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1、第第2节生物膜的流动镶嵌模节生物膜的流动镶嵌模型型一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程问题一：从哪个角度入手研究生物膜的结构？问题一：从哪个角度入手研究生物膜的结构？问题二：生物膜的组成成分是什么呢？科学家们如问题二：生物膜的组成成分是什么呢？科学家们如何对膜成分进行探究的？何对膜成分进行探究的？生物膜的成分生物膜的成分脂质和蛋白质脂质和蛋白质资料资料资料资料1 1：1919世纪末世纪末世纪末世纪末 欧文顿用欧文顿用欧文顿用欧文顿用500500多种化多种化多种化多种化学物质对植物细胞的通透性进学物质对植物细胞的通透性进学物质对植物细胞的通透性进学物质对植物细胞的通透性进行了上万
2、次的实验，发现：行了上万次的实验，发现：行了上万次的实验，发现：行了上万次的实验，发现：凡凡凡凡是溶于脂质的物质很容易透过是溶于脂质的物质很容易透过是溶于脂质的物质很容易透过是溶于脂质的物质很容易透过植物的细胞膜，而不溶于脂质植物的细胞膜，而不溶于脂质植物的细胞膜，而不溶于脂质植物的细胞膜，而不溶于脂质的物质不易透过细胞膜。的物质不易透过细胞膜。的物质不易透过细胞膜。的物质不易透过细胞膜。猜测：猜测：膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的不溶于脂质的分子不溶于脂质的分子溶于脂质的分子溶于脂质的分子相似相溶相似相溶液泡液泡一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程资料资料资料资料2 2 2
3、2： 科学家在进一步实验中发现：细胞膜不但会科学家在进一步实验中发现：细胞膜不但会科学家在进一步实验中发现：细胞膜不但会科学家在进一步实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被溶解脂质的物质溶解，也会被溶解脂质的物质溶解，也会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶被蛋白酶被蛋白酶被蛋白酶( ( ( (能专能专能专能专一地分解蛋白质一地分解蛋白质一地分解蛋白质一地分解蛋白质) ) ) )分解分解分解分解。猜测：猜测：膜中还有蛋白质膜中还有蛋白质观察现象观察现象推理分析推理分析提出假说提出假说？实验验证实验验证一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程一、
4、对生物膜结构的探索历程问题一：从哪个角度入手研究生物膜的结构？问题一：从哪个角度入手研究生物膜的结构？生物膜的成分生物膜的成分问题二：生物膜的组成成分是什么呢？科学家们如何对问题二：生物膜的组成成分是什么呢？科学家们如何对 膜成分进行探究的？膜成分进行探究的？脂质和蛋白质脂质和蛋白质问题三：如何验证膜的成分的确是脂质和蛋白质？问题三：如何验证膜的成分的确是脂质和蛋白质？对膜成分进行提取分离和鉴定对膜成分进行提取分离和鉴定资料资料3：20世纪初，第一次将膜从世纪初，第一次将膜从哺乳动物的红细胞哺乳动物的红细胞中分离出来，进行化学分析，结果如下。中分离出来，进行化学分析，结果如下。膜的主要成分是膜
5、的主要成分是脂质和蛋白质脂质和蛋白质一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程科学研究的一般方法：科学研究的一般方法： 观察现象观察现象 提出问题提出问题 作出假设作出假设 实验验证实验验证 得出结论得出结论一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程问题一：从哪个角度入手研究生物膜的结构？问题一：从哪个角度入手研究生物膜的结构？生物膜的成分生物膜的成分问题二：生物膜的组成成分是什么呢？科学家们如何对问题二：生物膜的组成成分是什么呢？科学家们如何对 膜成分进行探究的？膜成分进行探究的？脂质和蛋白质脂质和蛋白质问题三：如何验证
6、膜的成分的确是脂质和蛋白质？问题三：如何验证膜的成分的确是脂质和蛋白质？对膜成分进行分离提取和鉴定对膜成分进行分离提取和鉴定问题四：确定了成分，还要探究膜的什么从而研究问题四：确定了成分，还要探究膜的什么从而研究 膜的结构？膜的结构？脂质和蛋白质的组成形式脂质和蛋白质的组成形式时间：时间：时间：时间：1917191719171917年年年年实验：朗姆瓦将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完实验：朗姆瓦将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完实验：朗姆瓦将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完实验：朗姆瓦将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完以后，磷脂分子在以后，磷脂分子在以后，磷脂分子在以后，磷脂分子在空气与水空气与水空气与水空
