高三生物生物膜的流動鑲嵌模型

1、 生物膜的流動鑲嵌模型課標(biāo)要求 1、簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容2、舉例說明生物膜具有流動性特點(diǎn)3、舉例說出細(xì)胞膜是選擇透過性膜4、細(xì)胞膜的成分與功能5、科學(xué)家對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索過程 知識網(wǎng)絡(luò)體系歐文頓的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法科學(xué)家提取、鑒定細(xì)胞膜成分羅伯特森的細(xì)胞膜模型人、鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)桑格、尼克森的流動鑲嵌模型細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)制作細(xì)胞膜的模型基本支架 磷脂雙分子層鑲在嵌入橫跨蛋白質(zhì)鑲嵌不對稱磷脂蛋白質(zhì)生物膜 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 流動性細(xì)胞膜的外表有糖被和糖脂主要成分 磷脂、蛋白質(zhì)和少量糖類功能特點(diǎn) 選擇透過性重難熱點(diǎn)歸納1、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程時(shí)間科學(xué)家科學(xué)實(shí)驗(yàn)假說

2、19世紀(jì)末 歐文頓 用500多種物質(zhì)對植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜膜是由脂質(zhì)組成的 1925年 兩位荷蘭科學(xué)家 從細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，鋪成單層分子，面積是細(xì)胞膜的2倍 細(xì)胞膜中脂質(zhì)為連續(xù)的兩層 1959年 羅伯特森 在電鏡下看到細(xì)胞膜由“蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成 生物膜為三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu) 1970年 弗雷和埃迪登 分別用綠色和紅色熒光染料標(biāo)記兩種細(xì)胞的蛋白質(zhì)，并將兩細(xì)胞融合，發(fā)現(xiàn)熒光均勻 細(xì)胞膜具有流動性 197

3、2年 桑格和尼克森 在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)基礎(chǔ)上 提出流動鑲嵌模型 *生物膜的分子結(jié)構(gòu)模型有多種，較為流行的如“流動鑲嵌模型” 2、生物膜分子結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)是：（1）鑲嵌性：膜的基本結(jié)構(gòu)是由脂雙分子層鑲嵌蛋白質(zhì)構(gòu)成的（2）流動性：膜結(jié)構(gòu)中的蛋白質(zhì)和脂類分子在膜中可作多種形式的移動。膜整體結(jié)構(gòu)也具有流動性。流動性的重要生理意義：物質(zhì)運(yùn)輸、細(xì)胞識別、細(xì)胞融合、細(xì)胞表面受體功能調(diào)節(jié)等。（3）不對稱性：膜兩側(cè)的分子性質(zhì)和結(jié)構(gòu)不相同（4）蛋白質(zhì)極性：多肽鏈的極性區(qū)突向膜表面，非極性部分埋在脂雙層內(nèi)部。故蛋白質(zhì)分子既和水溶性也和脂溶性分子具有親和性。3、流動鑲嵌模型的

4、基本內(nèi)容 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：(1)磷脂雙分子層：構(gòu)成膜的基本支架（其中磷脂分子 的親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性尾部朝向內(nèi)側(cè)）(2)蛋白質(zhì)分子：在膜表面，或部分或全部鑲嵌在磷脂雙分子層 糖被（少量）：細(xì)胞膜外表 功能特性：(3)脂分子是可以運(yùn)動的，具有流動性；(4)膜的蛋白質(zhì)分子也是可以運(yùn)動的。（也體現(xiàn)膜的流動性）(5)細(xì)胞膜外表，有一層由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被與細(xì)胞識別、胞間信息交流等有密切聯(lián)系）4.為什么說細(xì)胞膜是選擇透過性膜？水分子跨膜運(yùn)輸是順相對含量梯度的，其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸并不都是這樣，這取決于細(xì)胞生命活動的需要。細(xì)胞對物質(zhì)的吸收是有選擇的。結(jié)論：細(xì)胞膜不僅是半

