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1、细胞膜的成分和分子结构模型中养成探究能力的实例探究能力包括提出问题的能力、提出假设的能力、设计方案验证假设的能力、对实验结果的收集能力、信息的处理和分析能力、概括结论的能力、以及与伙伴合作和交流的能力等等。下面以细胞膜的成分和分子结构模型为例，和同学们谈谈一些落实探究能力的切入点：1选择材料，消除无关变量为什么哺乳动物的成熟的红细胞是获得细胞膜的理想材料？ 【相关材料】将红细胞低渗处理后，造成红细胞破裂发生溶血现象，再将溶出细胞外的物质冲洗掉，剩下的结构就是较纯净的细胞膜，在生物学上称为“血影”。2发现问题，提出假设211925年，Gorter Grendel用丙酮提取了红细胞细胞膜的磷脂，并
2、将它在空气水的界面展开后形成一个单分子层，发现这片油脂层的面积相当于原来红细胞膜表面积的2倍，由此可以得出什么结论？ 细胞膜上的磷脂双分子又是怎样排列的呢？提出假设 。（注：提供三种供选的范围）22葡萄糖不能通过人工的无蛋白质的磷脂双分子层膜，但细胞可以吸收葡萄糖的事实，为什么？ 提出你的假设 。3分析结果，得出结论1895年，科学家欧文顿用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂溶性物质极易通过细胞膜，并且细胞膜很容易被脂溶性物质所溶解。你认为，这一事实说明细胞膜的组成成分中应有 。科学研究发现：电镜下的细胞膜有“暗亮暗”的结构（“亮”处代表电子密度低，“暗”处代表电子密度高）
3、。将细胞膜样品经冰冻断裂处理后，细胞膜会从双层磷脂分子中央断开了，这样就可以在电镜下清楚的看到细胞膜上蛋白质分子和磷脂分子的外观形态，这种技术叫冰冻蚀刻技术。冰冻蚀刻技术证明：脂双层中分布有蛋白质颗粒。由此可知，细胞膜上的磷脂分子和蛋白质分子的位置关系怎样？ 4问题拓展，探究运用背景知识：磷脂分子的头部亲水，尾部疏水（图-1）如果把一滴油滴在水面上，形成“油水”界面， “油水”界面上磷脂分子的排列是什么样的呢？（结果如图-2）细胞膜上的磷脂分子应该怎么排列呢？如果把一滴油滴在水面上，再高速振荡，形成油水乳液，油水乳液中磷脂小滴的结构又会是什么样的呢？（结果如图-3）材料分析探究-1探究-2推导
4、结论 提出问题1925年，高特和戈来格尔用丙酮提取出红细胞膜上的磷脂，并将它在空气和水的界面上铺成单分子层，发现这个单分子层的面积相当于原来红细胞表面积的2倍。据此，学生得出了细胞膜是由连续的两层磷脂分子组成的推论。下列是某生物兴趣小组的一个问题探究实例：亲水疏水图-1：磷脂分子结构模式图图-2：油水界面上磷脂分子的排列图图-3：高速震荡成油水乳液，乳液小滴中磷脂分子排列图图-4：细胞膜磷脂分子分布图（1）图-3中A的主要成分是水还是油？ （2）请根据探究-1和探究-2的结果推导细胞膜上磷脂分子的排布情况，在图-4中绘出其简图（片段）。（3）根据图-4所示结果，科学家利用纯磷脂制成“脂质体”，
5、作为细胞模型。将“脂质体”放置于清水中，一段时间后发现，“脂质体”的形态、体积都没有变化。这一事实表明： 。进一步根据细胞膜的化学成分分析推测，水分子的跨膜运输不是真正的自由扩散，它最可能与膜上的蛋白质有关。彼德阿格雷从人红细胞及肾小管细胞的膜中分离出一种分子量为28道尔顿的膜蛋白CHIP28，并证明它是一种“水通道蛋白”。请你完成实验设计方案证明CHIP28确实与水分子运输有关，并预期实验结果。实验步骤：第一步：取两个烧杯，盛有等量的蒸馏水，作上标记A、B。第二步：制作两种人造细胞膜，一种 ，记作甲，一种 ，记作乙。第三步：将这两种人造细胞膜分别做成脂质体，然后把甲膜制成的脂质体放在A烧杯中
