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1、第2节生物膜的流动镶嵌模型 一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程1.1.细胞膜中脂质分子排列的探索细胞膜中脂质分子排列的探索:历程历程探索内容探索内容结论或假说结论或假说1919世纪末世纪末欧文顿欧文顿对植物细胞进行通透性对植物细胞进行通透性实验实验,发现发现_更容易通过细胞膜更容易通过细胞膜膜是由膜是由_组组成的成的2020世纪初世纪初分离出哺乳动物红细胞分离出哺乳动物红细胞的细胞膜的细胞膜,进行化学分析进行化学分析膜的主要成分是膜的主要成分是_溶于脂质的溶于脂质的物质物质脂质脂质脂质和蛋白质脂质和蛋白质历程历程探索内容探索内容结论或假说结论或假说19251925年荷年荷兰科
2、学家兰科学家提取人红细胞的脂质在提取人红细胞的脂质在空气空气水界面上铺展成水界面上铺展成单分子层单分子层,其面积为红细其面积为红细胞表面积的胞表面积的2 2倍倍细胞膜中的脂质细胞膜中的脂质分子必然排列为分子必然排列为_连续的两层连续的两层2.2.细胞膜中蛋白质分布的探索细胞膜中蛋白质分布的探索:历程历程探索内容探索内容结论或假说结论或假说19591959年年罗伯特森罗伯特森电镜下看到细胞膜电镜下看到细胞膜清晰的清晰的_的三层结构的三层结构生物膜都由生物膜都由_三层结构构成三层结构构成,且且为为_的统一结构的统一结构19701970年年用荧光染料标记的用荧光染料标记的小鼠细胞和人细胞小鼠细胞和人
3、细胞进行融合实验进行融合实验细胞膜具有细胞膜具有_19721972年桑格年桑格和尼克森和尼克森新的观察和实验新的观察和实验提出提出_模型模型暗暗亮亮暗暗蛋白蛋白质质脂质脂质蛋白质蛋白质静态静态流动性流动性流动镶嵌流动镶嵌二、流动镶嵌模型的基本内容二、流动镶嵌模型的基本内容1.1.写出图中写出图中a a、b b、c c、d d各代表的物质组成各代表的物质组成:磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子糖蛋白糖蛋白磷脂分子磷脂分子2.2.生物膜的有关结构及结构特点生物膜的有关结构及结构特点:(1)(1)基本支架基本支架:_:_。(2)(2)糖被糖被:位于细胞膜的外表位于细胞膜的外表,具有保护、润
4、滑和具有保护、润滑和_作用。作用。(3)(3)结构特点结构特点:具有一定的具有一定的_。磷脂双分子层磷脂双分子层识别识别流动性流动性【预习自测预习自测】1.1.将大量磷脂分子放入清水中将大量磷脂分子放入清水中,搅拌后搅拌后,不可能出现的不可能出现的现象是现象是()【解析解析】选选A A。磷脂分子由亲水的。磷脂分子由亲水的“头头”部和疏水的部和疏水的“尾尾”部构成部构成,把大量磷脂分子放入清水中把大量磷脂分子放入清水中,如果磷脂分如果磷脂分子是单层排布的子是单层排布的,亲水的亲水的“头头”部向外部向外,疏水的疏水的“尾尾”部向内部向内,如如C C项项;如果磷脂分子是双层排布的如果磷脂分子是双层排
5、布的,同样是亲同样是亲水的水的“头头”部在外侧部在外侧,如如B B、D D项。项。2.2.生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是()以磷脂双分子层为基本支架以磷脂双分子层为基本支架蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质的三层结构蛋白质的三层结构静止的静止的流动的流动的A.A.B.B.C.C.D.D.【解析解析】选选C C。生物膜的流动镶嵌模型认为。生物膜的流动镶嵌模型认为,生物膜以生物膜以磷脂双分子层为基本支架磷脂双分子层为基本支架;磷脂分子和大多数蛋白质分磷脂分子和大多数蛋白质分子是不断运动的子是不断运动的,生物膜的结构特点是具有一定的流动生物膜的结构特点是具有一定的流动性。性
