生物膜的流动镶嵌模型复习教案.doc

宝石中学活页课时教案 （首页）
年级 高三年级 学科 生物学
周次

教学时间
2010年 8月 18 日
月教案序号
18
课 题
《分子与细胞》第四章 物质的输入和输出
第2、3节 生物膜的流动镶嵌模型运输的方
课 型
复习

教学目标
知识和能力目标：1、简述生物膜的结构。
2、流动镶嵌模型的基本内容。
情感目标：、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。
教学重点
及难点
教学重点
1.流动镶嵌模型的基本内容。
2.流动镶嵌模型的基本内容。
教学难点
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
教学方法
直观教学法、讲解法
教学反思
见后页

板书设计
第四章 物质的输入和输出
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
1、19世纪末，欧文顿提出：膜是由脂质组成的。
2、20世纪初，对膜化学分析：膜是由脂质和蛋白质组成的。
3、1925年荷兰科学家提出：膜中的脂质分子排列为连续的两层。
4、1959年罗伯特森提出膜的静态结构。
5、1970年提出膜具有流动性。
6、1972年提出流动镶嵌模型。
二、流动镶嵌模型的基本内容

1、膜的成分
2、膜的基本支架
3、膜的结构特点
4、膜的功能特性

.

第四章 物质的输入和输出
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
【双基提要】
1．凡是可以溶于 的物质，比不能溶于 的物质更容易通过细胞膜进入细胞。2．生物膜的主要成分是 。
3．1925年，两位荷兰科学家用 从人的红细胞中提取 ，在空气——水界面上铺展成 ，测得 的面积恰为红细胞表面积的两倍。
4．1970年，科学家所做的荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合试验的试验现象证明细胞膜具有 。
5．1972年，桑格和尼克森提出了为大多数人所接受的 。
6.生物膜的 膜型认为， 构成了膜的基本支架，这个支架不是
的，而是具有 的；蛋白质分子有的 在磷脂双分子层表面，有
的部分或全部 磷脂双分子层中，有的 整个磷脂双分子层。大多数蛋白质也
是可以 的。
7.在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的 与 结含成的 ，叫做糖被。
第四章 物质的输入和输出
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
1、19世纪末，1895年 Overton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有膜是由脂质组成的。
2、20世纪初，对膜化学分析：膜是由脂质和蛋白质组成的。
3、1925年荷兰科学家Corter Grendel提出： 1925年用丙酮提取细胞膜的脂，并将它在空气—水界面上展开时，发现这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的两倍。由此可以认为细胞膜由_膜中的脂质分子排列为连续的两层组成。
4、1959年罗伯特森提出膜的静态结构。

5、1970年提出膜具有流动性。1970年，科学家Larry Frye等用不同荧光染料标记的抗体，分别与鼠和人细胞膜上的一种抗原相结合，使它们分别产生绿色和红色荧光。将两种细胞融合成一个细胞时，开始时一半呈绿色，另一半呈红色，但在 37 ℃水浴中保温40 min后，融合细胞上的两种颜色的荧光呈现均匀分布。这个实验说明细胞膜具有流动性。

6、1972年提出流动镶嵌模型。
实验：用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗—明—暗三层结构，厚约7.5 nm，它由厚约3.5 nm的双层脂质分子和内外表面各为厚约2 nm的蛋白质构成。 
提出假说：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，蛋白质以单层肽链的厚度，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。他提出真核细胞与原核细胞具有相同的膜结构。单位膜模型的主要不足在于：把生物膜的结构描述成静止的、不变的，这显然与膜功能的多样性相矛盾。 
单位膜结构模型继承了前人的有关结论，又成功地利用了先进的电子显微镜的观察结果作为证据。但是他将生物膜描述为静态的刚性的结构，这一点很快又被新的技术手段下的实验所否定。
流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，但它无法完美地回答生物膜的所有功能。所以后来不断提出一些新的模型，如Wallach于1975年提出晶格镶嵌模型；Jain和White于1977年提出板块镶嵌模型等，迄今为止，已提出的生物膜结构模型达几十种之多，生物膜的结构模型虽然有很多种，但被广泛接受的结构模型基本内容是趋向一致的。其要点和特点基本相同，主要包括膜的分子组成和结构特征。 
二、流动镶嵌模型的基本内容

1、膜的成分
蛋白质是生命活动的主要承担者，它承担了组成细胞基本结构的功能，它是细胞膜的主要成分之一，约占细胞膜总量的40%。磷脂是构成细胞膜的重要成分，细胞膜结构中脂质
约占总量的50%。
细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量的糖类
2、膜的基本支架 磷脂双分子层

