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1、4 -2 生物膜的流动镶嵌模型,人教版高中生物 第一册第四章第二节,长城,海关,（打一细胞结构名称）,外交部,猜一猜,将细胞与外界环境分开,控制物质进出细胞,进行细胞间的信息交流,细胞膜,问题1,细胞膜由哪些成分组成的呢？,一、对生物膜结构的探索历程,时间：1895年 人物：欧文顿（E.Overton） 实验：E.Overton的推测：,不溶于脂质的物质,溶于脂质的物质,细胞膜,资料1,细胞膜的通透性实验,提出假说,膜的成分的初步阐明，最初是先根据实验现象提出假说，而不是通过实验现象直接证实的。 假说的提出要有实验和观察的依据，同时还需要严谨的推理和大胆的想像。 假说需要通过观察和实验进一步验
2、证和完善。,实验和观察、 推理和想像,提出假说,观察和实验 （验证和完善假说）,科学方法,活动主题一：利用上述知识，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。,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”部是疏水的。,资料2：朗缪尔(I Langmuir) 磷脂分子结构,磷脂分子,水,磷脂分子在空气水界面上铺展成单分子层,空气,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”部是疏水的。,资料2：朗缪尔(I Langmuir) 磷脂分子结构,磷脂分子,根据磷脂分子的特点结合人体组
3、织细胞内、外环境,大胆猜想并构建细胞膜中磷脂分子的排列模型。,活动主题二：,猜想的模型是：,设计实验以证实假说,提出假说：磷脂分子排列为双分子层,时间：1925年人物：荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel实验：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积 恰为红细胞表面积的2倍。,资料3：E.Gorter 和 F.Grendel 对血影的研究,细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！,结论：,资料4,科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。,根据实验现象,你对膜化学成分在种类上认识是否还有新
4、的结论?,问题探讨：,得出结论：,20世纪初，科学家第一次将细胞膜从哺乳动物红细胞中分离出来，应用化学手段分析表明：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,红细胞的细胞膜,问题2,脂质和蛋白质是怎样有机结合构成膜的呢？,资料5：电子显微镜是用电子束照射被检样品，由于电子与不同物质发生碰撞而产生不同散射度。因蛋白质电子密度高，故显暗带，磷脂分子电子密度低则呈亮带。,超薄切片技术获得的细胞膜照片,1959年，罗伯特森（J.D.Robertsen）的“单位膜”模型认为：生物膜是由“蛋白质脂质蛋白质”构成的三层静态统一结构。,3、对生物膜模型架构的探索脂质和蛋白质的排布方式,静态的“蛋白
5、质-脂质-蛋白质”三层结构模式图,这种模型特点： 蛋白质分子都覆盖在磷脂双分子层的两侧 构成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都是静止不动的,问题3,静态“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构是否能体现膜的功能?,现象,设问：静态模型能不能圆满解释下面现象？,资料7,荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图,时间：1970年 人物：弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin ) 实验：,人细胞,小鼠细胞,细胞融合,红色荧光染料标记的膜蛋白,绿色荧光染料标记的膜蛋白,实验证明： 分子可以流动。,表明：细胞膜具有 。,蛋白质,流动性,资料6,活动主题三：利用以上材料，提出蛋白质在脂质双分子层中的排布假说，并用
6、画图来表达。,冰冻蚀刻电镜技术(标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面) 证明，磷脂双分子层中分布有蛋白质颗粒.科学家发现膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面,有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中.,部分嵌入的蛋白质,贯穿的蛋白质,镶在表面的蛋白质,全部嵌入的蛋白质,时间：1972年 人物：桑格和尼克森（S. J. Singer & G. Nicolson ） 假说： 流动镶嵌模型,资料8,生物膜结构模型示意图,二、流动镶嵌模型的基本内容:,1、生物膜的组成：,2、生物膜的基本支架：,3、蛋白质分子存在形态：,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
7、镶在表面、嵌入、贯穿三种,体现了生物膜的不对称性。,二、流动镶嵌模型的基本内容:,3、蛋白质分子存在形态：,外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。,（糖被与细胞识别、细胞间信息交流等有密切联系，在消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白还有保护和润滑作用。）,细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的糖脂,二、流动镶嵌模型的基本内容:,4、生物膜的结构特点：,一定的流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）,问题4,生物膜流动镶嵌模型是不是完美无缺的？,资料9： Wallach于1975年提出晶格镶嵌模型；Jain和White于1977年提出板块镶嵌模型等。迄今为止，已提出的生物膜结构模型达几十种之多。
8、,资料10： 2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜蛋白的美国科学家，这是自1991年来诺贝尔奖第三次颁发给与细胞膜蛋白质有关的研究成果 。,皮特阿格雷,罗德里克麦金农,1、科学家探索生物膜结构模型的过程中，强调的科学方法是什么？,实验和观察、 推理和想像,提出假说,观察和实验 （进一步修正假说）,不断发展、完善,小组讨论： 在生物膜模型的建立和完善过程中，你受到哪些启示?,3、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？,2、在建立生物膜模型的探索过程中，实验技术的进步起到怎样的作用?,实验技术的进步起到了关键性的推动作用,结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、
9、认识，再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜结构的真相。,概念图小结,生物膜,结构特点,功能特点,结构组成,结构探究历程,决定,一定的流动性,选择透过性,磷脂双分子层,蛋白质分子,总结：生物膜的流动镶嵌模型探究历程,1895年 膜是由脂质 组成的,20世纪初 膜的主要成分 是脂质和 蛋白质,1925年 细胞膜中的 脂质分子一定 为连续的两层,1959年 “三明治” 结构模型,1972年 流动镶嵌 模型,1970年 细胞膜具有 一定的流动性,课堂反馈,实验表明，脂质或脂溶性物质比较容易通过细胞膜，而其他物质要透过细胞膜则比较困难，原因是什么？,细胞膜的基本支架是磷脂双分子层。,细胞膜上与细胞识别、免疫反应等有密切 关系的化学物质是 。,糖蛋白,晋江市养正中学,晋江市养正中学,细胞外的物质不能随便进入细胞，但有机磷农药仍然可以迅速进入细胞使人中毒，其原因是什么？,有机磷农药是脂溶性物质，容易通过细胞膜。,课堂反馈,晋江市养正中学,上述现象说明细胞膜的结构具有 性。,一定的流动,课堂反馈,胞吞,胞吐,课后探究,1、请你根据现有的对细胞膜结构和功能的了解，选择合适的材料，分小组制作生物膜模型。,DIY,2、查问资料：生物膜的模拟和研究在处理污水、海水淡化、改善农作物品质等多种领域发挥的重要作用。,福建省晋江市养正中学 施茂庆 联系电话：18960279966 邮箱：,谢谢！,
