2016年高中生物必修一教师用书4.2生物膜的流动镶嵌模型

一、对生物膜结构的探索历程
时间(人物) 实验依据 结论或假说
19世纪末 欧文顿 对植物细胞进行通透性实验，发
现脂质更容易通过细胞膜
膜是由脂质组成

20世纪初 对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析 膜的主要成分是脂质和蛋白质
1925年荷 兰科学家 从红细胞中提取的脂质铺成单分子层。其面积是红细胞表面积的2倍 膜中的脂质分子必然排列为连续
的两层

1959年罗伯 特森 电子显微镜下看到细胞膜清晰的
暗—亮—暗三层结构

所有的生物膜都由蛋白质—脂质

—蛋白质三层结构构成，是静态
的结构

1970年 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 细胞膜具有流动性
1972年桑格 和尼克森 新的观察实验证据 提出为大多数人所接受的流动镶
嵌模型
二、流动镶嵌模型的基本内容
1．结构模型

(1)图中a 名称：磷脂双分子层地位：细胞膜的基本支架特点：具有流动性
(2)图中b 名称：蛋白质分子位置镶在磷脂双分子层的表面部分或全部嵌入磷脂双分子层中贯穿于整个磷脂双分子层特点：大多数蛋白质分子是可以运动的
(3)图中c 名称：糖蛋白，又叫糖被位置：细胞膜的外表面作用：保护、润滑和细胞识别等
2．结构特点：具有一定的流动性。

一、细胞膜的物质组成及其结构的探索
1．仔细观察教材P66[思考与讨论]中磷脂分子图示，思考并讨论下列问题：
(1)磷脂分子含有哪些元素？
提示：C、H、O、N、P。
(2)磷脂分子具有怎样的结构特点？
提示：磷脂分子是由磷酸组成的亲水的“头”部和甘油、脂肪酸组成的疏水的“尾”部所构
成。
(3)依据磷脂分子的结构特点，运用相关的化学知识，讨论并解释为什么磷脂在空气——水界
面上铺展成单分子层？
提示：因为磷脂分子的“头”部亲水，所以在空气－水界面上是“头部”向下与水接触，尾
部则朝向空气一面。
2．判断正误
(1)膜的成分中只有脂质和蛋白质。(×)
(2)从所有动物的成熟红细胞中提取脂质，在空气－水界面上铺成单分子层，其面积都是红细
胞表面积的2倍。(×)
二、细胞膜的流动镶嵌模型
1．模型构建探索
(1)观察教材P66图4－4，分析1959年罗伯特森在电镜下观察到的“暗－亮－暗”三层结构分
别是指什么物质？ 提出了怎样的生物膜模型？
提示：两边的暗层是蛋白质分子，中间的亮层是脂质分子。罗伯特森提出：所有生物膜都由
蛋白质－脂质－蛋白质三层构成的静态结构。
(2)观察教材P67图4－5，分析人、鼠细胞融合实验中两种颜色的荧光均匀分布的直接原因是
什么？
提示：被标记荧光的蛋白质分子的运动。
2．判断正误
(1)组成生物膜的蛋白质全部都平铺在脂质表面上。(×)
(2)细胞膜内外表面上都有糖蛋白分布。(×)
(3)细胞膜上的糖蛋白，具有保护、润滑和细胞识别作用。(√)
(4)细胞膜的流动性是指组成细胞膜的蛋白质分子和脂质分子可脱离细胞膜结构随意运动。(×
)
(5)细胞膜选择透过性的物质基础是细胞膜上的蛋白质。(√)

一、流动镶嵌模型的内容
1．磷脂双分子层构成膜的基本支架，亲水的“头部”排在外侧，疏水的“尾部”排在内侧，
这个支架不是静止的，而是流动的。
2．蛋白质分子分布在磷脂双分子层的表面或镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中。
3．糖类与某些蛋白质结合形成糖被，有识别、保护、润滑、免疫等作用。
二、结构上具有一定的流动性
1．含义：构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都不是静止的，而是可以运动的。
2．表现：变形虫的变形运动、细胞的融合、胞吐等。
三、功能上具有选择透过性
1．含
义：水分子可以自由通过磷脂双分子层，细胞需要的离子和小分子可以通过，而其他的离子、小
分子和大分子则不能通过。如图：

