高中生物 第4章 细胞的物质输入和输出 第2节 生物膜的流动镶嵌模型课件 新人教版必修1

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1、第第2节生物膜的流动镶嵌模型节生物膜的流动镶嵌模型教师参考教师参考新课导入新课导入导入导入1:在上一节课中在上一节课中,我们通过学习几种物质跨膜运输的实例我们通过学习几种物质跨膜运输的实例,知道了生物膜的功知道了生物膜的功能特点是具有选择透过性。那么生物膜为什么具有这种选择透过性呢能特点是具有选择透过性。那么生物膜为什么具有这种选择透过性呢?我们知道我们知道,功能跟结构是息息相关的功能跟结构是息息相关的,那么生物膜到底有什么样的结构那么生物膜到底有什么样的结构,才能使得它具有这种才能使得它具有这种选择性功能呢选择性功能呢?这一节课我们就来对生物膜的结构做一个探讨。这一节课我们就来对生物膜的结构

2、做一个探讨。导入导入2:小诗一首小诗一首是谁是谁,隔开了原始海洋的动荡。是谁隔开了原始海洋的动荡。是谁,为我日夜守边防。是谁为我日夜守边防。是谁,为我传信报安康。为我传信报安康。没有你没有你,我我一个小小的细胞会是何等模样一个小小的细胞会是何等模样?请思考请思考:(1)这首小诗生动地说明了细胞哪部分结构的功能这首小诗生动地说明了细胞哪部分结构的功能?(2)生物膜的这些功能的发挥与其结构有关吗生物膜的这些功能的发挥与其结构有关吗?这节课我们就来学习生物膜的结构这节课我们就来学习生物膜的结构。【教学目标教学目标】1.通过设计问题串通过设计问题串,引导学生逐步分析科学家的实验和结论引导学生逐步分析科

3、学家的实验和结论,加深对科学加深对科学过程和方法的理解。过程和方法的理解。科学思维科学思维2.通过展示生物膜的结构模式图通过展示生物膜的结构模式图,让学生运用演绎与推理的方法让学生运用演绎与推理的方法,总结流总结流动镶嵌模型的基本内容。动镶嵌模型的基本内容。生命观念、科学思维生命观念、科学思维形成学科核心素养形成学科核心素养凝练素养凝练素养自主学习自主学习图说教材图说教材自主学习自主学习 读教材读教材学基础学基础一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程请阅读教材第请阅读教材第6567页页“对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程”,完成下面的问题。完成下面的问题。时间时间(人物

4、人物)实验依据实验依据结论或假说结论或假说19世纪末世纪末欧文顿欧文顿对植物细胞进行通透性实对植物细胞进行通透性实验验,发现凡是可以溶于发现凡是可以溶于 的物质更容易通的物质更容易通过细胞膜过细胞膜膜是由膜是由 组成的组成的20世纪初世纪初对哺乳动物红细胞的细胞对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析膜进行化学分析膜的主要成分是膜的主要成分是 和和脂质脂质脂质脂质脂质脂质蛋白质蛋白质1925年荷年荷兰科学家兰科学家从人的红细胞中提取脂质从人的红细胞中提取脂质,铺展成单分子层。其面积是铺展成单分子层。其面积是红细胞表面积的红细胞表面积的 倍倍膜中的脂质分子必然排列为膜中的脂质分子必然排列为 1959

5、年罗年罗伯特森伯特森电子显微镜下看到细胞膜清电子显微镜下看到细胞膜清晰的晰的 三层结三层结构构所有的生物膜都由所有的生物膜都由 三层结构构三层结构构成成,是静态的结构是静态的结构1970年年 标记的小鼠细胞和标记的小鼠细胞和人细胞融合实验人细胞融合实验细胞膜具有细胞膜具有 1972年桑格年桑格和尼克森和尼克森新的观察和实验证据新的观察和实验证据提出为大多数人所接受的提出为大多数人所接受的 2 2连续的两层连续的两层暗暗亮亮暗暗蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质荧光荧光流动性流动性流动镶嵌模型流动镶嵌模型思考思考 人、鼠细胞融合实验是在人、鼠细胞融合实验是在37 条件下进行的条件下进行的,温度会影

6、响细胞温度会影响细胞融合的速率吗融合的速率吗?说出理由。说出理由。提示提示:会。温度会影响分子运动的速率会。温度会影响分子运动的速率,进而影响细胞融合的速率。进而影响细胞融合的速率。二、流动镶嵌模型的基本内容二、流动镶嵌模型的基本内容请阅读教材第请阅读教材第68页页“流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容”,完成下面的问题。完成下面的问题。1.化学组成化学组成:主要是主要是 分子和分子和 分子。分子。2.模型结构模型结构磷脂磷脂蛋白质蛋白质流动性流动性 判断判断(1)膜的成分中只有磷脂和蛋白质。膜的成分中只有磷脂和蛋白质。( )(2)组成生物膜的蛋白质全部都平铺在磷脂双分子层的表面上。组

