人教课标版高中生物必修1第4章《生物膜的流动镶嵌模型》课堂探究

课堂探究
探究点生物膜流动镶嵌模型的基本内容
问题导引
清水中的成熟红细胞能够吸水膨胀；蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞能发生质壁分离（原生质层离开细胞壁）；变形虫能做变形运动。

以上现象能证明生物膜具有何种结构特点？
提示：以上现象能证明生物膜具有一定的流动性。

名师精讲
1．生物膜的结构和成分
（1）磷脂分子。

①位置：双分子层排列构成膜的基本支架。

亲水的“头”部排在外侧，疏水的“尾”部排在内侧。

②特点：具有一定的流动性；脂质、脂溶性的物质更易通过细胞膜。

（2）蛋白质。

①位置：嵌插、贯穿于磷脂双分子层。

②种类与作用：有的只参与膜的构成；有的与糖类结合，形成糖蛋白；有的起载体作用，参与协助扩散或主动运输过程。

③特点：大多数蛋白质分子可以运动。

（3）糖类。

①位置：细胞膜的外表面。

②形式：与某些蛋白质结合，形成糖蛋白（糖被）。

③作用：糖被有识别、保护、润滑、免疫等作用。

特别提醒根据糖蛋白糖链的位置可以判断细胞膜的内、外表面：糖链所在的一侧为细胞膜的外表面，相反的一侧为细胞膜的内表面。

2．生物膜的结构特点
（1）镶嵌性：膜的基本结构是由脂双分子层镶嵌蛋白质构成的。

（2）流动性：膜结构中的蛋白质和脂类分子在膜中可做多种形式的移动。

膜整体结构
也具有流动性。

流动性的重要生理意义：物质运输、细胞识别、细胞融合、细胞表面受体功能调节等。

（3）不对称性：膜两侧的分子性质和结构不相同。

3．体现生物膜流动性的实例
（1）变形虫捕食和运动时伪足的伸出。

（2）白细胞吞噬细菌。

（3）胞吞与胞吐。

（4）受精时精子与卵细胞的融合过程。

（5）动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程。

（6）细胞杂交时的细胞融合。

（7）红细胞通过狭窄毛细血管时的变形。

（8）酵母菌在出芽生殖中长出芽体。

（9）人—鼠细胞融合实验。

（10）质壁分离和复原过程。

细胞膜的流动性为细胞吸收、分泌、修复、融合、运动、捕食、变形、分裂等提供了物质基础。

4．生物膜流动性的实验验证——人鼠细胞融合实验
这两种细胞刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。

在37 ℃下经过40 min，两种颜色的荧光均匀分布。

特别提醒膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高膜的流动加快。

5．半透膜、选择透过性膜及生物膜的比较
【例题】下图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，下列有关叙述不正确的是（）
A．具有①的一侧为细胞膜的外侧
B．①与细胞表面的识别有关
C．②是构成细胞膜的基本支架
D．细胞膜的选择透过性主要与①的种类和数量有关
解析：图中①是糖蛋白，②是磷脂双分子层，③是蛋白质分子。