6、，把乙膜制成的脂质体放在B烧杯中。第四步：观察 。预期结果： 。5综合训练，探究应用51用丙酮从口腔上皮细胞中提取脂质，在空气水界面上铺成单分子层，测得单分子层面积为S1，设细胞膜表面积为S2，S1与S2关系最恰当的是（）AS1=2S2BS12S2CS12S2DS2S12S252阅读有关生物膜结构探索历程的材料，回答相关问题。资料1：l 89 5年Overton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。资料2：20世纪初，科学家们第一次将细胞膜从某种细胞中分离出来，化学分析表明，它们的主要成分是磷脂和蛋白质。资料3：1925年荷兰科学家用
7、丙酮从某种细胞中提取脂质，在空气一水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为细胞表面积的2倍。资料4：1 9世纪30年代初，科学家通过实验发现细胞膜不可能是单纯磷脂分子构成，再通过实验进一步发现可能还有蛋白质，于是提出在磷脂双分子层内外两侧都有蛋白质分子覆盖的假说。资料5：l 959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的“暗一亮一暗”的三层结构。按照“三明治”模型，科学家经过计算认为生物膜至少厚约1.520nm。但电镜照片中，实际测得细胞膜的厚度约为7-10nm。资料6：1 970年，科学家用荧光标记的小鼠细胞和人细胞等做了一系列相关融合实验。（1）仅通过对资料l的分析，你能对膜结构提出什么
8、样的假设?（2）资料2、3中要获得纯净细胞膜，最好选择哺乳动物的哪一类细胞? 试简述理由。（3）从资料3的实验结果可以得出什么结论?（4）资料4、5中，通过比较分析生物膜的计算厚度和实测厚度，科学家对膜结构模型提出了什么样的假说?（5）资料6中，科学家最早是用红色荧光染料标记人细胞的膜蛋白，用绿色荧光染料标记小鼠细胞的膜蛋白，进行融合实验。刚融合时，融合细胞一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37下经过40min，两种颜色的荧光均匀分布，这一实验现象表明_.（6）1972年，桑格和尼克森综合以上实验，并在新的观察和实验证据基础上，提出了为大多数人所接受的_模型。参考答案1除细胞膜外无其他的膜结
9、构存在。21细胞膜上的磷脂分子在呈双分子层排列细胞膜上的磷脂双分子是亲水基团在两侧、疏水基团在内侧22细胞膜的结构与人工脂质膜有别，还有蛋白质分子。葡萄糖的跨膜运输与膜蛋白有关。3脂质在细胞膜的中间，是磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架。在磷脂双分子层的外侧和内侧，有许多球形的蛋白质分子，它们以不同的深度镶嵌或者贯穿在磷脂双分子层中，或者覆盖在磷脂双分子层的表面。4（1）水（2）见图（两层磷脂分子层的亲水性头部分别位于细胞膜的内外两侧，疏水性尾部位于细胞膜的中间）（3）水分子不能通过纯粹的磷脂双分子层添加CHIP28不添加CHIP28实时观察A、B烧杯中“脂质体”的形态、体积变化预期结果：A烧杯中的“脂质体”吸收了很多水而膨胀，B中则没有变化。51B52(1)膜是由脂质组成的(或膜含有脂质)(2)成熟的红细胞。因为哺乳动物的成熟红细胞没有细胞器膜和核膜(或其他膜结构)。(3)膜中的脂质分子必然排列为连续的两层(或膜含有双层脂质分子或脂质分子在膜上呈两层排列)(4)细胞膜上的蛋白质应该镶嵌(或不是覆盖)在磷脂双分子层中。(5)组成细胞膜的蛋白质分子是可以流动的(或膜有流动性)(6)流动镶嵌