7、成生物膜的蛋白质全部都平铺在磷脂双分子层的表面上。( )(3)细胞膜内、外表面上都有糖蛋白分布。细胞膜内、外表面上都有糖蛋白分布。( )(4)细胞膜选择透过性的物质基础是细胞膜上的糖蛋白。细胞膜选择透过性的物质基础是细胞膜上的糖蛋白。( )(5)细胞膜的流动性是指组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可细胞膜的流动性是指组成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。以运动的。( )凝练素养凝练素养 解疑难解疑难提能力提能力主题主题 生物膜的结构特点和功能特点分析生物膜的结构特点和功能特点分析教师参考教师参考 问题引领问题引领:1.吞噬细胞吞噬衰老损伤的细胞过程体现了细胞膜具有什么结构特

8、点吞噬细胞吞噬衰老损伤的细胞过程体现了细胞膜具有什么结构特点?2.细胞膜具有选择透过性的结构基础是什么细胞膜具有选择透过性的结构基础是什么?3.细胞膜的流动性与选择透过性有何关系细胞膜的流动性与选择透过性有何关系?1.生物膜的结构特点生物膜的结构特点:具有一定的流动性具有一定的流动性(1)结构基础结构基础:磷脂双分子层是轻油般的流体磷脂双分子层是轻油般的流体,具有流动性。其上的大多数具有流动性。其上的大多数蛋白质分子也是可以运动的。蛋白质分子也是可以运动的。(2)生理意义生理意义:保证了细胞的物质运输、信息交流、运动、变形、分裂、保证了细胞的物质运输、信息交流、运动、变形、分裂、融合等正常生命

9、活动的进行。融合等正常生命活动的进行。(3)体现实例体现实例:细胞融合、变形虫变形、分泌蛋白的分泌、温度改变时膜细胞融合、变形虫变形、分泌蛋白的分泌、温度改变时膜的厚度改变、动物细胞吸水膨胀、失水皱缩等。的厚度改变、动物细胞吸水膨胀、失水皱缩等。2.生物膜的功能特点生物膜的功能特点:选择透过性选择透过性(1)结构基础结构基础:膜上具有载体蛋白。膜上具有载体蛋白。(2)生理意义生理意义:控制物质进出。控制物质进出。3.流动性和选择透过性的关系流动性和选择透过性的关系(1)区别区别:具有一定的流动性是细胞膜的结构特点具有一定的流动性是细胞膜的结构特点,即磷脂分子是运动的即磷脂分子是运动的,大大多数

10、蛋白质分子也是运动的。选择透过性是细胞膜的功能特点多数蛋白质分子也是运动的。选择透过性是细胞膜的功能特点,即水分即水分子、被选择的离子和小分子可以通过子、被选择的离子和小分子可以通过,大分子、不被选择的离子和小分大分子、不被选择的离子和小分子不能通过。子不能通过。(2)联系联系:细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。以上关系可表示为以上关系可表示为:4.影响膜流动性的因素影响膜流动性的因素主要包括温度、主要包括温度、pH、重金属等。、重金属等。【典例典例】 某同学根据细胞膜的知识某同学根据细胞膜的知识,绘制了细胞膜的亚显微结构图绘制了细胞膜的亚

11、显微结构图,如下如下图所示图所示:(1)请指出图中的一处明显错误请指出图中的一处明显错误: 。 (2)有些脂溶性溶剂如苯酚可以溶解有些脂溶性溶剂如苯酚可以溶解而造成膜的损伤。而造成膜的损伤。动物细胞吸水膨胀时动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小的厚度变小,说明说明B具有具有。 (3)细胞识别、细胞膜的功能与图中的细胞识别、细胞膜的功能与图中的(填字母填字母)有关。有关。 解析解析:(1)B为磷脂双分子层为磷脂双分子层,构成细胞膜的基本骨架构成细胞膜的基本骨架,其排列方式应为其排列方式应为:亲水亲水性头部排在外侧性头部排在外侧,疏水性尾部排在内侧。疏水性尾部排在内侧。(2) 脂溶性溶剂可以溶解磷脂脂溶

