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1、2022年高中生物 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型學(xué)案 新人教版必修1(I) 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1. 簡(jiǎn)述生物膜的結(jié)構(gòu)； 2. 探討在建立生物膜模型的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)步所起的作用； 3. 探討建立生物膜模型的過(guò)程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。 【重點(diǎn)與難點(diǎn)】 重點(diǎn)：流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。 難點(diǎn)：探討建立生物膜模型的過(guò)程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。 【自主學(xué)習(xí)】 一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程 科學(xué)家懷著對(duì)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸現(xiàn)象產(chǎn)生的疑問(wèn)，開始對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的漫長(zhǎng)探索，讓我們重溫一下這段歷程。 資料一：時(shí)間：1895年 人物：歐文頓（E.Overton） 實(shí)驗(yàn)：用500多種物

2、質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行上萬(wàn)次的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的通透性不一樣：凡可溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。 結(jié)論： 。 討論1：最初認(rèn)識(shí)到生物膜的組成，是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析還是通過(guò)膜成分的提取和鑒定？ 討論2：在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對(duì)膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定嗎？為什么? 資料二：20世紀(jì)初，科學(xué)家采用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞,經(jīng)過(guò)特殊處理使細(xì)胞發(fā)生溶血現(xiàn)象，將溶出細(xì)胞外的物質(zhì)洗掉,即可得到純凈的細(xì)胞膜。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用脂質(zhì)溶劑能夠溶解細(xì)胞膜，且進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)磷脂酶能水解細(xì)胞膜，蛋白酶也能水解細(xì)

3、胞膜。 化學(xué)分析表明：膜的主要成分是____ 和 。 【思考】磷脂和蛋白質(zhì)是通過(guò)什么樣的排列方式參與膜的構(gòu)建的呢？ 磷脂分子 資料三：時(shí)間：1917年 人物：朗姆瓦（Langmuirwa） 實(shí)驗(yàn)：將磷脂溶于苯和水中，當(dāng)苯揮發(fā)完以后磷脂分子散亂分布，經(jīng)過(guò)推擠，磷脂分子排列成單層，而且其磷酸基團(tuán)的極性頭部都浸入水中，而其尾部都暴露在空氣中。 結(jié)論：磷脂的頭部具有________，尾部具有__________。 資料四：時(shí)間：1925年 人物：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel 實(shí)驗(yàn)：用丙酮從人的紅

4、細(xì)胞的細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)（磷脂），在空氣—水界面上鋪成單層分子，發(fā)現(xiàn)單分子層面積是細(xì)胞膜表面積的2倍。 結(jié)論：細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子排列為 _____________。 討論3：請(qǐng)想象磷脂的所有排列方式，并嘗試畫出細(xì)胞中最合適的排布方式的示意圖。 【思考】除了脂質(zhì)外，蛋白質(zhì)也是細(xì)胞膜的成分。那么蛋白質(zhì)位于脂雙層的什么位置呢？ 資料五：時(shí)間：50年代，電子顯微鏡的誕生 人物：羅伯特森（J.D.Robertsen） 實(shí)驗(yàn)：在電鏡下看到細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)。 提出假說(shuō)：所有的生物膜都由___________________三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，電鏡下看到的中間的亮層是_______

5、___，兩邊暗層是___________。但他把生物膜描述為____________結(jié)構(gòu)。 資料六：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)家用冰凍蝕刻技術(shù)和掃描電鏡技術(shù)等新的證明蛋白質(zhì)不是全部平鋪在脂質(zhì)表面，有的蛋白質(zhì)是鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中的，有的貫穿在脂質(zhì)雙分子層，表現(xiàn)出分布的不對(duì)稱性。 【思考】修正后的模型仍是靜止的剛性結(jié)構(gòu)。你認(rèn)同嗎？ 資料七：時(shí)間：1970年 人物：Larry Frye等 實(shí)驗(yàn)：將人和鼠的細(xì)胞膜用不同的熒光抗體標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合，雜交細(xì)胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布。 提出假說(shuō)：細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)可以運(yùn)動(dòng)，具有____

6、_____。 討論4：你還能舉出哪些例子能夠體現(xiàn)細(xì)胞膜具有流動(dòng)性？ 資料八：實(shí)驗(yàn)：光脫色熒光恢復(fù)技術(shù)（FRAP）：用熒光素標(biāo)記膜蛋白或磷脂，然后用激光束照射細(xì)胞表面某一區(qū)域，使被照射區(qū)的熒光淬滅變暗。一段時(shí)間后，淬滅區(qū)域的亮度逐漸增加，最后恢復(fù)到與周圍的熒光強(qiáng)度相等。 提出假說(shuō)：細(xì)胞膜中的磷脂和蛋白質(zhì)都具有________。這就推翻了羅伯特森認(rèn)為的生物膜是靜止的結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)，對(duì)單位膜模型又進(jìn)行了否定。 資料九：時(shí)間：1972年 人物：桑格和尼克森 模型：生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型 二、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容 （1）______________ 構(gòu)成了膜的基本支架，這個(gè)

7、支架不是靜止的。磷脂雙分子層是輕油般的流體，具有_______。 （2）蛋白質(zhì)分子有的_________ ，有的 ________ 、有的______整個(gè)磷脂雙分子層中。大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也是 。 在細(xì)胞膜的外表，有一層由細(xì)胞膜上的 與 結(jié)含形成的 ，叫做糖被。例如：消化道和呼吸道上皮細(xì)胞表面的糖蛋白有 作用；糖被與 的 識(shí)別有密切關(guān)系。 除了糖蛋白之外，細(xì)胞膜表面還有 和 結(jié)合成的 。 討論5：生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型是不是就完美無(wú)缺了呢？ 討論6：縱觀整個(gè)人們建立生物膜模型的探索過(guò)程，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步所起到怎樣的作用？ 討論7：在建立生物膜模型的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)是如何得到體現(xiàn)的？ 三、流動(dòng)鑲嵌模型作品展示（通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步完善你的模型）