《（全國通用版）2018-2019版高中生物 第四章 細胞的物質輸入和輸出 第2節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型學案 新人教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（全國通用版）2018-2019版高中生物 第四章 細胞的物質輸入和輸出 第2節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型學案 新人教版必修1（12頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、 第2節(jié)　生物膜的流動鑲嵌模型 [學習目標]　1.理解生物膜流動鑲嵌模型的基本內容。2.探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結構與功能相適應的觀點。3.了解科學研究是一個不斷探索，不斷完善的漫長過程。 一、對生物膜結構的探索歷程 1．對生物膜結構的探索歷程 時間 科學家或實驗 結論 19世紀末 歐文頓 膜是由脂質組成的 20世紀初 膜的分離實驗 膜的主要成分是脂質和蛋白質 1925年 脂質的提取實驗 細胞膜中的脂質分子必然排列為連續(xù)的兩層 1959年 羅伯特森 所有的生物膜都由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構構成 1970年 熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合

2、實驗 細胞膜具有流動性 1972年 桑格和尼克森 提出生物膜的流動鑲嵌模型 2.細胞膜具有流動性的實驗 (1)方法 (2)現(xiàn)象 ①開始：一半發(fā)紅色熒光，另一半發(fā)綠色熒光。 ②40 min后兩種顏色的熒光均勻分布。 (3)結論：細胞膜具有流動性。 例1　在人類對生物膜結構的探索歷程中，羅伯特森提出的三層結構模型與流動鑲嵌模型的相同點是(　　) A．兩種模型都認為磷脂雙分子層是構成膜的基本支架 B．兩種模型都認為蛋白質分子均勻排列在脂質分子的兩側 C．兩種模型都認為組成生物膜的主要物質是蛋白質和脂質 D．兩種模型都認為構成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質分子可以

3、運動 答案　C 解析　羅伯特森的三層結構模型認為生物膜由脂質和蛋白質構成，組成為蛋白質－脂質－蛋白質，但是他把該模型描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結構；流動鑲嵌模型認為生物膜由蛋白質和脂質構成，其以磷脂雙分子層作為基本支架，蛋白質分子鑲嵌在雙分子層中，且組成生物膜的磷脂和蛋白質都是可以流動的。 例2　如圖所示為將小白鼠細胞和人體細胞融合成雜交細胞的過程，圖中的小球和小三角表示各自膜表面的蛋白質，下列有關敘述不正確的是(　　) A．圖中膜表面的蛋白質構成了細胞膜的基本支架，此外，細胞膜的主要成分還包括磷脂雙分子層 B．細胞膜的元素組成包括C、H、O、N、P C．該實驗證明了細胞膜具有一定的流動

4、性 D．適當提高溫度有利于圖示細胞融合 答案　A 解析　構成細胞膜基本支架的是磷脂雙分子層；細胞膜主要由蛋白質、磷脂、糖類組成，蛋白質分子由C、H、O、N等元素組成，磷脂分子除C、H、O元素外，還含有N、P元素，糖類由C、H、O元素組成；圖中細胞融合后，小球和小三角代表的蛋白質分子在雜交細胞膜上均勻分布，這說明蛋白質分子可以運動，即體現(xiàn)了細胞膜具有一定的流動性；適當提高溫度能加快分子的運動，從而有利于細胞融合。 思維啟迪　(1)證明細胞膜具有流動性的實例：質壁分離與復原、變形蟲運動、胞吞和胞吐、白細胞吞噬病菌、受精時細胞的融合過程、細胞雜交時的融合等。 (2)細胞膜流動性的影響因素：

5、主要受溫度影響，適當溫度范圍內，隨外界溫度升高，膜的流動性增大，但溫度高出一定范圍，會導致膜被破壞。 二、流動鑲嵌模型的基本內容 1．生物膜的化學組成 生物膜主要由磷脂和蛋白質組成。 2．流動鑲嵌模型 (1)[1]磷脂雙分子層構成膜的基本支架，這個支架不是靜止的，具有流動性。 (2)[2]蛋白質是生物膜功能的行使者，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)蛋白質分子是可以運動的。 (3)在細胞膜的外表，有一層由細胞膜上的[2]蛋白質與[3]糖類結合形成的糖蛋白，叫作糖被。糖被與細胞識別、細胞間的信息交流有密切聯(lián)系。另外，細