12、性溶剂可以溶解磷脂,B的名称是磷脂双分子层。动物细胞吸水的名称是磷脂双分子层。动物细胞吸水膨胀时膨胀时,B的厚度变小的厚度变小,说明磷脂双分子层具有一定的流动性。说明磷脂双分子层具有一定的流动性。(3)细胞识别、物质的跨膜运输分别与膜上的糖蛋白有关。细胞识别、物质的跨膜运输分别与膜上的糖蛋白有关。答案答案:(1)磷脂双分子层的排布方式错误磷脂双分子层的排布方式错误(2) B磷脂双分子层一定的流动性磷脂双分子层一定的流动性(3)A方法透析方法透析 判断细胞膜内侧和外侧的技巧判断细胞膜内侧和外侧的技巧(1)依据依据:细胞膜的糖类与蛋白质结合形成糖蛋白细胞膜的糖类与蛋白质结合形成糖蛋白,糖蛋白只分布

13、于细胞膜糖蛋白只分布于细胞膜外侧。外侧。(2)方法方法:有糖蛋白的一侧是细胞膜的外侧有糖蛋白的一侧是细胞膜的外侧,另一侧为细胞膜的内侧。另一侧为细胞膜的内侧。备选例题备选例题单纯的磷脂分子在水中可形成双层脂分子的球形脂质体单纯的磷脂分子在水中可形成双层脂分子的球形脂质体(如图如图),它载入药它载入药物后可将药物送入靶细胞内物后可将药物送入靶细胞内,下列关于脂质体的叙述正确的是下列关于脂质体的叙述正确的是( )A.在在a处嵌入脂溶性药物处嵌入脂溶性药物,利用它的流动性将药物送入细胞利用它的流动性将药物送入细胞B.在在b处嵌入脂溶性药物处嵌入脂溶性药物,利用它的流动性将药物送入细胞利用它的流动性将

14、药物送入细胞C.在在a处嵌入水溶性药物处嵌入水溶性药物,利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞D.在在b处嵌入水溶性药物处嵌入水溶性药物,利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞C C解析解析:球形脂质体的双层脂分子的亲水端朝外球形脂质体的双层脂分子的亲水端朝外,疏水端朝内疏水端朝内,所以图中所以图中 a 处处可嵌入水溶性物质可嵌入水溶性物质;细胞膜是由磷脂双分子层构成的细胞膜是由磷脂双分子层构成的,也是脂质也是脂质,图中利用图中利用脂质体可以和细胞膜融合的特点脂质体可以和细胞膜融合的特点,将药物送入靶细胞内部。将药物送

15、入靶细胞内部。【题组演练题组演练】1.人体某些白细胞能进行变形运动人体某些白细胞能进行变形运动,穿出毛细血管壁穿出毛细血管壁,吞噬侵入人体内的吞噬侵入人体内的病菌。完成这个过程依靠细胞膜的病菌。完成这个过程依靠细胞膜的( )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.细胞通讯细胞通讯解析解析:人体某些白细胞能进行变形运动人体某些白细胞能进行变形运动,穿出毛细血管壁穿出毛细血管壁,吞噬侵入人体内吞噬侵入人体内的病菌的病菌,在整个过程中存在细胞膜形态变化在整个过程中存在细胞膜形态变化,这体现了细胞膜具有一定的这体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特点。流动性的结构特点。C C2.

16、如图表示细胞膜的亚显微结构如图表示细胞膜的亚显微结构,请回答请回答:(1)该结构对细胞的生命活动至关重要的功能特性是该结构对细胞的生命活动至关重要的功能特性是。 (2)有些有机溶剂如苯酚有些有机溶剂如苯酚,可溶解可溶解B造成膜的损伤造成膜的损伤,B表示的结构是表示的结构是。 (3)两个动物细胞能融合在一起两个动物细胞能融合在一起,主要与细胞膜具有主要与细胞膜具有有有关。关。 (4)细胞识别与图中细胞识别与图中(填字母填字母)有关。有关。 (5)叶绿体和线粒体等细胞器中均有类似膜结构叶绿体和线粒体等细胞器中均有类似膜结构,但执行的具体功能却有但执行的具体功能却有很大的区别很大的区别,其原因是由于

17、图中其原因是由于图中(填字母填字母)不同所致。不同所致。 解析解析:(1)细胞膜对细胞的生命活动至关重要的功能特性是选择透过性。细胞膜对细胞的生命活动至关重要的功能特性是选择透过性。(2)B的名称是磷脂双分子层。的名称是磷脂双分子层。(3)两个动物细胞能融合在一起主要与细胞两个动物细胞能融合在一起主要与细胞膜具有一定的流动性有关。膜具有一定的流动性有关。(4)细胞识别与糖蛋白细胞识别与糖蛋白C有关。有关。(5)生物膜的功生物膜的功能特性主要取决于膜上的蛋白质。能特性主要取决于膜上的蛋白质。答案答案:(1)选择透过性选择透过性(2)磷脂双分子层磷脂双分子层(3)一定的流动性一定的流动性(4)C(