3、膜的结构特点
（1）磷脂双分子层是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部相对朝向内侧。
（2）蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。这里体现了膜结构内外的不对称性。
（3）在细胞膜的外侧，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结构合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被与细胞识别、细胞间的信息交流有密切联系。
（4）磷脂分子是可以运动的，具有流动性。大多数的蛋白质也是可以运动的，也体现了膜的流动性。 

4、膜的功能特性

特性：细胞膜具有选择透过性。
三.实验技术的进步起到的作用？
纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如血影的制取和化学成分的鉴定技术使人们认识膜的化学组成；电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称；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，人类的认识便不能发展。 

（1）分析生物膜模型的建立过程中，结构与功能相适应是如何得到体现的？
在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜结构的真相。例如，不同生物膜的功能是有差异的。在生命系统中，一般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，这显然与不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。还有，不同膜的厚度也不完全一样。由此促进学者们重新研究脂质和蛋白质相互作用的问题。一些学者使用了更加先进的技术，运用红外光谱等技术证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，脂双层中分布有蛋白质颗粒，这样又发展了生物膜模型。生物膜中存在不同
种类的蛋白质，以及蛋白质在生物膜中的不同分布情况，恰能较好地解释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。
（2）分析生物膜模型的建立过程，受到的启示
科学研究是要在实验和观察的基础上，通过严谨的推理和大胆的想象，提出假说，再通过实验进一步地验证假说。
科学研究依赖于技术的进步，技术进步了，可以得到更多新的实验数据。 
科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作。 
科学发现的过程不是一帆风顺的，往往是在继承的基础上不断验证、修正和完善发展的。
科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，需要不断完善。

【典例分析】
例l 对跨膜运输起选择作用的物质是 ( )
A．水 B．糖类 C．蛋白质 D.磷脂
例2 新生儿小肠上皮细胞通过消耗能量，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖，这
两种物质被吸收到血液中的方式分别是 ( )
A．主动运输、主动运输 B．胞吞、主动运输
C．主动运输、胞吞 D．被动运输、主动运输
例3 甲(0)乙(●)两种物质在细胞膜两侧的分布情况如图(颗粒的多少表示浓度的高低)，
在进行跨膜运输时，下列说法正确的是 ( )
A．甲进入细胞一定需要能量
B.甲运出细胞一定不需要能量
C．乙进入细胞一定有载体蛋白的参与
D.乙运出细胞一定有载体蛋白的参与

例4 对法囊藻的细胞液中各种离子浓度的分析表明，细胞液中的成分与海水的成分很不相同，图中阴影部分代表法囊藻的离子浓度。请分析回答下列问题：
(1)K+和Cl-在细胞内积累，而Na+等在细胞液中的含量低于海水的含量。这表明 。
(2) K+和Cl-进入细胞的转运方向是 。这种吸收方式叫 ，这种吸收方式需要的两个基本条件是 、 。
(3)Na+和Ca2+排出细胞的转运方向是 ，它们的运输方式属于 。(4)法囊藻细胞液中各种离子浓度与海水中各种离子浓度不成比例，其结构基础是 。
【巩固练习】
一、选择题