6、胞膜表面還有[3]糖類和脂質分子結合成的糖脂。 深化拓展　細胞膜的特點 (1)鑲嵌性：膜的基本結構是由磷脂雙分子層及鑲嵌在其上的蛋白質構成的。 (2)不對稱性：膜兩側的分子性質和結構不相同，如糖蛋白只分布在細胞膜外側。 (3)結構特點——流動性：組成細胞膜的各種成分都是運動的，而不單純是磷脂雙分子層是運動的。 例3　下列選項中不符合生物膜的流動鑲嵌模型觀點的是(　　) A．磷脂雙分子層是輕油般的流體，具有流動性 B．每個磷脂分子的疏水端都向內 C．嵌入磷脂雙分子層的蛋白質大多能運動 D．膜中的磷脂和蛋白質之間沒有聯(lián)系，所以才具有流動性 答案　D 解析　生物膜是一個整體，組

7、成它的各種分子相互作用、密切聯(lián)系才維持了生物膜的整體性。 1．下列敘述，正確的打“√”，錯誤的打“×”。 (1)19世紀末，歐文頓通過對紅細胞膜化學成分的分析得出細胞膜的成分是脂質和蛋白質(　　) (2)細胞膜內、外側結構具有不對稱性(　　) (3)磷脂分子構成細胞膜的基本支架(　　) (4)組成細胞膜的蛋白質分子是可以運動的，而磷脂分子是靜止的(　　) (5)糖蛋白對所有細胞都有保護和潤滑作用(　　) (6)高爾基體形成的囊泡與細胞膜融合體現(xiàn)了細胞膜的結構特點——具有一定的流動性(　　) (7)糖脂與細胞識別有關(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×

8、　(5)×　(6)√　(7)× 2．下列說法中，與生物膜發(fā)現(xiàn)史不一致的是(　　) A．歐文頓在實驗基礎上提出，膜是由脂質組成的 B．荷蘭科學家用丙酮從人的紅細胞中提取脂質，在空氣—水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層面積為紅細胞表面積的2倍。他們由此得出結論：細胞膜中的脂質分子必然排列為連續(xù)的兩層 C．羅伯特森在電鏡下看到細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結構，提出所有的生物膜都是由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構構成的 D．科學家將不同熒光染料標記的人細胞和鼠細胞的磷脂分子進行融合，證明了細胞膜的流動性 答案　D 解析　科學家通過熒光標記膜蛋白證明了細胞膜的流動性。 3．對某動物細胞進

9、行熒光標記實驗，如圖所示，其基本過程：①用某種熒光染料標記該動物細胞，細胞表面出現(xiàn)熒光斑點。②用激光束照射該細胞表面的某一區(qū)域，該區(qū)域熒光淬滅(消失)。③停止激光束照射一段時間后，該區(qū)域的熒光逐漸恢復，即又出現(xiàn)了斑點。上述實驗不能說明的是(　　) A．細胞膜具有流動性 B．熒光染料能與細胞膜組成成分結合 C．根據熒光恢復的速率可推算出物質跨膜運輸?shù)乃俾? D．根據熒光恢復的速率可推算出膜中蛋白質或脂質的流動速率 答案　C 解析　本實驗是細胞膜具有一定流動性的經典實驗，可根據熒光恢復的速率推算出膜中蛋白質或脂質的流動速率，但是不能反映物質跨膜運輸?shù)乃俾?。停止激光束照射后，該區(qū)域中又

10、出現(xiàn)斑點，說明其他區(qū)域的被標記的物質移動到該區(qū)域里來，體現(xiàn)了細胞膜的流動性。 4．下列有關膜的敘述，錯誤的是(　　) A．細胞膜主要由蛋白質分子和磷脂分子組成 B．核膜和內質網膜在結構上密切聯(lián)系 C．線粒體膜和葉綠體膜中的蛋白質分子是相同的 D．細胞膜中的大多數(shù)蛋白質分子和磷脂分子不是靜止的 答案　C 解析　細胞膜主要是由磷脂雙分子層及蛋白質分子組成，且磷脂分子和大多數(shù)蛋白質分子都是可以運動的，各種膜在結構和功能上具有一定的聯(lián)系，但不同的膜功能是不同的，這主要取決于膜上的蛋白質種類和數(shù)量。 5．一種嗅覺受體細胞只擁有一種類型的氣味受體。氣味受體有多少，就有多少類型的嗅覺受體細胞

