生物 分子和细胞-4.2生物膜的流动镶嵌模型

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第2节 生物膜的流动镶嵌模型
【考点解读】
1、简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容2、举例说明生物膜具有流动性特点
3、举例说出细胞膜是选择透过性膜 4、科学家对细胞膜结构的探索过程
【基础知识回顾】1.生物膜静态模型的提出：
⑴19世纪末，欧尔顿发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：凡是可以溶于
的物质，更容易通过细胞膜进入细胞。于是，他提出：膜是由 组成的。
⑵20世纪初，科学家通过对红细胞膜成分进行化学分析表明：膜的主要成分是
和 。1925年，两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水面上铺展层单分子层，面积为红细胞表面积的 倍，由此得出结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为 。
⑶20世纪40年代，有学者推测脂质两边各覆盖着 。1959年，罗伯特森在 下看到了细胞膜清晰的 三层结构，他结合其他学者的工作，提出生物膜的模型：所有的生物膜都由 三层结构构成，中间的亮层是 分子，两边暗层是 分子，他把生物膜描述为 的统一结构。
2.流动镶嵌模型的提出：
⑴20世纪60年代以后，很多科学家对罗伯特森的模型提出质疑：如果这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连 、 这样的现象都不好解释。
⑵后来科学家发现膜蛋白并不全是全部 在脂质表面，有的蛋白质是
在脂质双分子层中的。
⑶1970年，科学家用绿色荧光燃料标记鼠细胞表面的蛋白质分子，红色荧光燃料标记人细胞表面的蛋白质分子，来研究细胞融合。此实验表明：细胞膜具有 。
⑷结合前人的研究成果，1972年桑格和尼克森提出了 模型，并为大多数人所接受。
3.生物膜流动镶嵌模型的基本内容：生物膜流动镶嵌模型认为， 构成了膜的基本支架，这个支架不是 的，是轻油般的流体，具有 。蛋白质分子有的 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。大多数蛋白质分子也是可以 的。
4.在细胞膜的外表，有一层细胞膜上的 与 结合形成的糖蛋白，叫做糖被。它有重要的功能。如：消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有 作用；糖被与细胞表面的 有密切关系。除糖蛋白外，细胞表面还有 。
重难热点归纳
*生物膜的分子结构模型有多种，较为流行的如“流动镶嵌模型”
2、生物膜分子结构的基本特点是：
（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作多种形式的移动。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
（4）蛋白质极性：多肽链的极性区突向膜表面，非极性部分埋在脂双层内部。故蛋白质分子既和水溶性也和脂溶性分子具有亲和性。
3、流动镶嵌模型的基本内容
结构特点：
(1)磷脂双分子层：构成膜的基本支架
（其中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）
(2)蛋白质分子：在膜表面，或部分或全部镶嵌在磷脂双分子层
糖被（少量）：细胞膜外表
功能特性：
(3)脂分子是可以运动的，具有流动性；
(4)膜的蛋白质分子也是可以运动的。（也体现膜的流动性）
(5)细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合
形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）
4.为什么说细胞膜是选择透过性膜？
水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。细胞对物质的吸收是有选择的。
结论：细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜
【经典例题剖析】
例题1 变形虫可以吞噬整个细菌，这一事实说明（ ）。
A、细胞膜具有选择透过性； B、细胞膜具有全透性；
C、细胞膜具有一定的流动性； D、细胞膜具有保护作用。
例题2(2004年湖北模拟题)苋菜的细胞液中有一些红色的物质，无论用清水怎么洗，清水仍不见红色物质，但若把苋菜放入沸水中一烫，水立刻变成红色。这个现象是因为
A.沸水使细胞膜失去选择透过性 B.在清水中细胞膜没有选择透过性
C.沸水中色素分解成小分子物质 D.在清水中没有物质出入
巩固练习
1、下列哪一种膜结构能通过生物大分子
A 细胞膜 B 核膜 C 线粒体膜 C 叶绿体膜
2、一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是
A 5 B 6 C 7 D 8
3、下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是
A 维生素D和性激素 B 水和尿素 C 氨基酸和葡萄糖 D 酶和胰岛素
4、生物膜上的蛋白质通常与多糖结合成糖蛋白。在细胞生命活动中，糖蛋白在细胞的识别以及细胞内外的信息传导中有重要的功能。下列生物结构中，糖蛋白含量可能最多的是
