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1、第二节生物膜的流动镶嵌模型问题探讨 1.提示：三种材料比较，弹力布更能体 现细胞膜的柔变性和一定的通透性，相 对好一些。当然，这几种材料的特点与 真实的细胞膜之间还有不小的差距。 2.提示：有条件的话，使用微孔塑胶或 利用激光给气球打上微孔都可以作为模 型的细胞膜。使用透析袋也可以。如果 制作临时使用的模型，利用猪或其他动 物的膀胱做细胞膜是更加理想的材料。科幻之旅如果有“时光机器”，将此刻的你 送回19世纪，你会从哪几个方面去 研究细胞膜的结构?细胞膜的组成成分是什么呢？一、对生物膜结构的探索历程:时间：19世纪末（1895年）实验：欧文顿(E.Overton)用500多种化学物质对植物细胞
2、的 通透性进行上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是 不一样的：可以溶于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容 易通过细胞膜。提出假说：提出假说：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细胞膜细胞膜膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的时间：20世纪初实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离 出来，然后进行化学分析。化学分析表明：膜的主要成分是 脂质和蛋白质组成膜的脂质中磷脂含量最多磷脂是一种由甘油，磷酸和脂肪酸所组成的分子 ；磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏 水的。亲水头部疏水尾部脂质和蛋白质是怎样有机结 合构成膜的呢？时间：1925年 实验：两位荷兰科学家用丙酮（一种
3、有 机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞 膜中提取脂质，在空气水界面上铺展 成单分子层，测得单分子层的面积恰好 为红细胞表面积的两倍。 时间：1925年 实验：两位荷兰科学家用丙酮（一种有 机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞 膜中提取脂质，在空气水界面上铺展 成单分子层，测得单分子层的面积恰好 为红细胞表面积的两倍。 得出结论： 细胞膜中的脂质分子排列为连 续的两层连续两 层排列 思考与讨论1 1.最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是 通过对现象的推理分析得出的。 2.有必要。仅靠推理得出的结论不一定准 确，还应通过科学实验进行检验和修正。 3.提示：因为磷脂分子的“头部”亲水，所 以在水空气界面
4、上磷脂分子是“头部”向 下与水面接触，尾部则朝向空气一面。科 学家因测得单分子层的面积恰为红细胞表 面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为 连续的两层这一结论。蛋白质位于脂双分 子层的什么位置呢？1959年，罗伯特森利用电镜，获得了清晰的 细胞膜照片，显示暗明暗的三层结构。提出静止模型的观点蛋白质脂质蛋白质（单位膜）“蛋白质 脂质蛋白 质”三明治 模型静态“蛋白质-脂质-蛋白质” 三层结构是否能体现膜的功能 呢?白细胞吞噬病菌变形虫的变形运动变形虫在吞噬草履虫蛋白质镶在、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镶嵌入贯穿标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温 后暴露断裂面。嵌入
5、活动主题：利用你的知识推理和想象，膜的 蛋白质在磷脂双分子层中的排布，并用画圈 来表示。有的镶在表面有的贯穿有的全部嵌入有的部分嵌入诱导融合人细胞鼠细胞荧光标记 蛋白质40分钟后370C实验结论:细胞膜具有流动性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。思考与讨论2 1.提示：在建立生物膜模型的过程中 ，实验技术的进步起到了关键性的推 动作用。如电子显微镜的诞生使人们 终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术 和扫描电子显微镜技术使人们认识到 膜的内外两侧并不对称；荧光标记小 鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了 膜的流动性等。没有这些技术的支持 ，人类的认识便不能发展
6、。 2.提示：在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相 适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、 再认识；使人类一步步接近生物膜结构的真相。例如 ，不同生物膜的功能是有差异的。在生命系统中，一 般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，而早期的 生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，这显然与 不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。还有， 不同膜的厚度也不完全一样。由此促进学者们重新研 究脂质和蛋白质相互作用的问题。一些学者使用了更 加先进的技术，运用红外光谱等技术证明，膜蛋白主 要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，脂双层中 分布有蛋白质颗粒，这样又发展了生物膜模型。生物 膜中存在不同种类的
7、蛋白质，以及蛋白质在生物膜中 的不同分布情况，恰能较好地解释不同结构的生物膜 具有不同的生理功能。一、对生物膜结构的探索历程1.19世纪末，欧文顿提出：膜是由 组成的2.20世纪初，科学家的化学分 析结果表明：膜主要由 和 组 成。4.1959罗伯特森提出：生物膜都由 三层结构组织的5.1970年，荧光标记小鼠细胞 和人细胞融合实验指出：细胞膜具有 性 6.1972年桑格和尼克森提出：生物膜的 模型3.1925年，两位荷兰科学家提出： 脂质分子必然排列为 脂质蛋白质 (连续的两层)蛋白质脂质蛋白质流动流动镶嵌脂质二、流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容：1、磷脂双分子层构成膜的基本支架
8、。（其 中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水 性的尾部朝向内侧）2、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表 面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中 ，有的贯穿整个磷脂双分子层。（体现了 膜结构内外的不对称性）镶嵌入贯穿3、磷脂分子是可以运动的，具有流动性4、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。 （也体现了膜的流动性）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）糖蛋 白概念图生物膜结构特点功能特点结构组成结构探究历程决定流动性选择透过性磷脂双分子层蛋白质分子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
9、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 课堂练习:4、下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞 的是A、葡萄糖 B、蛋白质 C、甘油 D、无机盐离子 5、对细胞膜的选择透过性起作用的主要 物质是（ ） A、水 B、糖类 C、蛋白质 D、脂质C 6、生物大分子能通过下列哪几种结构（ ） （多选题） A、细胞壁 B、核膜 C、线粒体膜 D、叶绿体膜AB如图所示为细胞膜的亚显微结构，请据图回答下列 问题：（1）从化学成分上看，图中的是 ， 是 ， 是 。 构成了细胞膜的基本支架。（2）据图分析，哪一侧为细胞膜的外侧： 。判断的依据是 。（3）细胞膜的结构特点 ，这种 特点表现为图中的 和 大都可以 。（4）细胞膜的功能特性是 ，这种特性的生理意义是。糖蛋白 磷脂双分子层膜蛋白 磷脂双分子层 a侧具有流动性 控制物质进出细胞选择透过性运动a侧b侧细胞膜外侧有糖蛋白(白细胞吞噬病毒的过程)