11、。每一種受體能探測到有限數(shù)量的氣味物質。當氣味物質分子流動到我們的鼻端黏膜處的嗅覺受體細胞處時，氣味物質分子可以黏附在細胞膜上的特殊氣味受體上；人體基因的3%被用來編碼嗅覺受體細胞膜上的不同氣味受體。如圖為嗅覺受體細胞膜模式圖(局部)，請據圖回答下列問題： (1)A代表________分子，C代表________。 (2)氣味物質分子首先要與圖中[　]________結合，才有產生嗅覺的可能。 (3)某些有機溶劑如苯酚，可溶解B造成膜的損傷，使嗅覺分辨能力下降，B的完整化學名稱是____________________________________________。 答案　(1)

12、蛋白質　多糖　(2)A　氣味受體　(3)磷脂雙分子層 解析　細胞膜結構的基本支架是磷脂雙分子層。A表示蛋白質，B表示磷脂雙分子層，C表示多糖。細胞膜的結構特點是具有一定的流動性。 [對點訓練] 題組一　對生物膜結構的探索歷程 1．借助電子顯微鏡觀察細胞膜，可以看到兩條暗帶中間夾著一條明帶，那么關于這兩條暗帶和一條明帶的化學成分的說法最準確的是(　　) A．兩條暗帶的成分是蛋白質，明帶的成分是磷脂 B．明帶的成分是蛋白質，兩條暗帶的成分是磷脂 C．兩條暗帶的主要成分是蛋白質，明帶的主要成分是磷脂 D．明帶的主要成分是蛋白質，兩條暗帶的主要成分是磷脂 答案　C 2．(201

13、8·鶴崗一中高一上學期期中)把一個細胞中的磷脂分子全部提取出來，在空氣和水界面上將它們鋪成單分子層(假定單分子間距離適當且相等)，推測在下列生物中，空氣和水界面上磷脂分子層的表面積與原細胞的表面積之比最大和最小的細胞分別是(　　) ①洋蔥根尖成熟區(qū)表皮細胞?、谕艿募t細胞　③唾液腺細胞?、苋樗峋毎、萁湍妇毎? A．①② B．③④ C．③② D．⑤④ 答案　B 解析　細胞中生物膜越多，則空氣和水界面上磷脂分子層的表面積與原細胞的表面積之比越大，反之越小。④乳酸菌細胞是原核細胞，其所含的生物膜只有細胞膜，所以比值最??；①②③⑤都是真核細胞，具有各種細胞器膜和核膜，但由于③唾液腺

14、細胞分泌能力強，細胞中相關細胞器膜面積大，所以比值最大。 3．人、鼠細胞融合實驗，是用帶有不同熒光染料的抗體標記兩種細胞的膜蛋白，一段時間后兩種膜蛋白能在雜種細胞膜上均勻分布形成嵌合體。如圖是相關實驗記錄，據此不能得到的結論是(　　) A．當溫度增加到15 ℃以上時，細胞膜的流動性發(fā)生變化 B．該實驗證明膜蛋白能夠運動 C．溫度對膜蛋白的擴散有影響 D．圖中數(shù)據說明融合時間越長形成的嵌合體越多 答案　D 解析　由圖示可知，在低溫時形成嵌合體的比例較小，溫度適宜時比例較高，15 ℃以上時細胞膜的流動性明顯發(fā)生變化，從圖中無法得出融合比例與時間的具體關系。 4．將大量磷脂分子放

15、入清水中，攪拌后，下列圖示現(xiàn)象不可能出現(xiàn)的是(　　) 答案　A 解析　磷脂分子由親水的“頭”部和疏水的“尾”部構成，把大量磷脂分子放入水中，應是親水的“頭”部向外，疏水的“尾”部向內。 5．下列關于生物膜結構探索歷程的說法，不正確的是(　　) A．最初通過對現(xiàn)象的推理分析得出細胞膜是由脂質組成的 B．蛋白質—脂質—蛋白質結構模型認為生物膜為靜態(tài)的結構 C．流動鑲嵌模型認為構成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質分子可以運動 D．蛋白質—脂質—蛋白質結構模型和流動鑲嵌模型都認為蛋白質分子在膜中的分布是不均勻的 答案　D 解析　蛋白質—脂質—蛋白質結構模型認為蛋白質在膜中的分布是均