A.类囊体的膜 B.线粒体的膜 C.细胞膜 D.内质网膜
5、结合表中数据，指出下列叙述错误的是
成分线粒体膜 蛋白质（质量分数／％） 脂类（质量分数／％）
外膜 52 48
内膜 76 24
A.内膜含有许多与有氧呼吸有关的酶 B.内膜比外膜具有更多的功能
C.内膜、外膜的化学组成大致相同 D.内膜表面积大，导致蛋白质含量高
6、下列说法正确的是
A、磷脂分子在细胞膜的功能上起重要作用，所以功能复杂，磷脂分子种类和数目就多
B、磷脂分子在细胞膜的功能上起重要作用，所以功能复杂，磷脂分子种类和数目就要一样
C、蛋白质分子在细胞膜的功能上起重要作用，所以功能复杂，蛋白质分子种类和数目就多
D、蛋白质分子在细胞膜的功能上起重要作用，所以功能复杂，蛋白质分子种类和数目就一样
7、血液中的氧气进入肌肉细胞的线粒体进行有氧呼吸，至少要经过的膜和磷脂层的数目是
A、3、6、 B、3、3 C、2、4 D、2、2
8、大分子蛋白质能够通过的结构是
A、线粒体膜和叶绿体膜 B、细胞膜和液泡膜 C、选择透过性膜 D、细胞壁和核孔
9、科学家将哺乳动物或人的成熟红细胞放进蒸馏水中，造成红细胞破裂出现溶血现象，再将溶出细胞外的物质冲洗掉，剩下的结构在生物学上称为“血影”，那么，血影的主要成分有。
A．无机盐、蛋白质 B．蛋白质、糖类 C．脂肪、蛋白质 D．脂质、蛋白质
10、一般在光学显微镜下看不到植物细胞的细胞膜，而在下列的哪种情况下，可以看到细胞膜
A．细胞进行分裂时 B．发生质壁分离时
C．显微镜视野调亮时 D．细胞吸收水和离子时
11、科学家将细胞膜中的磷脂成分提取出来，并将它在“空气－水”界面上铺成单分子层，发现这个单分子层的表面积相当于原细胞膜表面积的两倍。这说明磷脂分子在细胞膜上的分布状况是 A．单层排列 B．均匀稀疏排列 C．双层排列 D．均匀紧密排列
12、下列有关细胞膜性质的说法中，错误的是
A．具有流动性和选择透过性 B．蛋白质均匀分布于磷脂双分子层上
C．脂类小分子易于自由扩散通过 D．磷脂双分子层内外表面都亲水
13、下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？
A．细胞膜是选择透过性膜 B．细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成
C．细胞膜的分子结构具有流动性 D．有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动
14、（多选题）以下关于细胞膜的论述中，正确的是
A、 磷脂分子排列成双分子层 B、膜两侧物质分子排列不对称C、球形蛋白质分子覆盖或镶嵌在磷脂双分子层中D、组成膜的物质的运动使其具有一定的流动性
15．（09浙江）对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表现的某一区域，该区域荧光淬灭（消失）。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。
上述实验不能说明的是
A．细胞膜具有流动性
B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合
C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率
二、非选择题
1、下面材料显示了研究人员对细胞成分及结构的研究情况，
请据材料分析：
材料一 研究人员将哺乳动物(或人)的红细胞低渗处理，造成溶血现象，使血红蛋白和无机盐等溶出细胞外，剩下“空壳”(称为血影)，并对其进行化学成分分析。通过血影研究以及其他方法，测得多种膜的化学成分，如表：
蛋白质(％) 脂类(主要是磷脂)(％) 糖类(％)
人红细胞膜 49 43 8
小鼠肝细胞膜 44 52 4
变形虫膜 54 42 4
线粒体内膜 76 24 0
菠菜叶绿体片层膜 70 30 0
(1)从以上处理可推知血影即为纯 材料，可用于研究。
(2)以上数据显示，构成细胞膜的化学成分主要是 ，构成细胞膜与细胞内膜(构成细胞器膜)的化学物质的种类有一些差异，这些差异有可能造成两者 上的差异。
材料二 用丙酮从细胞膜中提取脂质(主要是磷脂)，然后将提取的脂质放在一个特制的水槽中，将其制成单分子层，并测量其表面积，将测量结果与红细胞表面积比较，发现前者是后者的两倍。
右图是磷脂分子的模式图，一个磷脂分子是由一个亲水的极性头部和疏水性尾部构成。
(3)根据材料二所给信息可以推测，细胞膜中的磷脂分子是
以 形式排列的，根据细胞膜内外的水溶液环境和磷脂分子的特性，请推测磷脂分子在细胞膜中的排列形式(参照磷脂分子模式图)并绘简单示意图。
材料三 研究人员用红色荧光标记人细胞膜的抗体(蛋白质)，用绿色荧光标记小鼠细胞膜上的抗体，然后将二者融合。开始时一半是绿色，一半是红色。在37℃下40分钟后发现两种荧光呈均匀分布。
(4)该实验说明 。
综合以上实验及其他实验，科学家提出了细胞膜的“流动镶嵌模型”。
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
一、选择题
1B2A 3 D4C5D 6C 7 A8D9D 10B11C12B13A 14 ABD 15、C
二、非选择题
1、 (1)细胞膜
(2)脂质(或磷脂)和蛋白质；功能
(3)双分子层；
(4)构成细胞膜的蛋白质分子是可以运动的，磷脂双分子层也具有一定的流动性(或细胞膜的流动性)
物
质
种
类
膜
的
类
别
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