高中生物必修一生物膜流动镶嵌模型人教版

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1、第第2 2节节 生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型 根据细胞膜的特性，分析以下三种材 料，哪种更适合做细胞膜： 塑料袋、普通布、弹力布 问题探讨： 选择依据 : 系统的边界 薄 选择透过性 伸缩性 一、对生物膜结构的探索历程 时间时间：1919世纪末世纪末 18951895年年 人物人物：欧文顿（：欧文顿（E.OvertonE.Overton） 实验实验：用：用500500多种物质对植物细胞进行上万次的通多种物质对植物细胞进行上万次的通 透性实验透性实验, ,发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的： 凡可以溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易通

2、过凡可以溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易通过 细胞膜进入细胞。细胞膜进入细胞。 实验一实验一 不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质 提出假说：提出假说：膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的。 细胞膜细胞膜 2. 2.在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行 提取、分离和鉴定吗？提取、分离和鉴定吗？ 有必要，通过鉴定能更准确地说明问题有必要，通过鉴定能更准确地说明问题 3. 3.那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离 和鉴定呢？和鉴定呢？ 当时的技术不能实现当时的技术不能

3、实现 1.1.最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对 现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？ 从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。 实验:采用哺乳动物的红细胞,经过特殊处理使细 胞发生溶血现象,一些物质溶出,再将溶出细胞外 的物质洗掉,即可得到纯净的细胞膜(又称血影). 化学分析表明：膜的成分主要是脂质和蛋白质 。 时间：20世纪初 实验二 红细胞的细胞膜红细胞的细胞膜 磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分 子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏 水

4、的。 时间时间：19251925年年 人物人物：荷兰科学家：荷兰科学家GorterGorter和和GrendelGrendel 实验实验：用丙酮：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气从人的红细胞中提取脂质，在空气水水 界面上铺成界面上铺成单层分子单层分子。发现展开层后的脂单层面。发现展开层后的脂单层面积是红积是红 细胞的表面积的细胞的表面积的2 2倍倍 提出假说提出假说： 实验三实验三 细胞膜中的磷脂是双层的细胞膜中的磷脂是双层的 磷脂分子可以在空气和水 的界面上展开为一层 水空气界面 连 续 两 层 排 列 时间时间：19591959年年 人物人物：罗伯特森（：罗伯特森（J.D.Robert

5、senJ.D.Robertsen） 实验实验：在电镜下看到细胞膜清晰的：在电镜下看到细胞膜清晰的暗暗亮亮暗暗的三层的三层 结构。结构。 实验四实验四 “蛋白质脂质蛋白质” 三明治模型 提出假说提出假说：生物膜是由：生物膜是由“ “蛋白质 蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质 ” ”的的三层三层结构构成的静态统一结构结构构成的静态统一结构 把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与 膜功能的多样性相矛盾膜功能的多样性相矛盾. . “ “蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质” ”三明治结构模型有三明治结构模型有 什么不足？什么不足？ 思考？ 冰冻蚀刻电子显微法：标本用干冰等冰冻

6、。后 用冷刀断开，升温后暴露断裂面。 蛋白质镶在、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。 蛋白质在膜中的分布是不对称的 时间时间：19701970年年 人物人物：费雷和埃迪登等等 实验实验：将人和鼠的细胞表面膜蛋白分别用不同的荧光将人和鼠的细胞表面膜蛋白分别用不同的荧光 标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、 另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均 匀分布匀分布 提出假说提出假说：细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性 实验五实验五 小鼠细胞和人细胞 融合实验 诱导 融合 人细胞 鼠细胞

7、 荧光标记 蛋白质 40分钟后 370C 实验结论: 细胞膜具有流动性 实验5.人-鼠细胞融合实验(荧光标记法) 举例说明细胞膜具有流动性 变形虫的变形运动 植物细胞的质壁分离 动物细胞吸水膨胀和失水皱缩 变形虫的变形运动 时间：1972年 人物：桑格和 尼克森 提出：流动镶嵌模型 1、细胞膜主要由流动的磷脂双分子层和嵌在其中 的蛋白质组成。还有少量的多糖。 2、磷脂分子以疏水性尾部相对朝向膜的内侧， 亲水性头部朝向膜的外侧，组成生物膜的基本 骨架； 3、蛋白质或镶嵌在脂双层的表面，或嵌插 在其内部，或横跨整个磷脂双分子层，表现 出分布的不对称性。 4、在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的 蛋白