5、透膜，還是選擇透過性膜經(jīng)典例題剖析例題1 變形蟲可以吞噬整個細(xì)菌，這一事實(shí)說明（ ）。A、細(xì)胞膜具有選擇透過性； B、細(xì)胞膜具有全透性；C、細(xì)胞膜具有一定的流動性；D、細(xì)胞膜具有保護(hù)作用?！敬鸢浮緾【解析】 本題考核的知識點(diǎn)為細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特性，但卻是通過一個實(shí)例請同學(xué)分析，要求同學(xué)們能將所學(xué)的知識加以運(yùn)用，從而得出正確答案。很多同學(xué)會誤選A，該選項(xiàng)是細(xì)胞膜的功能特性，但與題目情境不符。例題2(2004年湖北模擬題)莧菜的細(xì)胞液中有一些紅色的物質(zhì)，無論用清水怎么洗，清水仍不見紅色物質(zhì)，但若把莧菜放入沸水中一燙，水立刻變成紅色。這個現(xiàn)象是因?yàn)锳.沸水使細(xì)胞膜失去選擇透過性 B.在清水中細(xì)胞膜沒有選

6、擇透過性C.沸水中色素分解成小分子物質(zhì) D.在清水中沒有物質(zhì)出入 解析 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有流動性，細(xì)胞膜的生理功能是具有選擇透過性，這是活細(xì)胞所特有的功能。通常情況下，色素等物質(zhì)是大分子，又是細(xì)胞需要的，活細(xì)胞的細(xì)胞膜是不會讓其輕易外出的，所以在清水中，紅色色素是不會出來的。若放入沸水中，高溫殺死了細(xì)胞，破壞其結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞膜失去活性，細(xì)胞膜就成為通透性的了，失去了選擇性后，細(xì)胞里的色素物質(zhì)就可以不受限制地出來了，故使水變成紅色。答案 A基礎(chǔ)試題訓(xùn)練一、選擇題1、據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素D等物質(zhì)較容易優(yōu)先通過細(xì)胞膜，這是因?yàn)椋?）A 細(xì)胞膜具有一定流動性 B 細(xì)胞膜是選擇透過

7、性C 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)是以磷脂分子層為基本骨架 D 細(xì)胞膜上鑲嵌有各種蛋白質(zhì)分子2、下列哪一種膜結(jié)構(gòu)能通過生物大分子（ ）A 細(xì)胞膜 B 核膜 C 線粒體膜 C 葉綠體膜3、一分子CO2從葉肉細(xì)胞的線粒體基質(zhì)中擴(kuò)散出來，進(jìn)入一相鄰細(xì)胞葉葉綠體基質(zhì)內(nèi)，共穿過的生物膜層數(shù)是（ ）A 5 B 6 C 7 D 84、細(xì)胞膜上與細(xì)胞識別、免疫反應(yīng)、信息傳遞和血型決定有著密切關(guān)系的化學(xué)物質(zhì)是（ ）A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸5、變形蟲的任何部位都能伸出偽足，人體某些白細(xì)胞能吞噬病菌，這些生理過程的完成都依賴于細(xì)胞膜的（ ）A 保護(hù)作用 B 一定的流動性 C 主動運(yùn)輸 D 選擇透過性6、下列物質(zhì)中，

8、不能橫穿細(xì)胞膜進(jìn)出細(xì)胞的是（ ）A 維生素D和性激素 B 水和尿素 C 氨基酸和葡萄糖 D 酶和胰島素7、生物膜上的蛋白質(zhì)通常與多糖結(jié)合成糖蛋白。在細(xì)胞生命活動中，糖蛋白在細(xì)胞的識別以及細(xì)胞內(nèi)外的信息傳導(dǎo)中有重要的功能。下列生物結(jié)構(gòu)中，糖蛋白含量可能最多的是（ ）A.類囊體的膜 B.線粒體的膜 C.細(xì)胞膜 D.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜8、水溶性染色劑PI，能與核酸結(jié)合而使細(xì)胞核著色，可將其應(yīng)用于細(xì)胞死活的鑒別。細(xì)胞浸泡于一定濃度的PI中，僅有死亡細(xì)胞的核會被染色，活細(xì)胞則不著色，但將PI注射到細(xì)胞中，則細(xì)胞核會著色。利用PI鑒別細(xì)胞的基本原理是 （ ）A死細(xì)胞與活細(xì)胞的核酸結(jié)構(gòu)不同 B死細(xì)胞與活細(xì)胞的核酸含量

