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1、2021/3/11LOGO1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是谁是谁, ,隔开了原始海洋的动荡隔开了原始海洋的动荡, ,是谁是谁, ,为我日夜守边防为我日夜守边防, ,是谁是谁, ,为我传信报安康。为我传信报安康。没有你没有你, ,我我一个小小的细胞一个小小的细胞会是何等模样会是何等模样? ?丁卫萍丁卫萍2021/3/11LOGO21.细胞膜的功能有哪些？2.上节课的探究实验说明细胞膜的什么功能特点？细胞膜具有弹性吗？问题探讨问题探讨塑料袋普通布弹力布其他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
2、.弹性弹力布能完全表现细胞膜的功能吗？2021/3/11LOGO3开篇：开篇： 从生理功能入手的从生理功能入手的科学研究科学研究2021/3/11LOGO4从生理功能入手的科学探究19世纪末，欧文顿（E.Overton）在研究各种未受精卵细胞的通透性实验不溶于脂质的不溶于脂质的物质物质溶于脂质的溶于脂质的物质物质细胞膜细胞膜从实验现象能推测出什么结论呢？思考与讨论思考与讨论: :最初认识到生物膜是由脂质组成的，是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？膜是由脂质组成膜是由脂质组成最初依据实验现象依据实验现象和有关知识和
3、有关知识，经过严谨的推理推理和大胆的想像想像，提出设想，是一种常见的科学方法。假说还需要还需要通过实验观察通过实验观察直接直接证实。证实。提出假说2021/3/11LOGO52020世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，化学分析膜表明：胞中分离出来，化学分析膜表明：实验证据膜的主要成分是脂质脂质和蛋白质蛋白质脂质和蛋白质是怎样组合形成膜的呢脂质和蛋白质是怎样组合形成膜的呢？问题：问题：用用蛋白酶蛋白酶处理哺乳动处理哺乳动物红细胞膜，结果细物红细胞膜，结果细胞膜被破坏胞膜被破坏2021/3/11LOGO6继承篇：继承篇：单位膜模型的提出单位膜模
4、型的提出2021/3/11LOGO7时间：时间：1925年年 人物：两位荷兰科学家人物：两位荷兰科学家Gorter和和Grendel实验：实验：用丙酮从红细胞中抽提出脂质，在用丙酮从红细胞中抽提出脂质，在空气空气水界面上水界面上铺展成单分子层铺展成单分子层，测得，测得单分子层的面积单分子层的面积恰为恰为红细胞表面积红细胞表面积的的两倍两倍。2021/3/11LOGO8小资料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。想一想：磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？亲水头部水水空气空气亲水的“头部”与水接触，疏水的“
5、尾巴”远离水，朝向空气的一面，在水空气界面上铺展成单分子层。疏水尾部2021/3/11LOGO9细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？推测2021/3/11LOGO10连连续续两两层层排排列列2021/3/11LOGO11实验证据1925年Gorter和Grendel用丙酮（一种有机溶剂）从一定数量的红细胞中抽提脂类，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倍磷脂单分子层=2 22021/3/11LOGO12蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？推测？推测？40年代，曾经有学者推测蛋白质覆盖在脂质
6、的两边假说问题：问题：2021/3/11LOGO13透射电子显微镜（REM）1959年，罗伯特森（J.D.Robertson）用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜电镜下的照片，显示暗-明-暗三层结构。实验证据蛋白质的电子密度高，在电镜蛋白质的电子密度高，在电镜下显暗色；磷脂分子的电子密下显暗色；磷脂分子的电子密度低，显亮色。度低，显亮色。蛋白质蛋白质脂质单位膜模型2021/3/11LOGO14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”的三层结构构成的的三层结构构成的静态静态统一统一结构结构思考思考“三明治三明治三明治三明治”结构模型有什么不足？结构模型有什么不足？结
7、构模型有什么不足？结构模型有什么不足？把生物膜描述为把生物膜描述为把生物膜描述为把生物膜描述为静态的刚性结构静态的刚性结构静态的刚性结构静态的刚性结构，这显然与膜，这显然与膜，这显然与膜，这显然与膜功能的多样性相矛盾。功能的多样性相矛盾。功能的多样性相矛盾。功能的多样性相矛盾。2021/3/11LOGO15标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。后暴露断裂面。蛋白质蛋白质镶在、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。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蛋白质在膜中的分布是不对称的162021/3/112021/3/11LOGO17新技