8、质与多糖结合形成的糖蛋白，叫做糖被。 有些多糖与磷脂分子结合形成糖脂 糖蛋白的作用： 1、有保护和润滑作用， 2、还与细胞膜表面的识别有密切关系 （2）膜蛋白的运动性 5、磷脂分子和大多数蛋白质是可以运动 的，体现了膜的流动性 （1）磷脂分子的运动性 流动镶嵌模型的基本内容：流动镶嵌模型的基本内容： 1、膜的组成成分： 主要是磷脂和蛋白质，还有少量的糖类 2 2、膜的基本支架、膜的基本支架: : 磷脂双分子层磷脂双分子层. .（其中磷脂分子（其中磷脂分子 的亲水性头的亲水性头 部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧） 3 3、蛋白质分子的位置、蛋白质分子的位置: :

9、 蛋白质分子有的蛋白质分子有的镶嵌镶嵌在磷脂双分子层表面在磷脂双分子层表面, , 有的部分或全部有的部分或全部嵌入嵌入磷脂双分子层中，有磷脂双分子层中，有 的的横跨横跨整个磷脂双分子层。（体现了膜结整个磷脂双分子层。（体现了膜结 构内外的不对称性）构内外的不对称性） 蛋白质分子的位置蛋白质分子的位置 蛋白质 4、生物膜的结构特点: 流动性.(磷脂分子是可以运动的，具有流动性;大多 数的蛋白质分子也是可以运动的,也体现了流动性 。) 5 5、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质细胞膜外表，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。与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被（糖被

10、与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系） 磷脂分子的运动 侧向扩散运动；旋转运动；摆动运动 伸缩震荡运动；翻转运动；旋转异构 化运动。 1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？ 生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。 2.2.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技 术的进步所起到怎样的作用？术的进步所起到怎样的作用？ 实验技术的进步起到了关键性的推动作用。实验技术的进步起到了关键性的推动作用。 思考 3.分析生物膜模型的建立过程,你受到什么启示 ? （1）、科学研究是要

11、在实验和观察的基础上,通过严 谨的推理和大胆的想像,提出假说,再通过实验进一 步验证假说。 （2）、科学发展是一个长期的过程,涉及到许多科学 家辛勤的工作. （3）、科学研究依赖于科学的进步,科学进步了,就可 以得到更多的数据. （4）、科学家的观点并不全是真理,还必须通过实践 验证;科学学说不是一成不变的,需要不断完善. . 答案: 在建立生物膜模型的过程中，结构与 功能相适应的观点是如何得到体现的？ 举例说明在建立生物膜模型的过程中， 实验技术的进步起什么样的作用？你受何 启示？ 思考与讨论 1919世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 组成组成 的；的；

12、2020世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由 组成；组成； 19591959年罗伯特森提出的年罗伯特森提出的“ “三明治三明治” ”结构模型：所有结构模型：所有 生物膜都由生物膜都由 三层结构；三层结构； 19701970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验， 指出细胞膜具有指出细胞膜具有 ； 19721972年，桑格和年，桑格和 提出了提出了 。 脂质脂质 脂质和脂质和 蛋白质蛋白质 蛋白质脂质蛋白质蛋白质脂质蛋白质 流动性流动性 尼克森尼克森 流动镶嵌模型流动镶嵌模型 小结 对生物膜结构的探索历程对生物膜

13、结构的探索历程 小结 ： 1.生物膜的组成 ： 生物膜是由_和_组成的 。 脂质蛋白质 2.生物膜的流动镶嵌模型 。 生物膜的流动模型认为，_构成了膜的基 本骨架；构成生物膜的磷脂是成_排列的，具 有流动性；大多数蛋白质分子也是可以运动的。 磷脂双分子层 双层 3.糖被的结构及功能 。 糖被是细胞膜的外表，一层由细胞膜上的_ 和_结合形成的糖蛋白，其作用是_、 _等。 蛋白质 糖类细胞识别 免疫反应 3、思考： 流动镶嵌模型与蛋白质脂质蛋白质三层结构模型 有何异同？ 相同点： 都认为组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质。 不同点： 1、流动镶嵌模型认为蛋白质在膜中的分布是不均 匀的。而三层结构模

14、型认为蛋白质均匀分布在脂双 层的两侧 2、流动镶嵌模型强调组成膜的分子是运动的，而 三层结构认为生物膜是静止结构 1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 2人体某些白细胞能进行变形运动、穿出小血管壁，吞噬侵入人 体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的（ ）。 A选择透过性 B保护作用 C流动性 D自由扩散 3一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的面积 增大而厚度变小，其决定因素是细胞膜的（ ）。 A结构特点具有流动性 B选择透过性 C专一性 D具有运输物质的功能 A C A 课堂练习: 4在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物分别标记两种抗 体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上（如下图）。 实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细胞的表面抗原“泾渭分 明”，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就 平均地分布在融合细胞的表面了。请分析回答下面的问题。 （1）细胞融合的实验表明了组成细胞膜的_分子是可 以运动的，由此也证明了细胞膜具有_的特点。 （2