6、。3.3.细胞膜具有一定的流动性细胞膜具有一定的流动性,依赖于依赖于()A.A.磷脂分子可以运动磷脂分子可以运动B.B.蛋白质分子可以运动蛋白质分子可以运动C.C.磷脂分子、大多数蛋白质分子可以运动磷脂分子、大多数蛋白质分子可以运动D.D.与上述两种分子无关与上述两种分子无关【解析解析】选选C C。构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质。构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的分子都是可以运动的,从而推出细胞膜具有一定的流动从而推出细胞膜具有一定的流动性。性。主题主题1 1对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程【问题探究问题探究】1.1.推测生物膜的结构推测生物膜的结构:根据磷脂
7、分子头部亲水性和尾部疏水性的特点根据磷脂分子头部亲水性和尾部疏水性的特点,分析其分析其在细胞中如图所示分布的原因。在细胞中如图所示分布的原因。提示提示:因为细胞的内外都是以水为基础的液体环境因为细胞的内外都是以水为基础的液体环境,所所以细胞膜中的一层磷脂分子的头部朝向细胞外的水环以细胞膜中的一层磷脂分子的头部朝向细胞外的水环境境,另一层磷脂分子的头部朝向细胞质另一层磷脂分子的头部朝向细胞质,这两层磷脂分这两层磷脂分子的尾部会相互接触。子的尾部会相互接触。2.2.分析生物膜的结构特点分析生物膜的结构特点:(1)(1)细胞膜的结构特点细胞膜的结构特点:_:_。(2)(2)罗伯特森提出的细胞膜是罗伯
8、特森提出的细胞膜是“静态的统一结构静态的统一结构”理论理论,不能解释哪些现象不能解释哪些现象?举例说明。举例说明。举例举例:_:_。具有一定的流动性具有一定的流动性细胞的生长、变形虫的变形运动、白细胞吞噬细胞的生长、变形虫的变形运动、白细胞吞噬细菌、细胞的融合、植物细胞的质壁分离及复原等细菌、细胞的融合、植物细胞的质壁分离及复原等现象现象【探究训练探究训练】1.(20171.(2017宁波高一检测宁波高一检测)科学工作者用不同颜色的荧科学工作者用不同颜色的荧光染料分别标记人和鼠细胞的膜蛋白后光染料分别标记人和鼠细胞的膜蛋白后,进行细胞融合进行细胞融合实验实验(如图所示如图所示)。该实验说明。该
9、实验说明()A.A.膜蛋白是可以运动的膜蛋白是可以运动的B.B.两种细胞的膜蛋白种类相同两种细胞的膜蛋白种类相同C.C.膜蛋白可以起生物催化作用膜蛋白可以起生物催化作用D.D.膜蛋白能控制某些物质进出细胞膜蛋白能控制某些物质进出细胞【解析解析】选选A A。根据题意可知。根据题意可知,用荧光染料标记膜蛋白用荧光染料标记膜蛋白,由图示发现两种膜蛋白最后均匀分布由图示发现两种膜蛋白最后均匀分布,实质就是膜蛋白实质就是膜蛋白在运动在运动;不同生物细胞的膜蛋白种类不同不同生物细胞的膜蛋白种类不同,并且该实验并且该实验不能说明该问题不能说明该问题;实验过程中没有体现膜蛋白的催化作实验过程中没有体现膜蛋白的