7、气与水的界面上分布散乱，的界面上分布散乱，的界面上分布散乱，的界面上分布散乱，经过经过经过经过推挤排列成了连续的整齐的单层推挤排列成了连续的整齐的单层推挤排列成了连续的整齐的单层推挤排列成了连续的整齐的单层。水水一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程尾部尾部疏水疏水端端头部头部亲水亲水端端一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程磷脂由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成磷脂由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成时间：时间：时间：时间：1917191719171917年年年年实验：朗姆瓦将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完实验：朗姆瓦将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完实验：朗姆瓦将磷脂溶于苯和水中，
8、当苯挥发完实验：朗姆瓦将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完以后，磷脂分子在以后，磷脂分子在以后，磷脂分子在以后，磷脂分子在空气与水空气与水空气与水空气与水的界面上分布散乱，的界面上分布散乱，的界面上分布散乱，的界面上分布散乱，经过经过经过经过推挤排列成了连续的整齐的单层推挤排列成了连续的整齐的单层推挤排列成了连续的整齐的单层推挤排列成了连续的整齐的单层。水水水水一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程结论：细胞膜中的磷脂分子必定排列为连续的两层结论：细胞膜中的磷脂分子必定排列为连续的两层资料资料资料资料4 4 4 4： 1925192519251925年两位荷兰科学家用丙酮从人的成熟红细
9、胞年两位荷兰科学家用丙酮从人的成熟红细胞年两位荷兰科学家用丙酮从人的成熟红细胞年两位荷兰科学家用丙酮从人的成熟红细胞中提取脂质，在空气中提取脂质，在空气中提取脂质，在空气中提取脂质，在空气水界面上铺成单分子层，水界面上铺成单分子层，水界面上铺成单分子层，水界面上铺成单分子层，并且测得磷脂单分子层的面积与红细胞表面积之并且测得磷脂单分子层的面积与红细胞表面积之并且测得磷脂单分子层的面积与红细胞表面积之并且测得磷脂单分子层的面积与红细胞表面积之比为比为比为比为1.82.21.82.21.82.21.82.2。一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜
10、结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程问题一：从哪个角度入手研究生物膜的结构？问题一：从哪个角度入手研究生物膜的结构？生物膜的成分生物膜的成分问题二：生物膜的组成成分是什么呢？科学家们如何对问题二：生物膜的组成成分是什么呢？科学家们如何对 膜成分进行探究的？膜成分进行探究的？脂质和蛋白质脂质和蛋白质问题三：如何验证膜的成分的确是脂质和蛋白质？问题三：如何验证膜的成分的确是脂质和蛋白质？对膜成分进行分离提取和鉴定对膜成分进行分离提取和鉴定问题四：确定了成分，还要探究膜的什么从而研究问题四：确定了成分，还要探究膜的什么从而研究 膜的结构？膜的结构？脂质和蛋白质的组成形式
11、脂质和蛋白质的组成形式资料资料5： 1959年年 ，罗伯特森利用超薄切片技术在电镜，罗伯特森利用超薄切片技术在电镜下看到了细胞膜清晰的暗下看到了细胞膜清晰的暗-亮亮-暗三层结构。暗三层结构。观点：观点：观点：观点：生物膜是由生物膜是由生物膜是由生物膜是由“蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质脂质脂质脂质脂质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质”的三层结构构成的三层结构构成的三层结构构成的三层结构构成“三明治结构模型三明治结构模型三明治结构模型三明治结构模型”；膜为静止的结构。膜为静止的结构。膜为静止的结构。膜为静止的结构。一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程 资料资料6 6： 197019701970
12、1970年年年年电镜冰冻蚀刻技术电镜冰冻蚀刻技术有的蛋白质有的蛋白质有的蛋白质有的蛋白质镶镶镶镶在磷脂双分子层表面；在磷脂双分子层表面；在磷脂双分子层表面；在磷脂双分子层表面；有的有的有的有的嵌入或部分嵌入嵌入或部分嵌入嵌入或部分嵌入嵌入或部分嵌入在磷脂双分子层里，在磷脂双分子层里，在磷脂双分子层里，在磷脂双分子层里，有的有的有的有的贯穿贯穿贯穿贯穿整个磷脂双分子层整个磷脂双分子层整个磷脂双分子层整个磷脂双分子层一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程资料资料5： 1959 ，罗伯特森利用超薄切片技术在电镜下，罗伯特森利用超薄切片技术在电镜下看到了细胞膜清晰的暗看到了细胞膜清晰的暗
