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1、高中生物新课程标准必修1（分子与细胞）,第4章 细胞的物质输入和输出,第2节 生物膜的流动镶嵌模型,宜城市第一中学 生物学科组 杜飞,1.细胞膜的功能有哪些？2.细胞膜具有弹性吗？,问题探讨,用结构跟功能相适应的观点分析，用哪种材料做细胞膜更适于体现细胞膜的功能？,细胞膜具有：1.屏障分隔作用2.选择透过性3.弹性,弹力布能完全表现细胞膜的功能吗？,一、对生物膜结构的探索历程,材料一 、时间：19世纪末 人物：欧文顿 实验：用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验,发现问题：,提出假说:,细胞膜对不同物质的通透性不同,膜是由脂质组成的,思考与讨论:最初认识到生物膜是由脂质组成的，是
2、通过对实验现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？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？,材料二、 20世纪初，科学家对哺乳动物红细胞的细胞膜进行了化学分析,成果：确定细胞膜的主要成分的确是脂质和蛋白质。,提出假说,观察和实验证据,观察和实验依据,推理和想象,验证和完善,实验证据,得出结论,活动主题一：利用你小组的知识推理和想象，提出许多磷脂分子在空气和水界面上单分子排布的假说，并用画图来表达。,活动主题二：利用你小组的知识推理和想象，提出许多磷脂分子在空气和水界面上单分子排布后被搅动,在水溶液中形成的相对稳定排布假说，并用画图来表达。,脂质和蛋白质是怎样形成生物膜
3、的呢？,磷脂是组成细胞的主要脂质，是一种由甘油、脂肪酸、和磷酸等所组成的分子。它有一个亲水磷酸“头”部，和一个疏水的脂肪酸的“尾”部。,亲水“头部”,疏水“尾部”,小资料,搅动后,水溶液中,形成球状的微团,双层脂分子的球形脂质体,空气和水界面上,单分子排布,表面积为1,表面积为2,提出假说:膜中脂质分子排列为连续两层,实验证据,材料三、时间：1925年 人物：两位荷兰科学家Gorter和Grendel实验：用丙酮从红细胞中抽提出脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的两倍。结论：脂质分子必然排列为连续的两层,GORTER,脂单分子层=2,材料四、 20世纪50年
4、代电子显微镜诞生。在电子显微镜下观察蛋白质显得灰暗，磷脂分子显得光亮。1959年罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构。,蛋白质位于脂双层的什么位置呢？,提出假说:,生物膜是由“蛋白质脂质蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构,单位膜模型,变形虫的变形运动,单位膜模型无法解释的现象,提出假说：细胞膜具有流动性,37下40min后出现了什么现象？说明什么？,膜上的蛋白质分子是可以运动的,材料五、 时间：1970年 人物：弗雷(Frye)和埃迪登(Edidin) 实验：将人和鼠的细胞膜表面的蛋白质用不同荧光标记后，让两种细胞融合。,实验证据,侧向扩散运动；旋转运动；摆动运动,小资料,磷脂
5、分子的运动,结论：细胞膜具有流动性,冰冻蚀刻(冰冻断裂)。标本用干冰等冰冻后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。,材料六、,蛋白质镶、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中。,蛋白质在膜中的分布是不对称的,新技术带来新模型,在新的观察和实验证据的基础上，1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型流动镶嵌模型，为多数人所接受。,流动镶嵌模型,对生物膜结构的探索历程:,欧文顿：从研究生物膜的功能入手,提出：生物膜是由脂质组成的,欧文顿的假说是否正确？细胞膜中 除含有脂质外还有没有其他成分？,化学分析：膜的主要成分是脂质和蛋白质,探究成分,探究磷脂在生物膜中的分布,探究
6、蛋白质在生物膜中的分布,探究结构,进一步探究生物膜的结构特点,单位膜结构模型,生物膜的流动镶嵌模型,二.流动镶嵌模型的具体内容：,1、生物膜的组成：,2、生物膜的基本骨架：,3、蛋白质分子存在形态：,4、生物膜的结构特点：,主要由蛋白质和脂质组成,磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）。,有镶在表面、嵌入、贯穿三种。外侧有的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。体现了生物膜的不对称性。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）,一定的流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）,5、生物膜的功能特点：,具有选择透过性,生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺呢？,？,？,？,2003年度
7、诺贝尔化学奖授予两名研究细胞膜的美国科学家阿格雷和麦金农。以表彰他们在细胞膜物质运输的通道方面所做的贡献。,不断完善和发展的流动镶嵌模型,新篇章：人类对自然界的认识永无止境，对膜的研究将更加细致入微,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
8、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:,同学们 再见,据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（ ）A 细胞膜具有一定流动性B 细胞膜是选择透过性C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子,第一关,A,不要灰心，再来一次！,C,D,B,不要灰心，再来一次！,不要灰心，再来一次！,恭喜你，答对了！再接再厉！,知识闯关,变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（ ）A 保护作用 B 一定的流动性C 主动运输
9、 D 选择透过性,第二关,A,不要灰心，再来一次！,B,D,C,不要灰心，再来一次！,不要灰心，再来一次！,恭喜你，答对了！再接再厉！,细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是（ ）A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸,第三关,B,不要灰心，再来一次！,A,D,C,不要灰心，再来一次！,不要灰心，再来一次！,恭喜你，答对了！再接再厉！,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）在细胞融合实验中，一种抗体只能与相应的抗原结合，说 明了这类物质在分子结构上具有_性。,蛋白质,流动性,特异,材料七、1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了流动镶嵌模型。,