18、5)A(1)磷脂双分子层构成膜的基本支架磷脂双分子层构成膜的基本支架,为图中为图中a;蛋白质分子在膜上的位置蛋白质分子在膜上的位置有镶嵌、贯穿、覆盖三种有镶嵌、贯穿、覆盖三种,为图中为图中b;多糖与蛋白质分子结合多糖与蛋白质分子结合,合称糖蛋白合称糖蛋白,又称糖被又称糖被,为图中为图中d。(2)构成膜的磷脂分子是可以运动的构成膜的磷脂分子是可以运动的,大多数的蛋白质分子也是可以运动大多数的蛋白质分子也是可以运动的的,因此生物膜的结构特点表现为流动性。因此生物膜的结构特点表现为流动性。图说教材图说教材: :对生物膜结构与功能关系的理解对生物膜结构与功能关系的理解(3)生物膜上的蛋白质生物膜上的蛋

19、白质(b)具有多种功能具有多种功能,如有的具有载体功能如有的具有载体功能,参与物质跨参与物质跨膜运输膜运输,由于载体具有专一性由于载体具有专一性,因此因此,在一定程度上决定了生物膜具有选择在一定程度上决定了生物膜具有选择透过性透过性;糖蛋白具有保护、识别、润滑、免疫等功能。需要注意的是糖糖蛋白具有保护、识别、润滑、免疫等功能。需要注意的是糖被并非等同于糖蛋白被并非等同于糖蛋白,只有位于膜外表面的一层糖蛋白才称糖被只有位于膜外表面的一层糖蛋白才称糖被,因此糖因此糖被又可以作为区分细胞内外的标志。被又可以作为区分细胞内外的标志。【跟踪训练跟踪训练】 如图为细胞膜结构示意图。请回答问题如图为细胞膜结

20、构示意图。请回答问题:(1)图中图中表示两层表示两层分子分子,它构成细胞膜的基本支架。它构成细胞膜的基本支架。 (2)离子进入细胞的方向是离子进入细胞的方向是(用图中字母和用图中字母和“”表示表示)。 (3)与细胞相互识别有关的是图中的与细胞相互识别有关的是图中的。 (4)细胞膜功能的复杂程度主要取决于膜成分中细胞膜功能的复杂程度主要取决于膜成分中的种类和数的种类和数量。量。 解析解析:(1)细胞膜的基本支架为磷脂双分子层细胞膜的基本支架为磷脂双分子层,为图中的。为图中的。(2)为糖蛋白为糖蛋白,在细胞的外表面在细胞的外表面,则则A面为细胞外面为细胞外,B面为细胞内面为细胞内,离子进入离子进入

21、细胞的方向是细胞的方向是AB。(3)图中为糖蛋白图中为糖蛋白,具有信息识别作用。具有信息识别作用。(4)细胞膜上蛋白质的种类和数量决定了细胞膜功能的复杂程度。细胞膜上蛋白质的种类和数量决定了细胞膜功能的复杂程度。答案答案:(1)磷脂磷脂(2)AB(3)糖蛋白糖蛋白(糖被糖被)(4)蛋白质蛋白质形成学科核心素养形成学科核心素养(一一)重要生物学概念重要生物学概念1.脂溶性物质能优先通过细胞膜脂溶性物质能优先通过细胞膜,说明细胞膜中含有脂质。说明细胞膜中含有脂质。2.流动镶嵌模型认为流动镶嵌模型认为:磷脂双分子层构成膜的基本支架磷脂双分子层构成膜的基本支架,蛋白质分子覆盖、蛋白质分子覆盖、镶嵌或贯

22、穿于磷脂双分子层中。镶嵌或贯穿于磷脂双分子层中。3.生物膜的结构特点是具有一定的流动性生物膜的结构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。4.糖被只分布于细胞膜的外表面糖被只分布于细胞膜的外表面,与细胞识别、保护、润滑、免疫作用有与细胞识别、保护、润滑、免疫作用有关。关。 (二二)学科核心素养学科核心素养1.生命观念生命观念:形成生物膜的结构与功能观。形成生物膜的结构与功能观。2.科学思维科学思维:运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维的运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维的方法总结流动镶嵌模型的主要内容。方法总结流动镶嵌模型的主要内容。 (三三)网络构建网络构建请尝试构建本课时知识网络。请尝试构建本课时知识网络。