 出 的 結 論_。答案：分別在溫度低于37(如0)、高于37(如60)的條件下重復上述實驗(1)相同時間之后，觀察紅色和綠色熒光物質在細胞膜上分布的情況(2)比較紅色和綠色熒光物質在細胞膜上均勻分布時所需時間的長短在一定溫度范圍內，隨著溫度的升高，細胞膜的流動會加快加強1如圖所示為細胞膜的亞顯微結構模式圖，下列有關敘述錯誤的是()A表示細胞膜外表面有些糖分子與膜蛋白結合為糖蛋白B和大都是運動的C構成細胞膜的基本支架，與物質進出無關D細胞膜為細胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內部環(huán)境隨堂練習答案：C解析：此題主要考查構成細胞膜的結構成分及其相應功能

23、。圖中為多糖與蛋白質結合而成的糖蛋白，與細胞識別有關，參與細胞間的信息傳遞。代表細胞膜中的蛋白質分子，它們可鑲嵌在膜的表層或嵌插、貫穿于磷脂雙分子層中，大多是運動的。是磷脂雙分子層，是構成細胞膜的基本支架，脂溶性物質容易進入細胞與細胞膜的脂質成分磷脂分子密切相關。細胞膜使每個細胞與周圍環(huán)境隔離開，維持著相對穩(wěn)定的內部環(huán)境，保證了細胞內各項生命活動的順利進行。2下列有關細胞膜的流動鑲嵌模型正確的是()A蛋白質覆蓋在磷脂分子表面B細胞膜中磷脂和大多數蛋白質都具有流動性C細胞膜兩側的分子性質和結構相同D磷脂分子的疏水端朝向兩側，親水端朝向內側答案：B解析：在細胞膜的流動鑲嵌模型中，磷脂分子和蛋白質是構成膜結構的主要成分，磷脂雙分子層構成膜的基本支架，其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側，疏水性尾部朝向內側。蛋白質或分布在膜表面，或部分或全部鑲嵌在磷脂雙分子層中，其中外側的蛋白質與糖類結合形成的糖蛋白與細胞識別、細胞間信息交流等有密切聯系，因此細胞膜兩側的分子性質和結構并不相同。構