8、术带来新模型用荧光染料标记某种物质，利用其荧光特性，来反应研究对象的相关信息。荧光标记荧光标记技术37下40min后出现了什么现象？说明什么？膜上的蛋白具有流动性2021/3/11LOGO18侧向扩散运动；旋转运动；摆动运动磷脂分子的运动2021/3/11LOGO19低温时，生物的细胞膜的磷脂双分子层排低温时，生物的细胞膜的磷脂双分子层排列整齐，但温度上升时，发现其排列已不列整齐，但温度上升时，发现其排列已不整齐，且厚度也会变薄。整齐，且厚度也会变薄。动物细胞的失水皱缩，吸水细胞膜变薄动物细胞的失水皱缩，吸水细胞膜变薄分泌蛋白的分泌过程分泌蛋白的分泌过程洋葱的表皮细胞的质壁分离及皱缩洋葱的表皮
9、细胞的质壁分离及皱缩变形虫的变性运动和摄食变形虫的变性运动和摄食吞噬细胞吞噬细菌的过程吞噬细胞吞噬细菌的过程细胞膜具有流动性的实例细胞膜具有流动性的实例2021/3/11LOGO20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流动镶嵌模型流动镶嵌模型二、生物膜的流动镶嵌模型二、生物膜的流动镶嵌模型212021/3/11流动镶嵌模型的基本内容：流动镶嵌模型的基本内容：1 1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。、磷脂双分子层构成膜的基本支架。（其中磷脂分子其中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）的
10、亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）2 2、蛋白质分子有的蛋白质分子有的镶镶在磷脂双分子层表面，有的部分在磷脂双分子层表面，有的部分或全部或全部嵌嵌入磷脂双分子层中，有的入磷脂双分子层中，有的横跨横跨整个磷脂双分整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）子层。（体现了膜结构内外的不对称性）3 3、磷脂分子是可以运动的，具有流动性。、磷脂分子是可以运动的，具有流动性。 （其分子的运动有多种形式）（其分子的运动有多种形式）4 4、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。、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）（也体现了膜的流动性）5 5、细胞膜外表细胞膜外表，有一层由细胞
11、膜上的蛋白质与糖类结，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的合形成的糖蛋白糖蛋白，叫做，叫做糖被糖被。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）222021/3/112021/3/11LOGO232021/3/11LOGO24现象观察现象观察：19世纪末，欧文顿发现物质更容易透过细胞膜。提出假说：提出假说：。实验证明：实验证明：20世纪初，对膜的化学分析结果指出膜主要由和组成。提出问题：提出问题：脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？实验探究：实验探究：1925年荷兰科学家测得膜单分子层恰为红细胞表面积的2倍，提出.1959年罗伯特森提出：所有生物膜都由三
12、层结构。提出新问题：提出新问题：如果膜是静态的，细胞的一些复杂功能又怎样解释呢？组织新探究：组织新探究：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 。1972年，桑格和尼克森提出了。溶于脂质的膜是由脂质组成脂质蛋白质脂质分子排列为连续的两层蛋白质-脂质-蛋白质流动性流动镶嵌模型小结：小结：1.生物膜的组成：生物膜的组成：生物膜是由生物膜是由_和和_组成的。组成的。脂质脂质蛋白质蛋白质2.生物膜的流动镶嵌模型。生物膜的流动镶嵌模型。 生物膜的流动模型认为，生物膜的流动模型认为，_构成了膜的基构成了膜的基本骨架；构成生物膜的磷脂是
13、成本骨架；构成生物膜的磷脂是成_排列的，具排列的，具有流动性；大多数蛋白质分子也是可以运动的。有流动性；大多数蛋白质分子也是可以运动的。磷脂双分子层磷脂双分子层双层双层3.糖被的结构及功能。糖被的结构及功能。 糖被是细胞膜的外表，一层由细胞膜上的糖被是细胞膜的外表，一层由细胞膜上的_和和_结合形成的糖蛋白，其作用是结合形成的糖蛋白，其作用是_、_等。等。蛋白质蛋白质糖类糖类细胞识别细胞识别保护和润滑保护和润滑252021/3/112021/3/11LOGO26新技术带来新模型技术的不断改进和创新，一定让你对膜技术的不断改进和创新，一定让你对膜有了新的认识有了新的认识尝试制作细胞膜模型尝试制作细