10、催化作用用;实验过程中没有涉及物质的进出。实验过程中没有涉及物质的进出。2.2.在人和鼠的细胞融合实验中在人和鼠的细胞融合实验中,用两种荧光染料分别标用两种荧光染料分别标记两种抗体记两种抗体,使之分别结合到鼠和人细胞膜的表面抗原使之分别结合到鼠和人细胞膜的表面抗原物质上物质上(如图所示如图所示)。实验结果表明。实验结果表明,细胞开始融合时细胞开始融合时,人、鼠细胞的表面抗原人、鼠细胞的表面抗原“泾渭分明泾渭分明”,只分布于各自的只分布于各自的细胞表面细胞表面;但在融合之后但在融合之后,两种抗原就均匀分布在融合两种抗原就均匀分布在融合细胞的表面了。请分析回答下面的问题。细胞的表面了。请分析回答下
11、面的问题。(1)(1)细胞融合实验可以证实细胞融合实验可以证实,生物膜的结构模型中生物膜的结构模型中,_的观点是成立的。的观点是成立的。(2)(2)融合细胞表面的两种荧光染料最终均匀分布融合细胞表面的两种荧光染料最终均匀分布,这表这表明细胞膜的结构特点是具有明细胞膜的结构特点是具有_。(3)(3)若该融合实验在若该融合实验在2020条件下进行条件下进行,则两种表面抗原则两种表面抗原均匀分布的时间将大大延长均匀分布的时间将大大延长,这说明这说明_。若在。若在00条件下进行条件下进行,两种两种表面抗原便难以均匀分布表面抗原便难以均匀分布,这说明这说明_。【解题指南解题指南】解答本题需明确解答本题需
12、明确:(1)(1)膜上物质分子的运动表明细胞膜具有流动性。膜上物质分子的运动表明细胞膜具有流动性。(2)(2)温度能影响分子运动温度能影响分子运动,从而影响膜的流动性。从而影响膜的流动性。【解析解析】(1)(1)荧光染料标记的抗体与细胞膜的表面抗原荧光染料标记的抗体与细胞膜的表面抗原结合后荧光染料的均匀分布表明结合后荧光染料的均匀分布表明,组成细胞膜的物质分组成细胞膜的物质分子能运动。子能运动。(2)(2)两种荧光染料最终均匀分布两种荧光染料最终均匀分布,说明膜上的物质分子说明膜上的物质分子能够运动能够运动,表明细胞膜具有一定的流动性。表明细胞膜具有一定的流动性。(3)(3)温度较高时温度较高
13、时,细胞膜的流动性强细胞膜的流动性强,反之较弱。反之较弱。00条条件下荧光标记物质基本不运动件下荧光标记物质基本不运动,说明细胞膜的流动性受说明细胞膜的流动性受温度的影响较大。温度的影响较大。答案答案:(1)(1)膜上的物质分子能够运动膜上的物质分子能够运动(2)(2)一定的流动性一定的流动性(3)(3)随环境温度的降低随环境温度的降低,膜上蛋白质分子的运动速度减膜上蛋白质分子的运动速度减慢慢环境温度很低时环境温度很低时,膜上蛋白质分子的运动几乎停止膜上蛋白质分子的运动几乎停止【延伸探究延伸探究】上题上题2 2中中,人和鼠细胞表面的抗原是构成膜结构的哪种人和鼠细胞表面的抗原是构成膜结构的哪种物
14、质物质?提示提示:蛋白质。蛋白质。【补偿训练补偿训练】下列关于生物膜结构探索历程的说法下列关于生物膜结构探索历程的说法,不正确的是不正确的是()A.A.最初的探索是通过对现象的推理分析得出结论最初的探索是通过对现象的推理分析得出结论细胞膜是由脂质组成的细胞膜是由脂质组成的B.B.三层结构模型认为生物膜为静态的统一结构三层结构模型认为生物膜为静态的统一结构C.C.流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动蛋白质分子可以运动D.D.三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均
