搜索
韶关市第一中学生物必修一第四章学案（第1页）第四章第1节物质跨膜运输的实例学习目标知识目标：简述生物膜的结构。能力目标：探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。情感目标：培养学生严谨的推理和大胆想象能力。使学生树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点。基础梳理一、对生物膜结构的探索历程(一)从生理功能入手的科学探究1.资料一：时间：19世纪末1895年人物：欧文顿（E.Overton）实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜。欧文顿的结论是。（细胞膜由脂质组成）2.资料二：20世纪初科学家第一次将膜从_______________中分离出来。化学分析表明：膜的主要成分是______________和__________。（哺乳动物的红细胞脂质和蛋白质）3.资料三：时间：1925年人物：荷兰科学家Gorter和Grendel实验：用丙酮从人的红细胞的细胞膜中提取脂质（磷脂），在空气—水界面上铺成单层分子，发现单分子层面积是细胞膜表面积的2倍。结论：______________________________________________________________。（细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层）（二）“三明治”结构模型的提出4.资料四：时间：二十世纪50年代，电子显微镜的诞生，1959年，科学家用它观察细胞膜人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）实验：在电镜下看到细胞膜暗—亮—暗的三层结构，大胆提出生物膜的模型：所有的生物膜________。他把生物膜描述为结构。又称三明治结构。（都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成静态的统一）这一模型的直接证据来自电子显微镜的观察,但这一模型解释不了膜的许多生理功能。（三）新技术带来新模型5.资料五：随着新的技术手段不断运用于生物膜的研究，科学家发现膜蛋白___________________________________,有的蛋白质是__________在磷脂双分子层中的。（并不是全部平铺在膜表面镶嵌）6.资料六：时间：1970年人物：LarryFrye等实验：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。提出假说：细胞膜具有________。（流动性）7.资料七：时间：1972年人物：桑格和尼克森提出：细胞膜结构的_____模型。（流动镶嵌）思考与讨论：1.最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定？通过对现象的推理分析。2.在推理分析得出结论后，还有必要对膜成分进行提取、分离和鉴定吗？有，仅靠推理得出的结论不一定准确，还应通过科学实验验证和修正。3.磷脂分子由什么组成？结构有何特点？并以示意图的形式画出多个磷脂分子在水-空气界面的排布状态，并分析原因。磷脂分子由甘油、脂肪酸和磷酸等组成，它有亲水的“头”部和疏水的“尾”部。原因：因为其头部亲水，尾部疏水，所以在水-空气界面排列时，单层分子的排布是尾部与空气接触，而头部与水接触。4.欧文顿由实验得出结论：生物膜是由脂质组成的。他依据了什么化学原理？依据了化学中的相似相容原理。5.罗伯特森的静态统一结构建立的依据是什么？电镜下可以清晰地看到细胞膜有暗-亮-暗的三层结构，而且先前的研究已得出膜的主要成分是脂质和蛋白质。6.在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了怎样的作用？、实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如电子显微镜使人们看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜内外两侧并不对称；荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。没有这些技术的支持，人类认识便不能发展。7.在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点是如何得到体现的？