14、胞膜模型做一做2021/3/11LOGO27实验技术与科学发展实验技术与科学发展1.1.在建立生物膜模型的过程中，实验技术在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到怎样的作用？的进步起到怎样的作用？话题：话题：实验技术的进步对科学的发展起到实验技术的进步对科学的发展起到实验技术的进步对科学的发展起到实验技术的进步对科学的发展起到关键性的推动关键性的推动关键性的推动关键性的推动作用作用作用作用2.2.在生物膜模型的建立过程中，结构和功能相在生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是如何体现的？适应是如何体现的？结构和功能相适应的观点始终引结构和功能相适应的观点始终引结构和功能相适应的观点始终引
15、结构和功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识、再实践、导人们不断实践、认识、再实践、导人们不断实践、认识、再实践、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再认识，使人类一步步接近生物再认识，使人类一步步接近生物再认识，使人类一步步接近生物膜的真相膜的真相膜的真相膜的真相2021/3/11LOGO28生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺呢？2021/3/11LOGO2920032003年度诺贝尔年度诺贝尔化学奖授予两名研究化学奖授予两名研究细胞膜的美国科学家细胞膜的美国科学家阿格雷阿格雷和和麦金农麦金农。以。以表彰他们在细胞膜物表彰他们在细胞膜物质运输的通道方面所质运输的通道
16、方面所做的贡献。做的贡献。 不断完善和发展的流动镶嵌模型2021/3/11LOGO30新篇章：新篇章：人类对自然界的认识永无止境，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对膜的研究将更加细致入微2021/3/11LOGO31小结：概念图基本支架具有流动性有的横跨整个磷脂双分子层生物膜大多数可以运动生物膜具有结构特性:磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子部分镶在磷脂部分镶在磷脂双分子层表面双分子层表面部分或全部嵌入部分或全部嵌入磷脂双分子层中磷脂双分子层中流动性流动性成分2021/3/11LOGO32A不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！CDB不要灰心，不要灰心，再来一次
17、！再来一次！不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！恭喜你，答恭喜你，答对了！再接对了！再接再厉！再厉！知识闯关：第一关知识闯关：第一关人体内的白细侵入人体内的病菌，这个过程人体内的白细侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的的完成依靠细胞膜的 （ ）选择透过性选择透过性 保护作用保护作用 流动性流动性扩散扩散2021/3/11LOGO33A不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！CDB不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！恭喜你，答恭喜你，答对了！再接对了！再接再厉！再厉！知识闯关：第二关知识闯关：第二关使磷脂特别适于形成细胞膜的原因是（使磷脂特
18、别适于形成细胞膜的原因是（ ）磷脂是疏水性磷脂是疏水性磷脂是亲水性的磷脂是亲水性的磷脂能迅速吸水磷脂能迅速吸水 磷脂既是疏水性的又是亲水性的磷脂既是疏水性的又是亲水性的2021/3/11LOGO34A不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！CDB不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！恭喜你，答恭喜你，答对了！再接对了！再接再厉！再厉！知识闯关：第三关知识闯关：第三关细胞膜具有选择透过性，与这一特性密切相关的成分是（）磷脂糖蛋白蛋白质磷脂、蛋白质2021/3/11LOGO35某研究性学习小组欲研究细胞膜的结构和成分，如果你是课题组成员，请你回答下列问题：（1）应选取人的哪种细胞做实验（）A神经细胞B口腔上皮细胞C成熟的红细胞D白细胞（2）将选取的上述材料放入，由于渗透作用，一段时间后细胞将破裂，然后再用法获得纯净的细胞膜。（3）若将细胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，经过充分搅拌后，下列能正确反应其分布的图是（）（4）脂质单分子层的面积是细胞表面积的2倍，说明。C CA A蒸馏水蒸馏水离心离心磷脂分子在细胞膜中成双层排列磷脂分子在细胞膜中成双层排列知识闯关：最后一关知识闯关：最后一关