9、不同C活細(xì)胞能分解染色劑PI D活細(xì)胞的細(xì)胞膜阻止PI的進(jìn)入9、結(jié)合表中數(shù)據(jù)，指出下列敘述錯誤的是 （ ）成分線粒體膜蛋白質(zhì)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）脂類（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）外膜5248內(nèi)膜7624A.內(nèi)膜含有許多與有氧呼吸有關(guān)的酶 B.內(nèi)膜比外膜具有更多的功能C.內(nèi)膜、外膜的化學(xué)組成大致相同 D.內(nèi)膜表面積大，導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量高10、一位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，細(xì)胞膜的厚度變小而面積增大，這是由于細(xì)胞膜的什么特性所決定的？（ ）A.是選擇透過性膜 B.具有一定的流動性 C.具有專一性 D.具有運(yùn)輸物質(zhì)的功能11、生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是A、構(gòu)成生物膜的磷脂分子可以運(yùn)動 B、構(gòu)成生物膜的蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動C、構(gòu)

10、成生物膜的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子是靜止的D、構(gòu)成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動12、細(xì)胞膜具有識別功能主要決定于A、膽固醇 B、蛋白質(zhì) C、磷脂 D、糖類13、不是細(xì)胞膜成分的是A、蛋白質(zhì) B、糖類 C、脂質(zhì) D、核酸14、下列說法正確的是A、磷脂分子在細(xì)胞膜的功能上起重要作用，所以功能復(fù)雜，磷脂分子種類和數(shù)目就多B、磷脂分子在細(xì)胞膜的功能上起重要作用，所以功能復(fù)雜，磷脂分子種類和數(shù)目就要一樣C、蛋白質(zhì)分子在細(xì)胞膜的功能上起重要作用，所以功能復(fù)雜，蛋白質(zhì)分子種類和數(shù)目就多D、蛋白質(zhì)分子在細(xì)胞膜的功能上起重要作用，所以功能復(fù)雜，蛋白質(zhì)分子種類和數(shù)目就一樣15、細(xì)胞壁的功能特點(diǎn)是A、全透

11、性 B、半透性 C、不透性 D、選擇透過性16、細(xì)胞壁的化學(xué)組成是A、膽固醇與纖維素 B、纖維素與果膠 C、果膠與磷脂 D、磷脂與蛋白質(zhì)17、血液中的氧氣進(jìn)入肌肉細(xì)胞的線粒體進(jìn)行有氧呼吸，至少要經(jīng)過的膜和磷脂層的數(shù)目是A、3、6、 B、3、3 C、2、4 D、2、218、大分子蛋白質(zhì)能夠通過的結(jié)構(gòu)是A、線粒體膜和葉綠體膜 B、細(xì)胞膜和液泡膜 C、選擇透過性膜 D、細(xì)胞壁和核孔19、科學(xué)家將哺乳動物或人的成熟紅細(xì)胞放進(jìn)蒸餾水中，造成紅細(xì)胞破裂出現(xiàn)溶血現(xiàn)象，再將溶出細(xì)胞外的物質(zhì)沖洗掉，剩下的結(jié)構(gòu)在生物學(xué)上稱為“血影”，那么，血影的主要成分有（ ）。A無機(jī)鹽、蛋白質(zhì) B蛋白質(zhì)、糖類 C脂肪、蛋白質(zhì)

12、D脂質(zhì)、蛋白質(zhì)20、下列對細(xì)胞內(nèi)各種生物膜的結(jié)構(gòu)和組成的敘述中，錯誤的是（ ）。A 主要由蛋白質(zhì)、脂類和少量糖類組成 B磷脂雙分子層是各種生物膜的基本骨架 C不同生物膜上的蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量不同 D內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜能生成高爾基體膜，說明兩者化學(xué)組成完全相同21、一般在光學(xué)顯微鏡下看不到植物細(xì)胞的細(xì)胞膜，而在下列的哪種情況下，可以看到細(xì)胞膜（ ）。 A細(xì)胞進(jìn)行分裂時(shí) B發(fā)生質(zhì)壁分離時(shí) C顯微鏡視野調(diào)亮?xí)r D細(xì)胞吸收水和離子時(shí)22、科學(xué)家將細(xì)胞膜中的磷脂成分提取出來，并將它在“空氣水”界面上鋪成單分子層，發(fā)現(xiàn)這個單分子層的表面積相當(dāng)于原細(xì)胞膜表面積的兩倍。這說明磷脂分子在細(xì)胞膜上的分布狀況是（ ）。 A單