2．原因
(1)某些离子和分子不能透过细胞膜的磷脂双分子层。
(2)与细胞膜上载体蛋白的专一性有关，如图中物质A、B有相应的载体蛋白，而物质C没有相
应的载体蛋白。
四、流动性和选择透过性的关系
1．区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。
2．联系：流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性。
[特别提醒]
半透膜、选择透过性膜及生物膜

概念范畴 特点
半透膜 物理学上 的概念 物质能否通过半透膜取决于半透膜孔隙直径的大小
选择透 过性膜 生理学上
的概念

具有生物活性，即使是小分子，只要不是细胞选择

吸收的，也不能通过。选择透过性膜可以看成是功
能完善的一类半透膜

生物膜
活的生物膜属于选择透过性膜。当细胞死亡时，细胞膜等生物膜的选择透
过性就变为全透性

[例1]
科学家在实验中发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，
也会被蛋白酶分解，这些事实说明了组成细胞膜的物质中有( )
A．糖类和脂质 B．糖类和蛋白质
C．蛋白质和脂质 D．蛋白质和核酸
[解析] 根据“相似相溶”原理以及酶具有专一性的特性，可以得知细胞膜中含有脂质和蛋
白质。
[答案] C
[例2] 如图表示细胞膜的亚显微结构模式图，请据图回答：

(1)图中[B]________的基本组成单位是________。构成细胞膜基本支架的结构是[ ]________
。
(2)与细胞膜的识别功能有关的结构是[ ]________。
(3)吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有______性。这是因为__________。
(4)不同细胞细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的什么结构？
________________(填写标号)。
(5)细胞膜的外侧是_________(选填“M”或“N”)侧，判断的依据是______________。
(6)细胞膜的这种结构模型被称为______________________________________。
[研析] 本题以细胞膜的亚显微结构模式图为载体，考查细胞膜的结构及特性，具体分析如
下：
[审]——关键信息
信息①：细胞膜的亚显微结构模式图显示，细胞膜的基本支架是磷脂双分子
层(图中D所示)，蛋白质分子覆盖、镶嵌或贯穿于磷脂双分子层中。
信息②：糖链和蛋白质结合形成糖蛋白，与细胞识别、细胞间信息交流有关。
信息③：M侧具有糖链(图中A所示)，可以判断M侧为细胞膜外侧。
[联]——联系基础
设问(1)可联系：细胞膜的基本支架为磷脂双分子层，蛋白质分子的基本组
成单位是氨基酸。
设问(2)、(5)可联系：糖蛋白与细胞识别、细胞间信息交流密切相关，
并可依据具有糖链的一侧判断出M侧为细胞膜外侧。
设问(3)、(4)、(6)可联系：流动镶嵌模型的内容及细胞膜的结构特点是具有一
定的流动性。

[答]——解题规范
设问(1)：构成细胞膜基本支架的结构是“[D]磷脂双分子层”而不能答成“[C]磷脂分
子”。
设问(2)：答成“糖被”也得分。
设问(3)：答成“选择透过性”错误，不得分。
设问(4)：注意要填写符号“B”，答“蛋白质”不得分。
设问(6)：注意不要错答成“细胞膜的亚显微结构模型”。
[答案] (1)蛋白质 氨基酸 [D]磷脂双分子层 (2)[E]糖蛋白 (3)流动
组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都不是静止不动的，而是可以运动的 (4)B (5)M
M侧有多糖与蛋白质结合形成的糖蛋白，糖蛋白位于细胞膜外侧 (6)流动镶嵌模型

细胞膜内外侧的判断
(1)判断依据：糖蛋白的分布情况。
(2)判断方法：

糖蛋白存在的一侧——细胞膜的外侧没有糖蛋白的一侧——细胞膜的内侧
[课堂归纳]
[网络构建]

填充：①基本支架 ②嵌入 ③贯穿 ④糖蛋白 ⑤流动性 ⑥选择透过性
[关键语句]
1．脂溶性物质能优先通过细胞膜，说明细胞膜中含有脂质。
2．流动镶嵌模型认为：磷脂双分子层构成膜的基本支架，蛋白质分子覆盖、镶嵌或贯穿于磷
脂双分子层中。
3．细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特性是具有选择透过性。
4．糖蛋白只分布于细胞膜的外表面，与细胞识别作用