16、勻的、固定的。 題組二　生物膜的流動鑲嵌模型 6．植物的花粉四處飛揚，卻只有落在同種植物的柱頭上才會萌發(fā)，落到其他植物的柱頭上不會萌發(fā)。經研究發(fā)現(xiàn)，以上事實是由于細胞之間存在著識別作用，這種識別作用與細胞膜的哪種成分有關(　　) A．糖蛋白 B．磷脂 C．糖脂 D．膽固醇 答案　A 解析　糖蛋白與細胞膜的識別作用相關。 7．能體現(xiàn)細胞膜具有流動性的實例是(　　) ①高爾基體膜形成的小泡與細胞膜融合　②吞噬細胞吞噬病菌?、坌∧c絨毛上皮細胞吸收K＋　④核糖體上合成的蛋白質進入細胞核?、葑冃蜗x伸出偽足運動 A．①②③ B．①②⑤ C．②③④ D．①④⑤ 答案　B

17、 解析　膜的融合就是細胞膜流動性最好的體現(xiàn)，如高爾基體膜形成的小泡與細胞膜融合；胞吞也是膜的融合；變形蟲伸出偽足運動說明細胞膜是動態(tài)的；而小腸絨毛上皮細胞對K＋的吸收是小分子物質進入細胞的實例，與膜融合無關，蛋白質進入細胞核經過的是核孔，沒有穿膜，不能體現(xiàn)膜的流動性。 8．(2017·桂林中學高一上學期期末)關于細胞膜結構和功能的敘述，錯誤的是(　　) A．細胞膜的主要成分是脂質和蛋白質 B．細胞膜表面的糖蛋白與信息傳遞有關 C．蛋白質分子構成了細胞膜的基本支架 D．蛋白質的種類和數(shù)量決定了細胞膜的功能 答案　C 解析　細胞膜的基本支架是由磷脂雙分子層構成的，C錯誤。 9．如

18、圖是細胞膜的亞顯微結構模式圖，①～③表示構成細胞膜的物質，有關說法錯誤的是(　　) A．②與③是靜止不動的 B．③構成細胞膜的基本支架 C．①位于細胞膜的外表面 D．細胞識別與糖蛋白①有關 答案　A 解析?、谑堑鞍踪|分子，大多數(shù)是可以運動的，③是磷脂雙分子層，是可以運動的，A錯誤；磷脂雙分子層構成了細胞膜的基本支架，B正確；①是糖蛋白，位于細胞膜的外表面，與細胞識別有關，C、D正確。 10．如圖為細胞膜的亞顯微結構示意圖，圖中表示物質A，下列相關敘述不正確的是(　　) A．1是糖蛋白，與細胞表面的識別有密切關系 B．2是磷脂雙分子層，構成細胞膜的基本骨架 C．3是蛋

19、白質，在不同的細胞膜中其含量不同 D．圖中所示的物質A在從膜外進入到膜內 答案　D 解析　糖蛋白位于細胞膜外，因此圖中所示的物質A是從膜內到膜外，D錯誤。 11．實驗表明，正常情況下維生素D可以優(yōu)先通過細胞膜進入到細胞內部，這是因為(　　) A．細胞膜上含有蛋白質分子 B．細胞內維生素D的濃度過低 C．細胞膜的基本支架是磷脂雙分子層 D．細胞膜上含有多糖 答案　C 解析　維生素D的化學本質是脂質中的固醇類物質，根據物質的相似相溶原理，維生素D可以優(yōu)先通過細胞膜進入到細胞內部，這是因為細胞膜的基本支架是磷脂雙分子層。 12．下列關于生物膜組成和結構的敘述，正確的是(　　)

20、 A．構成生物膜的磷脂分子可以運動而蛋白質分子不可以運動 B．生物膜由外到內依次由糖被、蛋白質、磷脂雙分子層構成 C．生物膜成分的更新可以通過囊泡的轉移來實現(xiàn) D．組成膜的各種化學成分在膜上是均勻分布的 答案　C 解析　構成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質分子都是可以運動的；生物膜主要由磷脂分子和蛋白質分子組成，磷脂雙分子層構成生物膜的基本支架，蛋白質分子鑲嵌、覆蓋或貫穿在磷脂雙分子層中，有糖蛋白的一側為細胞膜的外側；囊泡的轉移可以使生物膜的成分更新；生物膜的各種化學成分在膜上的分布是不均勻的。 [綜合強化] 13．用不同的熒光染料標記的抗體，分別與人細胞和小鼠細胞的細胞膜上的一種