二、流动镶嵌模型的基本内容韶关市第一中学生物必修一第四章学案（第2页）1.__________________构成了膜的基本支架，（其中磷脂分子的___________朝向两侧，____________朝向内侧）且其具有___。这体现了膜的____________。（磷脂双分子层头部尾部流动性流动性）2.蛋白质有的_____________、有的_____________________、有的__________整个磷脂双分子层中。这体现了膜结构内外的_________。大多数蛋白质分子________。这也体现了膜的_____________。（镶在磷脂双分子层表面部分或全部嵌入磷脂双分子层中横跨不对称性也是可以运动的流动性）3.在细胞膜的______，有一层由细胞膜上的__与__结含形成的__，叫做糖被。例如：消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有________作用；糖被与_____的识别有密切关系。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）（外表蛋白质糖类糖蛋白保护和润滑细胞表面）4.除了糖蛋白之外，细胞膜表面还有_______和_______结合成的______。（糖类脂质分子糖脂）思考与讨论8.请依据磷脂分子的特点，试以示意图的形式画出在水-空气界面多个磷脂分子在细胞膜上的排布状态，并分析原因。原因：因细胞膜内外均为水环境，依据磷脂分子“头部”亲水，尾部“疏水”，所以磷脂分子只能排列成两层，并且头部朝向有水的一侧，而把尾部藏在两层磷脂分子的中间。9.从细胞膜的结构组成上分析，为何细胞膜具有流动性？并举例说明。细胞膜的磷脂分子和膜蛋白都可以运动。实例：（1）草履虫摄食过程中食物泡的形成及胞肛废渣的排出。（2）变形虫捕食和运动时伪足的形成。（3）白细胞吞噬细菌（4）质壁分离及其复原实验。疑难解析生物膜的结构和功能1．流动镶嵌模型的基本内容(1)脂分子状态：双分子层排列构成膜的基本支架作用：脂质、脂溶性物质更易通过膜(2)蛋白质镶在磷脂双分子层表面①位置部分或全部嵌人磷脂双分子层中贯穿于整个磷脂双分子层有的只参与膜的构成②种类过有的起载体作用，参与主动运输过程有的与糖类结合，形成糖被，有识别、保护、润滑等作用有的与蛋白质结合成糖被(3）糖类有的与脂质结合成糖脂2．生物膜的结构特点:具有一定的流动性(1)结构基础：磷脂分子和大多数蛋白质是运动的。(2)生理意义：完成物质运输、细胞识别、细胞融合等功能。(3)实验验证：变形虫的运动、白细胞吞噬细菌、细胞胞吞和胞吐现象等。3．生物膜的功能特性:选择透过性(1)结构基础：膜上具有载体蛋白。(2)生理意义：控制物质进出。4．流动性和选择透过性的关系(1)区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。(2)联系：流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性。课外拓展：几种主要的生物膜结构模型迄今为止，已提出的生物膜结构模型达几十种之多，现仅介绍几种较为重要的模型。随着研究的深入，人们对膜结构的认识将会不断趋向全面与合理。1.双分子片层模型：细胞膜是由双层脂分子及内外表面附着的蛋白质所构成的。脂质分子平行排列并垂直于膜平面。双层脂质分子的非极性端相对，极性端向着膜的内外表面，在内外表面各有一层蛋白质。这一模型是对膜结构的一个较粗浅的认识。2.单位膜模型：连续的脂质双分子层组成膜的主体，磷脂的非极性端朝向膜内侧，极性端朝向膜外两侧，蛋白质通过静电作用与磷脂极性端相结合，从而形成蛋白质—磷脂—蛋白质的三层结构，称之为单位膜。单位膜模型的主要不足在于：把膜结构描述成静止的、不变的，这显然与膜功能的多样性相矛盾。其次，不同膜的厚度差异明显，变化范围为5—10nm。流动镶嵌模型：主要特点是：（1）强调了膜结构的不对称性和不均匀性。将膜蛋白分为外在蛋白和内在蛋白，并且指出蛋白质在脂双层中的分布是不对称和不均匀的。（2）强调了膜结构的流动性。认为膜的结构成分不是静止的，而是动态的，生物膜是流动的脂质双分子层与镶嵌着的球蛋白按二维排列组成。（3）膜的功能是由蛋白与蛋白、蛋白与脂质、脂质与脂质之间的复杂的相互作用实现的。典型例题【例1】维生素D能比水溶性维生素更优先通过细胞膜，这是因为(A)A．细胞膜以磷脂双分子层作基本支架B.磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质C．