1．下列物质中，通过人体红细胞膜时需要消耗能量的是 ( )
A．甘油 B．葡萄糖 C．钠离子 D．氧气
2．有一种物质能顺浓度梯度进出细胞膜，但却不能顺浓度梯度进出无蛋白质的磷脂双层膜。这种物质出人细胞膜的方式是 ( )
A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．胞吞、胞吐
3．下列跨膜运输的生理活动中，属于主动运输的是 ( )
A.酒精进入胃黏膜细胞 B．二氧化碳由静脉血进人肺泡内
C．原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞 D．水分子出入细胞
4．保证活细胞能够按照生命活动的需要，吸收营养物质、排出代谢废物和对细胞有害物质的跨膜运输方式是 ( )
A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．胞吞、胞吐
5．人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于 ( )
A．组织液中甘油的浓度 B．细胞膜上甘油载体的数量
C．细胞的供能 D.细胞膜上磷脂分子的种类
6．红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同点是 ( )
A．都可以从低浓度一侧到高浓度一侧 B．都需要供给ATP
C．都需要载体协助 D．既需要载体协助又需要消耗能量
7．下列哪些物质不能以跨膜运输方式进入细胞 ( )
A．水分子和脂质分子 B.不带电荷的小分子
C．带电荷的小分子或离子 D．大分子或颗粒性物质
8．影响跨膜运输的因素是下列 ( )
A．温度 B．ATP C．蛋白质载体 D.以上三项
9．海带细胞内的碘离子浓度远高于海水中的碘离子浓度，但海带细胞仍可以从海水中吸收碘离子。其吸收方式是 ( )
A．自由扩散 B．主动运输 C．协助扩散 D．内吞作用
10．下列生理功能中，不是通过主动运输来实现的是 ( )
A．氨基酸进入小肠绒毛上皮细胞 B．红细胞从血浆中摄取钾离子
C.鲨鱼将血液中的多余盐分通过鳃排出体外 D．水分子进入红细胞
11．以下哪一项是主动运输的例于 ( )
A．Cl-在血细胞和血浆之间运动 B.肾小管对Na+的重吸收
C．氧由肺泡进入血液的运动 D．肌肉细胞中氧的运动
12．胰岛素分子出细胞的方式是 ( )
A．主动运输 B．胞吐 C．自由扩散 D．协助扩散
13．下列关于自由扩散与协助扩散的说法中，正确的是 ( )
①都不需要能量 ②都不需要载体 ③自由扩散只能顺浓度梯度，而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度 ④都是被动运输 ⑤离子和一些较大的分子如葡萄糖，可以通过协助扩散顺浓度梯度运输
A．①②④ B．①③④ C．①④⑤ D．①②⑤
14．小肠绒毛上皮细胞易吸收葡萄糖，却难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖，原因是( )
A．细胞膜上无木糖载体 B．细胞膜的磷脂分子排列紧密

C．木糖的浓度太低 D．以上三项都正确
15. 氧气透过肺泡进入毛细血管的过程是 ( )
A．全部为主动运输 B．大部分为扩散作用，少部分为主动运输
C．全部为扩散作用 D．少部分为扩散作用，大部分为主动运输
16．大肠杆菌在繁殖时，细胞内钾离子的浓度是培养液中的3 000倍。如果在培养液中加入一种叫箭毒的药物，大肠杆菌细胞内钾离子浓度立即下降，这种药物很可能 ( )
A．使细胞膜变成了全透性膜 B．抑制膜上载体的活动
C．加快细胞膜的流动 D．使载体运动方向改变
17．下列关于跨膜运输的描述，正确的是 ( )
A.相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内
B．大分子有机物要通过载体蛋白的转运才能进入细胞内，并且要消耗能量
C．协助扩散和自由扩散都是顺浓度梯度进行的，既不需要消耗能量，也不需要膜上的载体蛋白
D. 主动运输发生在细胞逆浓度梯度吸收物质时，既要消耗细胞的能量，也需要依靠膜上的载体蛋白
18．在培养玉米溶液中加入某种阴离子，结果发现玉米根细胞在吸收该种阴离子的同时，对Cl-的主动吸收减少，而对K+的主动吸收并没有影响，原因是 ( )
A．该种负离子妨碍了能量的生成 B.该种负离子抑制了主动运输
C．该种负离子抑制了细胞呼吸 D．该种负离子的载体和Cl-的相同
二、非选择题
19．下图为物质出入细胞的3种方式示意图，请据图回答([ ]内填序号)：

(1)物质利用载体出入细胞的运输方式是图[ ] 和[ ] 。
(2)物质出入细胞需消耗能量的运输方式是图[ ] 。
(3)物质从细胞膜低浓度一侧运到高浓度一侧的运输方式是图[ ] 。
(4)物质从细胞膜高浓度一侧运到低浓度一侧的运输方式是图[ ]和[ ]。
(5)甲、乙两种运输方式合称为 。
20.人的红细胞和血浆中的各种离子浓度(mol／L )如下表所示。请回答：
成分
K+
Na+
Ca2+
Cl-
红细胞
150
26
70.1
74
血浆
5
144
3.2
111
(1)从表中数据可以看出红细胞具有主动吸收 和主动向血浆中排出 的能力；红细胞对各种离子的吸收情况不同，主要是由细胞膜的 性决定的。
(2)红细胞吸收和排出这些无机盐离子的方式是 ，物质运输的方向是 ；这种运输方式需要 和 。

21．如图是某物质通过细胞膜示意图，请回答：
(1)这种物质的运输方式是 ，因为 。
(2)A代表 ，B代表 。
(3)一般情况下，细胞中A物质的浓度比外界溶液中A物质的
浓度 。

作业：《导与练》作业手册