15、匀的膜中的分布是不均匀的【解析解析】选选D D。罗伯特森提出的三层结构模型认为生物。罗伯特森提出的三层结构模型认为生物膜结构是膜结构是“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”,电镜下观察到的电镜下观察到的中间亮层是脂质分子中间亮层是脂质分子,两边的暗层是蛋白质分子两边的暗层是蛋白质分子,认为认为蛋白质的分布是均匀的、固定的。蛋白质的分布是均匀的、固定的。主题主题2 2生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型【问题探究问题探究】1.1.生物膜的成分生物膜的成分:分析生物膜的成分分析生物膜的成分,回答下列问题。回答下列问题。(1)(1)主要成分主要成分:_:_。(2)(2)元素组成元素组成:_:_等。
16、等。(3)(3)选择透过性所依赖的物质选择透过性所依赖的物质:_:_。磷脂和蛋白质磷脂和蛋白质C C、H H、O O、N N、P P蛋白质蛋白质(4)(4)生物膜的识别功能所依赖的物质生物膜的识别功能所依赖的物质:_:_。(5)(5)生物膜功能不同的主要原因生物膜功能不同的主要原因:_:_。糖蛋白糖蛋白蛋白质的种类和数量蛋白质的种类和数量不同不同2.2.生物膜的结构生物膜的结构:结合生物膜的结构模型示意图结合生物膜的结构模型示意图,回答下列问题回答下列问题:(1)(1)探讨罗伯特森的探讨罗伯特森的“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”结构模结构模型与流动镶嵌模型的异同点。型与流动镶嵌模型的异同点
17、。相同点相同点:_:_。都认为生物膜的主要成分是脂质和蛋白质都认为生物膜的主要成分是脂质和蛋白质不同点不同点:a._a._。b._b._。前者认为膜蛋白均匀分布在膜两侧前者认为膜蛋白均匀分布在膜两侧,后者认为膜蛋后者认为膜蛋白不同程度地镶嵌或贯穿在膜中白不同程度地镶嵌或贯穿在膜中,在膜上的分布不均在膜上的分布不均匀匀前者认为生物膜是静态的前者认为生物膜是静态的,后者认为生物膜具有流后者认为生物膜具有流动性动性(2)(2)仔细观察膜结构模型仔细观察膜结构模型,如何判断细胞膜的内外侧如何判断细胞膜的内外侧?提示提示:糖蛋白、糖脂具有识别作用糖蛋白、糖脂具有识别作用,分布于细胞膜的外分布于细胞膜的外
18、表面表面,所以糖蛋白、糖脂所在的一侧即为细胞膜外侧。所以糖蛋白、糖脂所在的一侧即为细胞膜外侧。(3)(3)从分子组成上分析生物膜具有流动性的原因是从分子组成上分析生物膜具有流动性的原因是:_。组成生物膜的磷脂分子是可以运动的组成生物膜的磷脂分子是可以运动的,大多数蛋白大多数蛋白质分子也是可以运动的质分子也是可以运动的,所以生物膜具有一定的流所以生物膜具有一定的流动性动性【探究总结探究总结】1.1.关于细胞膜结构和功能特性的三点提醒关于细胞膜结构和功能特性的三点提醒:(1)(1)只有活细胞的膜才具有流动性和选择透过性。只有活细胞的膜才具有流动性和选择透过性。(2)(2)流动性是细胞膜结构的固有属
19、性流动性是细胞膜结构的固有属性,无论细胞是否与无论细胞是否与外界发生物质交换外界发生物质交换,流动性总是存在的流动性总是存在的,而选择透过性而选择透过性只在完成物质交换功能时才能体现出来。只在完成物质交换功能时才能体现出来。(3)(3)细胞膜中的蛋白质有部分起载体的作用细胞膜中的蛋白质有部分起载体的作用,其特异性其特异性和数量的多少和数量的多少,决定了其运输物质的种类和数量。决定了其运输物质的种类和数量。2.2.生物膜的结构特点与功能特点的比较生物膜的结构特点与功能特点的比较:结构特点结构特点具有流动性具有流动性功能特点功能特点具有选择透过性具有选择透过性结构基础结构基础磷脂分子和大多数蛋白磷