细胞膜的结构特点是具有一定的流动性D．细胞膜是选择透过性膜解析：维生素D属于脂质，而细胞膜的主要成分是磷脂，磷脂也属于脂质。根据化学的相似相容原理，所以选A。【例2】细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，下列试验中能反映该特点的是：(C)①高尔基体形成的囊泡与细胞膜融合②变形虫能伸出伪足③小肠绒毛上皮细胞对Na+、K+的吸收④核糖体中合成的蛋白质进入细胞核⑤吞噬细胞吞噬病菌A.①②④B.②③④⑤C.①②⑤D.①②③④解析：此题中只要体现出膜的融合就能体现膜的流动性。膜的融合、伪足、吞噬都是反映细胞膜具有流动性的例子。细胞膜对Na+、K+的吸收通过细胞膜的载体蛋白。核糖体合成的蛋白质通过核孔进入细胞核，不需要通过细胞膜。【例3】(2009·北京高考）细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。下列相关叙述不正确的是（D）韶关市第一中学生物必修一第四章学案（第3页）A．细胞膜的糖被在细胞间具有识别作用B．细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性C．细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异D．载体蛋白是镶在细胞膜内外表面的蛋白质解析：题主要考查细胞膜的结构和功能特点，解答本题可从以下几个方面入手：①明确细胞膜的组成成分。②理解各组成成分的作用。③正确分析结构和功能的关系。【思想与方法总结】（1）充分利用已有的知识和经验，例如：细胞膜的成分和功能等去联想细胞膜的结构，从结构与功能相适应的角度分析，细胞膜的何种结构才能体现其功能？（2）通过问题的思考及资料的分析，体验科学家探索生物膜结构的历程，并从中培养个人的发现问题及归纳总结能力，体验合作学习的乐趣。（3）注重图文并茂，使用准确的语言描述细胞膜流动镶嵌模型的内容，培养语言表达能力。课堂练习1．生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是()①以磷脂双分子层为基本骨架②蛋白质一脂质一蛋白质的三层结构③静止的④流动的A．①③B．②④C．①④D．②③2.细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是（）A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸3．最能代表生物膜基本化学成分的一组化学元素是()A．C、H、O、NB．C、H、O、N、PC．C、H、O、S、PD．C、H、O、Mg、Fe4.细胞膜能被脂质溶剂和蛋白酶处理后溶解，由此推断细胞膜的化学成分主要是（）A.磷脂和多糖B.磷脂和蛋白质C.蛋白质和核酸D.蛋白质和多糖5.下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是（）A维生素D和性激素B水和尿素C氨基酸和葡萄糖D酶和胰岛素6.细胞膜的结构特点及功能特性分别是（）A细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动B具有流动性和全透性C静态三层结构和选择透过性D具有流动性和选择透过性7.白细胞能够吞噬细菌、变形虫任何部位都能伸出伪足，这些过程依赖于细胞膜（）A细胞膜的选择透过性B细胞膜的流动性C细胞的自我保护作用D细胞的识别作用8.细胞膜具有流动性，是指（）A．整个细胞膜具有流动性B．细胞膜上的磷脂是静止的，蛋白质具有流动性C．细胞膜中磷脂和蛋白质都具有流动性D．细胞膜上的蛋白质是静止的，磷脂具有流动性答案：CABBDDBC课后练习1．提出生物膜流动镶嵌模型的时间和科学家分别是()A．1959年，罗伯特森B．1972年，桑格和尼克森C．19世纪，施旺和施莱登D．19世纪，欧文顿2．下列有关膜的叙述，错误的是（）A．细胞膜主要由蛋白质分子和磷脂分子组成B．核膜和内质网膜在结构上有密切联系C．线粒体膜和叶绿体膜中的蛋白质分子是相同的D．细胞膜中的大多数蛋白质分子和磷脂分子不是静止的3．异体器官移植手术往往很难成功，最大的障碍就是异体细胞间的排斥，这主要是由于细胞膜具有识别作用，这种生理功能的结构基础是（）A．细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成B．细胞膜的外表面有糖被C．细胞