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

2、質(zhì)對植物細胞的通透性進行上萬次的實驗,發(fā)現(xiàn)細胞膜對不同物質(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)更容易通過細胞膜進入細胞。 結(jié)論： 。 討論1：最初認(rèn)識到生物膜的組成，是通過對現(xiàn)象的推理分析還是通過膜成分的提取和鑒定？ 討論2：在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對膜的成分進行提取、分離和鑒定嗎？為什么? 資料二：20世紀(jì)初，科學(xué)家采用哺乳動物成熟的紅細胞,經(jīng)過特殊處理使細胞發(fā)生溶血現(xiàn)象，將溶出細胞外的物質(zhì)洗掉,即可得到純凈的細胞膜。通過實驗發(fā)現(xiàn)用脂質(zhì)溶劑能夠溶解細胞膜，且進一步實驗發(fā)現(xiàn)磷脂酶能水解細胞膜，蛋白酶也能水解細

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：時間：1917年 人物：朗姆瓦（Langmuirwa） 實驗：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)過推擠，磷脂分子排列成單層，而且其磷酸基團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：時間：1925年 人物：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel 實驗：用丙酮從人的紅

4、細胞的細胞膜中提取脂質(zhì)（磷脂），在空氣—水界面上鋪成單層分子，發(fā)現(xiàn)單分子層面積是細胞膜表面積的2倍。 結(jié)論：細胞膜中的脂質(zhì)分子排列為 _____________。 討論3：請想象磷脂的所有排列方式，并嘗試畫出細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：時間：50年代，電子顯微鏡的誕生 人物：羅伯特森（J.D.Robertsen） 實驗：在電鏡下看到細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)。 提出假說：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：時間：1970年 人物：Larry Frye等 實驗：將人和鼠的細胞膜用不同的熒光抗體標(biāo)記后，讓兩種細胞融合，雜交細胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布。 提出假說：細胞膜中的蛋白質(zhì)可以運動，具有____

6、_____。 討論4：你還能舉出哪些例子能夠體現(xiàn)細胞膜具有流動性？ 資料八：實驗：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胞表面某一區(qū)域，使被照射區(qū)的熒光淬滅變暗。一段時間后，淬滅區(qū)域的亮度逐漸增加，最后恢復(fù)到與周圍的熒光強度相等。 提出假說：細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，對單位膜模型又進行了否定。 資料九：時間：1972年 人物：桑格和尼克森 模型：生物膜的流動鑲嵌模型 二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容 （1）______________ 構(gòu)成了膜的基本支架，這個

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______整個磷脂雙分子層中。大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也是 。 在細胞膜的外表，有一層由細胞膜上的 與 結(jié)含形成的 ，叫做糖被。例如：消化道和呼吸道上皮細胞表面的糖蛋白有 作用；糖被與 的 識別有密切關(guān)系。 除了糖蛋白之外，細胞膜表面還有 和 結(jié)合成的 。 討論5：生物膜的流動鑲嵌模型是不是就完美無缺了呢？ 討論6：縱觀整個人們建立生物膜模型的探索過程，實驗技術(shù)的進步所起到怎樣的作用？ 討論7：在建立生物膜模型的過程中，結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的觀點是如何得到體現(xiàn)的？ 三、流動鑲嵌模型作品展示（通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，進一步完善你的模型）