13、層排列 B均勻稀疏排列 C雙層排列 D均勻緊密排列23、下列有關(guān)細(xì)胞膜性質(zhì)的說法中，錯誤的是（ ）。 A具有流動性和選擇透過性 B蛋白質(zhì)均勻分布于磷脂雙分子層上 C脂類小分子易于自由擴(kuò)散通過 D磷脂雙分子層內(nèi)外表面都親水24、下列哪項(xiàng)敘述不是細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？（ ） A細(xì)胞膜是選擇透過性膜 B細(xì)胞膜由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成 C細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)具有流動性 D有些蛋白質(zhì)分子可在膜的內(nèi)外之間移動25、使磷脂類特別適于形成細(xì)胞膜的特性是（ ）。 A它們是疏水的 B它們是親水的 C它們迅速吸水 D它們既是親水的又是疏水的26、如果植物細(xì)胞膜由選擇透過性膜變成了全透性膜，則該細(xì)胞將（ ）。 A縮小 B膨

14、脹 C死亡 D生長27、（多選題）以下關(guān)于細(xì)胞膜的論述中，正確的是A、 磷脂分子排列成雙分子層 B、膜兩側(cè)物質(zhì)分子排列不對稱C、球形蛋白質(zhì)分子覆蓋或鑲嵌在磷脂雙分子層中D、組成膜的物質(zhì)的運(yùn)動使其具有一定的流動性二、非選擇題1、根據(jù)細(xì)胞膜的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析下列材料并回答有關(guān)問題：(1)1895年Overton在研究各種未受精卵細(xì)胞的通透性時(shí)，發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)容易透過細(xì)胞膜，不溶于脂類的物質(zhì)透過細(xì)胞膜十分困難。這表明組成細(xì)胞膜的主要成分中有_。(2)1925年Gorter Grendel用丙酮提取紅細(xì)胞膜的類脂，并將它在空氣一水接面上展開時(shí)，這個單層分子的面積相當(dāng)于原來紅細(xì)胞表面積的兩倍。由

15、此可以認(rèn)為細(xì)胞膜由_組成。(3)科學(xué)工作者用綠色和紅色熒光染料，分別標(biāo)記人和鼠的細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)，然后將兩個細(xì)胞融合成一個細(xì)胞。起初，一半膜發(fā)綠色熒光，另一半膜發(fā)紅色熒光。一段時(shí)間后，兩種顏色的熒光點(diǎn)均勻分布，如下圖所示： 該實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明細(xì)胞膜_，這是因?yàn)開。若在兩個細(xì)胞融合成一個細(xì)胞后，將融合細(xì)胞置于0條件下保持40分鐘，則融合細(xì)胞仍是一半膜發(fā)綠色熒光，另一半膜發(fā)紅色熒光，這說明_。細(xì)胞融合時(shí)常用的病毒促融劑是_。2、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程19世紀(jì)末，歐文頓的實(shí)驗(yàn)和推論：膜是由 組成的；20世紀(jì)初，科學(xué)家的化學(xué)分析結(jié)果，指出膜主要由 和 組成；1959年羅伯特森提出的“三明治”結(jié)構(gòu)模型：所有

16、生物膜都由 三層結(jié)構(gòu)；1970年，熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)，指出細(xì)胞膜具有 ；1972年，桑格和 提出了 。 3構(gòu)成細(xì)胞膜相鄰的磷脂分子之間每分鐘換位100萬次，這表明細(xì)胞膜具有_的特性。 4科學(xué)家研究細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的歷程是從_的現(xiàn)象開始的。_是了解結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，_又提供了探究結(jié)構(gòu)的線索。人們在_的基礎(chǔ)上提出假說，又通過進(jìn)一步的_來修正假說，其中_的進(jìn)步起到關(guān)鍵的作用。5有人研究未受精卵細(xì)胞的透性時(shí)，發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)很容易通過細(xì)胞膜，而不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)則不容易通過細(xì)胞膜。由此可見，細(xì)胞膜的化學(xué)成分中一定有某種物質(zhì)，有利于脂質(zhì)物質(zhì)的通過。將這種物質(zhì)提取出來，并將它在空氣水界面是鋪成單分子層是，