20、脂分子和大多数蛋白质分子都能够运动质分子都能够运动膜上的载体蛋白膜上的载体蛋白生理意义生理意义完成物质运输、细胞识完成物质运输、细胞识别、细胞融合等功能别、细胞融合等功能选择性地控制物选择性地控制物质进出质进出【探究训练探究训练】1.(20171.(2017雅安高一检测雅安高一检测)如图为细胞膜的亚显微结构如图为细胞膜的亚显微结构示意图示意图,下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A.A.构成膜的基本支架构成膜的基本支架B.B.膜的功能主要与膜的功能主要与的种类和数量有关的种类和数量有关C.C.细胞识别与细胞识别与有关有关D.D.细胞膜的结构特点是具有选择透过性细胞膜的结构特点是具有选择透过性【
21、解题指南解题指南】解答本题的关键是正确识别图中各序号解答本题的关键是正确识别图中各序号的名称并明确各部分的功能。的名称并明确各部分的功能。【解析解析】选选B B。由图分析知。由图分析知,为糖蛋白为糖蛋白,与细胞的识别与细胞的识别有关有关;为蛋白质为蛋白质,膜的功能主要与其种类和数量有关膜的功能主要与其种类和数量有关;是磷脂双分子层是磷脂双分子层,构成膜的基本支架构成膜的基本支架;细胞膜的结构细胞膜的结构特点是具有一定的流动性特点是具有一定的流动性,功能特性是具有选择透过性。功能特性是具有选择透过性。2.2.在处理污水时在处理污水时,人们设计了一种膜人们设计了一种膜,有选择地将有毒有选择地将有毒
22、重金属离子阻挡在膜的一侧重金属离子阻挡在膜的一侧,以降低有毒重金属离子对以降低有毒重金属离子对水的污染水的污染,这是模拟了生物膜的这是模拟了生物膜的()A.A.识别功能识别功能B.B.流动性功能流动性功能C.C.主动运输功能主动运输功能D.D.选择透过性功能选择透过性功能【解析解析】选选D D。由题意知。由题意知,这种膜结构可以有选择地将这种膜结构可以有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧有毒重金属离子阻挡在膜的一侧,这是模拟了生物膜的这是模拟了生物膜的功能特性功能特性选择透过性。选择透过性。【延伸探究延伸探究】(1)(1)题题1 1中中,由由可知可知,一层生物膜有几层磷脂分子一层生物膜有几层
23、磷脂分子?提示提示:两层。两层。(2)(2)题题2 2中中,细胞膜的结构和功能特点分别是什么细胞膜的结构和功能特点分别是什么?提示提示:结构特点是具有一定的流动性结构特点是具有一定的流动性,功能特点是具有功能特点是具有选择透过性。选择透过性。【补偿训练补偿训练】取细胞膜上糖蛋白成分相同的两种海绵动物取细胞膜上糖蛋白成分相同的两种海绵动物,将其细胞将其细胞都分散成单个后混合培养都分散成单个后混合培养,发现这两种细胞能够结合在发现这两种细胞能够结合在一起一起;但将细胞膜上糖蛋白成分不同的两种海绵动物的但将细胞膜上糖蛋白成分不同的两种海绵动物的细胞分散后混合培养细胞分散后混合培养,发现这两种细胞不能
24、结合在一起。发现这两种细胞不能结合在一起。这一实验现象说明细胞膜上的糖蛋白与这一实验现象说明细胞膜上的糖蛋白与()A.A.细胞间的相互识别有关细胞间的相互识别有关B.B.细胞间的免疫作用有关细胞间的免疫作用有关C.C.细胞的分泌作用有关细胞的分泌作用有关D.D.细胞间物质交流有关细胞间物质交流有关【解析解析】选选A A。细胞膜上糖蛋白成分相同的两种动物细。细胞膜上糖蛋白成分相同的两种动物细胞能够结合在一起胞能够结合在一起,而细胞膜上糖蛋白成分不同的两种而细胞膜上糖蛋白成分不同的两种细胞不能结合在一起细胞不能结合在一起,说明糖蛋白与细胞间的相互识别说明糖蛋白与细胞间的相互识别有关。有关。【课堂小结课堂小结】
2018-2019学年高中生物 第四章 细胞的物质输入和输出 第二节 生物膜的流动镶嵌模型 4.2课件 新人教版必修1
