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1、2022年高中生物 生物膜的流動鑲嵌模型學案 新人教版必修1(I) 【學習目標】 1. 簡述生物膜的結構； 2. 探討在建立生物膜模型的過程中，實驗技術進步所起的作用； 3. 探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結構與功能相適應的觀點。 【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)結構與功能相適應的觀點。 【自主學習】 一、對生物膜結構的探索歷程 科學家懷著對物質跨膜運輸現(xiàn)象產(chǎn)生的疑問，開始對生物膜結構的漫長探索，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)細胞膜對不同物質的通透性不一樣：凡可溶于脂質的物質，比不溶于脂質的物質更容易通過細胞膜進入細胞。 結論： 。 討論1：最初認識到生物膜的組成，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世紀初，科學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洗掉,即可得到純凈的細胞膜。通過實驗發(fā)現(xiàn)用脂質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。 化學分析表明：膜的主要成分是____ 和 。 【思考】磷脂和蛋白質是通過什么樣的排列方式參與膜的構建的呢？ 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（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。 結論：細胞膜中的脂質分子排列為 _____________。 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】除了脂質外，蛋白質也是細胞膜的成分。那么蛋白質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—暗的三層結構。 提出假說：所有的生物膜都由___________________三層結構構成，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____________結構。 資料六：隨著科學技術的進步，科學家用冰凍蝕刻技術和掃描電鏡技術等新的證明蛋白質不是全部平鋪在脂質表面，有的蛋白質是鑲嵌在脂質雙分子層中的，有的貫穿在脂質雙分子層，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構。你認同嗎？ 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：光脫色熒光恢復技術（FRAP）：用熒光素標記膜蛋白或磷脂，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都具有________。這就推翻了羅伯特森認為的生物膜是靜止的結構的觀點，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）蛋白質分子有的_________ ，有的 ________ 、有的______整個磷脂雙分子層中。大多數(shù)蛋白質分子也是 。 在細胞膜的外表，有一層由細胞膜上的 與 結含形成的 ，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 識別有密切關系。 除了糖蛋白之外，細胞膜表面還有 和 結合成的 。 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，結構和功能相適應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)課的學習，進一步完善你的模型）