糖蛋白主要与细胞的信息交流和识别有关，磷脂双分子层构成生物膜的基本支架，蛋白质是生物膜中的功能分子，细胞膜的选择透过性主要与贯穿于整个磷脂双分子层的蛋白质有关。

答案：D
判断正误（正确的画“√”，错误的画“×”）。

1．由于细胞膜比较薄，必须用高倍光学显微镜才能观察到其结构。

（）
2．蛋白质—脂质—蛋白质三层结构模型把生物膜描述为静态的统一结构。

（）
3．1972年罗伯特森提出了生物膜流动镶嵌模型。

（）
4．荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验证明了细胞膜具有一定的流动性。

（）5．生物膜的组成成分中只有磷脂、蛋白质和糖类。

（）
6．氧气离开叶绿体至少穿过四层磷脂分子。

（）
7．流动镶嵌模型不能解释核膜的结构。

（）
8．同一个根毛细胞对不同离子的吸收量不同体现了原生质层的流动性。

（）
答案：
1. 提示：×必须用电子显微镜才能观察到细胞膜的结构。

2. 提示：√
3. 提示：×流动镶嵌模型由桑格和尼克森提出。

4. 提示：√
5. 提示：×胆固醇也是生物膜的组成成分之一。

6. 提示：√
7. 提示：×流动镶嵌模型能解释所有生物膜的结构。

8. 提示：×同一个根毛细胞对不同离子的吸收量不同体现了原生质层的选择透过性。

1．下列关于生物膜结构探索历程的说法，不正确的是（）
A．最初的探索是通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的
B．三层结构模型认为生物膜为静态结构
C．流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动
D．三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的
2．最早用电子显微镜观察到细胞膜呈三层结构的是（）
A．欧文顿B．桑格C．罗伯特森D．尼克森
3．用红色荧光染料标记人细胞膜上的蛋白质，用绿色荧光染料标记鼠细胞膜上的蛋白质。

把人和鼠的细胞融合。

融合后的细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光，将融合后的细胞在适宜的条件下培养，保持其活性，但融合后的杂种细胞仍为一半红，一半绿，发生这一现象可能的原因是（）
A．人、鼠细胞发生了免疫反应
B．构成人细胞的磷脂分子和鼠细胞的磷脂分子不具亲和性
C．人细胞的蛋白质分子大，位于下方，鼠细胞的蛋白质分子小，位于上方
D．细胞膜上的蛋白质发生变性，细胞膜失去了流动性
4．下图表示细胞某一部分的亚显微结构，请据图回答问题。

（1）这个简图表示________的亚显微结构。

（2）图中的化学成分：
①____________，②____________，③____________，④________。

（3）这种结构的主要特点是__________________，其功能特性是________________。

（4）该结构中的2、3成分在1上的排布方式有__________________。

（5）组成该细胞结构的化学元素主要有______________，合成图中2、3成分的细胞器是________。

（6）决定细胞识别作用的成分是图中的____。

（7）真核细胞中无该结构的细胞器有________________。

叶绿体中的O2进入同一细胞的线粒体内，至少穿过____层该结构。

答案：
1. 解析：罗伯特森提出的三层结构模型认为生物膜结构是蛋白质—脂质—蛋白质，电镜下观察到的中间亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子，认为蛋白质的分布是均匀且固定的。

但是后来证明这种观点是错误的。

答案：D
2. 解析：罗伯特森在电子显微镜下看到细胞膜呈暗—亮—暗的三层结构。

答案：C
3. 解析：生物膜之所以具有流动性是由于组成细胞膜的脂质和蛋白质是运动的，本题中融合后的杂种细胞仍为一半红，一半绿，可能由于细胞膜上的蛋白质结构被破坏而失去了流动性。

答案：D
4. 解析：（1）此简图为生物膜亚显微结构图。

（2）①是磷脂双分子层，②③都是蛋白质分子，④是糖蛋白。

（3）该结构的特点是有一定流动性，功能特性是选择透过性。

（4）从图中看出蛋白质分布有镶嵌、嵌入、贯穿等方式。

（5）生物膜的主要成分是脂质和蛋白质，脂质中磷脂最丰富，可见组成元素主要有C、H、O、N、P；蛋白质在核糖体上合成。

（6）分布在细胞膜外表面的糖蛋白具有识别作用。

（7）真核细胞中不具膜的细胞器有核糖体、中心体。

叶绿体中的O2穿出叶绿体（2层膜），直接进入同一细胞中的线粒体（2层膜），共穿过4层生物膜。

答案：（1）生物膜
（2）磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子糖蛋白
（3）具有一定的流动性选择透过性
（4）镶嵌、嵌入或贯穿
（5）C、H、O、N、P核糖体
（6）④
（7）核糖体、中心体 4。