21、抗原物質結合，使兩類細胞分別產生綠色和紅色熒光。當這兩種細胞融合成一個細胞時，開始一半呈綠色，一半呈紅色。但在37 ℃下保溫0.5 h后，兩種顏色的熒光點就呈均勻分布。請據圖回答下面的問題： (1)人和小鼠細胞膜表面的抗原屬于構成膜結構的________物質。 (2)融合細胞表面兩類熒光染料分布的動態(tài)變化，表明了組成細胞膜的________分子是可以運動的。 (3)融合細胞表面兩類熒光染料最終均勻分布，原因是_________________________________，這表明細胞膜的結構特點是具有________________。 (4)如果該融合實驗在20 ℃條件下進行，則

22、兩種表面抗原均勻分布的時間將大大延長，這說明__________________________________________________________。 若在0 ℃下培養(yǎng)40 min，則發(fā)現(xiàn)細胞仍然保持一半發(fā)紅色熒光，另一半發(fā)綠色熒光。這一現(xiàn)象的合理解釋是______________________________________________。 答案　(1)蛋白質　(2)蛋白質等　(3)構成膜結構的磷脂分子和蛋白質分子大多數(shù)可以運動　一定的流動性　(4)隨環(huán)境溫度的降低，膜上蛋白質分子的運動速率減慢　細胞膜的流動性特點只有在適宜的條件下才能體現(xiàn) 解析　細胞膜的成分是蛋白質分

23、子和磷脂分子，能與熒光染料標記的抗體結合的應是膜上的蛋白質分子，即題中所謂的“抗原”物質。人細胞和小鼠細胞融合成一個細胞后，開始時因溫度和時間的關系，不同膜上的熒光性表現(xiàn)在相對集中的區(qū)域，其物質的流動性暫時未得到體現(xiàn)。將融合細胞置于37 ℃下保溫30 min后，溫度適宜，膜上的分子因流動而發(fā)生重新排列，表現(xiàn)出熒光點均勻分布的現(xiàn)象。 14．如圖所示細胞膜亞顯微結構模式圖，請據圖回答下列問題： (1)圖中[B]________的基本組成單位是________。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的結構是[　　]________。

24、 (3)吞噬細胞吞噬細菌的過程體現(xiàn)了細胞膜具有________性，這是因為____________________ ________________________________________________________________。 (4)不同細胞細胞膜的生理功能不同，主要取決于細胞膜上的哪一結構？________(填字母)。 (5)細胞膜的外側是________(填“M”或“N”)側，判斷的依據是_______________________ ________________________________________________________________

25、______。 (6)細胞膜的這種結構模型被稱為__________________。 答案　(1)蛋白質　氨基酸　D　磷脂雙分子層　(2)E　糖蛋白　(3)流動　組成細胞膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質分子是可以運動的　(4)B　(5)M　M側有多糖與蛋白質結合形成的糖蛋白，糖蛋白位于細胞膜外側　(6)流動鑲嵌模型 解析　細胞膜由磷脂雙分子層構成基本支架，蛋白質覆蓋、鑲嵌或貫穿于磷脂雙分子層中。磷脂分子和大多數(shù)蛋白質分子是可以運動的。細胞膜的生理功能主要由其上的蛋白質決定。糖蛋白位于細胞膜的外側，具有識別作用。 15．脂質體是根據磷脂分子可在水中形成穩(wěn)定的脂質雙層膜的原理而制備的人工膜。單

26、層脂分子鋪展在水面上時，極性端(親水)與非極性端(疏水)排列是不同的，攪拌后形成雙層脂分子的球形脂質體(如圖)。 (1)將脂質體置于清水中，一段時間后發(fā)現(xiàn)，脂質體的形態(tài)、體積沒有變化。這一事實說明脂質體在結構上具有一定的________。 (2)下列圖中能正確表示細胞膜的亞顯微結構的模式圖是(　　) (3)由脂質體的形成原因及特點分析細胞膜的基本支架是________________，同時也可推測水分子的跨膜運輸不是真正的物質擴散，它最可能與膜上的____________成分有關。美國科學家阿格雷試圖從人的紅細胞上尋找這種蛋白質——CHIP28。他以這種細胞為實驗材料的最可能原因是_______________________________________________________________________。 答案　(1)穩(wěn)定性　(2)B　(3)磷脂雙分子層　蛋白質　成熟的紅細胞除細胞膜外無其他的膜結構，便于獲得純凈的細胞膜 12