17、這個分子層的面積相當(dāng)于原來細(xì)胞表面積的兩倍。根據(jù)以上事實(shí)推測： （1）細(xì)胞膜上的這種化學(xué)成分是_。 （2）這種化學(xué)成分在細(xì)胞膜上的分布狀況是：_。6在人和鼠的細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)中，用兩種熒光物分別標(biāo)記兩種抗體，使之分別結(jié)合到鼠和人的細(xì)胞膜表面抗原物質(zhì)上（如圖47）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，細(xì)胞開始融合時(shí)，人、鼠細(xì)胞的表面抗原“涇渭分明”，各自只分布于各自的細(xì)胞表面；但在融合之后，兩種抗原就平均地分布在融合細(xì)胞的表面了。請分析回答下面的問題。圖47 （1）細(xì)胞融合的實(shí)驗(yàn)表明了組成細(xì)胞膜的_分子是可以運(yùn)動的，由此也證明了細(xì)胞膜具有_的特點(diǎn)。 （2）在細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)中，一種抗體只能與相應(yīng)的抗原結(jié)合，說明了這類物質(zhì)在分

18、子結(jié)構(gòu)上具有_性。（3）細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)若在20條件下進(jìn)行，則兩種表面抗原平均分布的時(shí)間大大延長，這說明_。若在1條件下，兩種表面抗原便難以平均地分布，這又說明_。創(chuàng)新應(yīng)用訓(xùn)練1、下面材料顯示了研究人員對細(xì)胞成分及結(jié)構(gòu)的研究情況，請據(jù)材料分析： 材料一 研究人員將哺乳動物(或人)的紅細(xì)胞低滲處理，造成溶血現(xiàn)象，使血紅蛋白和無機(jī)鹽等溶出細(xì)胞外，剩下“空殼”(稱為血影)，并對其進(jìn)行化學(xué)成分分析。通過血影研究以及其他方法，測得多種膜的化學(xué)成分，如表：物質(zhì)種類膜的類別蛋白質(zhì)()脂類(主要是磷脂)()糖類()人紅細(xì)胞膜49438小鼠肝細(xì)胞膜44524變形蟲膜54424線粒體內(nèi)膜76240菠菜葉綠體片層膜70

19、300(1)從以上處理可推知血影即為純 材料，可用于研究。(2)以上數(shù)據(jù)顯示，構(gòu)成細(xì)胞膜的化學(xué)成分主要是 ，構(gòu)成細(xì)胞膜與細(xì)胞內(nèi)膜(構(gòu)成細(xì)胞器膜)的化學(xué)物質(zhì)的種類有一些差異，這些差異有可能造成兩者 上的差異。 材料二 用丙酮從細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)(主要是磷脂)，然后將提取的脂質(zhì)放在一個特制的水槽中，將其制成單分子層，并測量其表面積，將測量結(jié)果與紅細(xì)胞表面積比較，發(fā)現(xiàn)前者是后者的兩倍。右圖是磷脂分子的模式圖，一個磷脂分子是由一個親水的極性頭部和疏水性尾部構(gòu)成。(3)根據(jù)材料二所給信息可以推測，細(xì)胞膜中的磷脂分子是以 形式排列的，根據(jù)細(xì)胞膜內(nèi)外的水溶液環(huán)境和磷脂分子的特性，請推測磷脂分子在細(xì)胞膜中的排列形式(參照磷脂分子模式圖)并繪簡單示意圖。 材料三 研究人員用紅色熒光標(biāo)記人細(xì)胞膜的抗體(蛋白質(zhì))，用綠色熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞膜上的抗體，然后將二者融合。開始時(shí)一半是綠色，一半是紅色。在37下40分鐘后發(fā)現(xiàn)兩種熒光呈均勻分布。(4)該實(shí)驗(yàn)說明 。綜合以上實(shí)驗(yàn)及其他實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家提出了細(xì)胞膜的“流動鑲嵌模型”。2、利用以下材料設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性，而死細(xì)胞的細(xì)胞膜則失去選擇透過性。實(shí)驗(yàn)材料和用具：顏色鮮艷的鮮花、試管、小燒杯、酒精燈、火柴、試管夾、培養(yǎng)皿、清水提出問題：作出