13、-亮亮-暗三层结构。暗三层结构。观点：观点：观点：观点：生物膜是由生物膜是由生物膜是由生物膜是由“蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质脂质脂质脂质脂质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质”的三层结构构成的三层结构构成的三层结构构成的三层结构构成“三明治结构模型三明治结构模型三明治结构模型三明治结构模型”；膜为静止的结构。膜为静止的结构。膜为静止的结构。膜为静止的结构。一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程罗伯特森的三明治模型罗伯特森的三明治模型“膜是静止的膜是静止的”无法解释无法解释一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程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
14、标记技术现象：现象：现象：现象：40min40min40min40min后两后两后两后两种颜色的蛋白质种颜色的蛋白质种颜色的蛋白质种颜色的蛋白质均匀分布均匀分布均匀分布均匀分布结论：结论：膜上的膜上的蛋白质分子可蛋白质分子可以运动以运动资料资料资料资料7 7 7 7：1970197019701970年，用染料标记蛋白质年，用染料标记蛋白质年，用染料标记蛋白质年，用染料标记蛋白质一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程侧向扩散运动；旋转运动；摆动运动磷脂分子的运动细胞膜是动态的弹性结构，具有流动性细胞膜是动态的弹性结构，具有流动性侧向运动侧向运动侧向运动侧向运动翻转运动翻转运动翻转运
15、动翻转运动旋转运动旋转运动旋转运动旋转运动一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程时间：时间：时间：时间：1972197219721972年年年年 人物：人物：人物：人物：桑格和尼克森桑格和尼克森桑格和尼克森桑格和尼克森 提出：提出：提出：提出：以新的观察和实验证据为基础以新的观察和实验证据为基础以新的观察和实验证据为基础以新的观察和实验证据为基础 流动镶嵌模型流动镶嵌模型一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程二、生物膜流动镶嵌模型的基本内容二、生物膜流动镶嵌模型的基本内容磷磷脂脂蛋蛋白白质质生生物物膜膜磷脂双分子层磷脂双分子层基本骨架基本骨架镶镶在在部分或全部部分或
16、全部嵌入嵌入贯穿贯穿磷脂双分子层磷脂双分子层结构特点：结构特点：主主要要成成分分糖蛋白：糖蛋白：细胞膜的细胞膜的外表面外表面 （识别识别、保护和润滑）、保护和润滑）细胞膜结构模型示意图细胞膜结构模型示意图一定的流动性一定的流动性一、下图表示细胞膜的亚显微结构，一、下图表示细胞膜的亚显微结构， 请回答：请回答：（1）图中）图中A表示表示_，B表示表示_（2）线粒体和内质网等细胞器中均）线粒体和内质网等细胞器中均具有类似的结构，但执行的具体功能具有类似的结构，但执行的具体功能却有很大的区别，其原因是由于图中却有很大的区别，其原因是由于图中_不同所致。不同所致。（3）在该图中，）在该图中，_（甲侧或
17、乙侧）（甲侧或乙侧）为细胞的内部环境。为细胞的内部环境。（4）动物细胞吸水膨胀时，）动物细胞吸水膨胀时，B的厚的厚度变小，说明度变小，说明B具有具有_。牛刀小试牛刀小试甲侧甲侧乙侧乙侧蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质的种类和数量蛋白质的种类和数量蛋白质的种类和数量蛋白质的种类和数量乙侧乙侧乙侧乙侧一定的流动性一定的流动性一定的流动性一定的流动性二、下列对细胞内各种生物膜结构和组成的叙二、下列对细胞内各种生物膜结构和组成的叙二、下列对细胞内各种生物膜结构和组成的叙二、下列对细胞内各种生物膜结构和组成的叙述中述中述中述中, , , ,错误的是错误的是错
18、误的是错误的是( )( )( )( )A.A.A.A.生物膜主要由蛋白质生物膜主要由蛋白质生物膜主要由蛋白质生物膜主要由蛋白质, , , ,脂类和少量糖类组成脂类和少量糖类组成脂类和少量糖类组成脂类和少量糖类组成B.B.B.B.磷脂双分子层是各种生物膜的基本骨架磷脂双分子层是各种生物膜的基本骨架磷脂双分子层是各种生物膜的基本骨架磷脂双分子层是各种生物膜的基本骨架C.C.C.C.不同生物膜上的蛋白质的种类和数量不同不同生物膜上的蛋白质的种类和数量不同不同生物膜上的蛋白质的种类和数量不同不同生物膜上的蛋白质的种类和数量不同D.D.D.D.内质网膜能生成高尔基体膜内质网膜能生成高尔基体膜内质网膜能生
19、成高尔基体膜内质网膜能生成高尔基体膜, , , ,说明两者化学组说明两者化学组说明两者化学组说明两者化学组成完全相同成完全相同成完全相同成完全相同牛刀小试牛刀小试生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型 总结总结一、科学研究的一般方法：一、科学研究的一般方法：一、科学研究的一般方法：一、科学研究的一般方法：观察现象观察现象观察现象观察现象 提出问题提出问题提出问题提出问题 提出假说提出假说提出假说提出假说 实验验证实验验证实验验证实验验证 得出结论得出结论得出结论得出结论二、对生物膜结构的探索历程二、对生物膜结构的探索历程二、对生物膜结构的探索历程二、对生物膜结构的探索历程功能功能功能功能 结构（组成成分结构（组成成分结构（组成成分结构（组成成分 组合形式组合形式组合形式组合形式 结构特点）结构特点）结构特点）结构特点）三、流动镶嵌模型的基本内容三、流动镶嵌模型的基本内容三、流动镶嵌模型的基本内容三、流动镶嵌模型的基本内容
