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1、结构与功能相适应结构与功能相适应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镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型 根据细胞膜结构与功能相适应的观点，根据细胞膜结构与功能相适应的观点，你会选择哪一种材料做细胞膜，为什么？你会选择哪一种材料做细胞膜，为什么？A:A:塑料袋塑料袋B:B:普通皮普通皮C:C:弹力布弹力布选择依据选择依据:系统的边界系统的边界选择透过性选择透过性伸缩性伸缩性细胞膜的组成成分是什么呢？细胞膜的组成成分是什么呢？对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程:时间：时间：1919世纪末（世纪末（18951895年）年）实验：欧文顿实验：欧文顿(E.Overton)(E.Ove
2、rton)用用500500多种化学物质对植物细胞的多种化学物质对植物细胞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。易通过细胞膜。不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质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溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜问题问题：你能推测出什么结论？：你能推测出什么结论？问题问题：最初认识到生物膜是由脂质组成的，：最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理
3、分析还是通过膜成分的是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？提取和鉴定？问题问题：在推理分析得出结论后，还有必要：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？对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？ 实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，然后用蛋白酶处理。离出来，然后用蛋白酶处理。（已知蛋白酶能专一性的催化蛋白质的分解）（已知蛋白酶能专一性的催化蛋白质的分解）实验现象：细胞膜被破坏实验现象：细胞膜被破坏得出结论得出结论： 应用化学手段分析表明：应用化学手段分析表明： 膜的主要成分是膜的主要成分是脂质和蛋白质脂质和蛋白质 组成
4、膜的脂质中组成膜的脂质中磷脂磷脂含量最多含量最多 脂质和蛋白质是怎样有机结合构脂质和蛋白质是怎样有机结合构成膜的呢？成膜的呢？胆胆 碱碱磷磷 酸酸甘甘 油油脂肪酸脂肪酸磷脂分子的结构磷脂分子的结构亲水亲水头部头部疏水疏水尾部尾部绘图活动绘图活动：将磷脂分子在空气将磷脂分子在空气水界面上铺展水界面上铺展成单分子层，磷脂分子的头尾将如何排布？成单分子层，磷脂分子的头尾将如何排布？空气空气 水水时间：时间：19251925年年 实验：两位荷兰科学家用丙酮（一种有实验：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膜中提
5、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成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的为红细胞表面积的2 2倍。倍。 得出结论：得出结论： 细胞膜中的脂质分子排列为连细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层续的两层尝试细胞画出膜中的尝试细胞画出膜中的磷脂分子磷脂分子的排布模型的排布模型细胞膜的磷脂分子的排列方式细胞膜的磷脂分子的排列方式 蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？推测:? ? ? ? ? ?1959年“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”三明治模三明治模型型提出静止模型的观点提出静止模型的观点 蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质（三层结构（三层结
6、构）要点：要点：所有膜结构都相同所有膜结构都相同静态的结构静态的结构 静态静态“蛋白质蛋白质-脂质脂质-蛋白质蛋白质”三三层结构是否能体现膜的功能层结构是否能体现膜的功能?(白细胞吞噬病毒的过程)质疑：）各种生物膜功能不同，应该结构也不同）各种生物膜功能不同，应该结构也不同）细胞的生长、变形虫的变形运动等现象）细胞的生长、变形虫的变形运动等现象不好解释不好解释诱导融合人细胞人细胞鼠鼠细胞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 标本用干冰等标本用干冰等冰冻冰冻。后用冷刀。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。断开，升温后暴露断裂面。蛋白质蛋白质镶在镶在、嵌入嵌入、横跨横跨在在磷
7、脂双分子层中磷脂双分子层中。蛋白质在膜中的分布是蛋白质在膜中的分布是不对称不对称的的1972年，桑格和尼克森桑格和尼克森在新的观察和实验在新的观察和实验证据的基础上，提出了证据的基础上，提出了流动镶嵌模型流动镶嵌模型。问题：细胞膜的组成成分？细胞膜的基本支架？蛋白质分子在磷脂双分子层上如何排布的？糖被；细胞膜的结构特点和功能特点？二、流动镶嵌模型的基本内容二、流动镶嵌模型的基本内容1、细胞膜主要由流动的磷脂双分子层和嵌在其中、细胞膜主要由流动的磷脂双分子层和嵌在其中的蛋白质组成。还有少量的多糖。的蛋白质组成。还有少量的多糖。流动镶嵌模型的基本内容：流动镶嵌模型的基本内容：流动镶嵌模型的基本内容
8、：流动镶嵌模型的基本内容：2、磷脂分子以疏水性尾部相对朝向膜的内、磷脂分子以疏水性尾部相对朝向膜的内侧，亲水性头部朝向膜的外侧，组成生物膜侧，亲水性头部朝向膜的外侧，组成生物膜的基本骨架；的基本骨架；3、蛋白质或镶嵌在脂双层的表面，或嵌插蛋白质或镶嵌在脂双层的表面，或嵌插在其内部，或横跨整个磷脂双分子层，表现在其内部，或横跨整个磷脂双分子层，表现出分布的不对称性。出分布的不对称性。4、在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白，叫做糖被。有些多糖与磷脂分子结合形成糖脂糖蛋白的作用：糖蛋白的作用：1有保护和润滑作用，有保护和润滑作用，2还与细胞膜表面的识别有密切关系还与细胞膜
9、表面的识别有密切关系（2）膜蛋白的运动性膜蛋白的运动性5、磷脂分子和大多数蛋白质是可以运、磷脂分子和大多数蛋白质是可以运动的，体现了动的，体现了膜的流动性膜的流动性（结构特点结构特点）（1）磷脂分子的运动性）磷脂分子的运动性1 1、磷磷脂脂双双分分子子层层构构成成膜膜的的基基本本支支架架，磷磷脂具有脂具有流动流动性性2 2、蛋蛋白白质质分分子子有有的的镶镶在在磷磷脂脂双双分分子子层层表表面面，有有的的部部分分或或全全部部嵌嵌入入磷磷脂脂双双分分子子层层中中，有有的的横横跨跨整整个个磷磷脂脂双双分分子子层层。（这这体体现现了了膜膜结结构构内内外外的的不不对对称称性性）。大大多多数蛋白质分子可以数
10、蛋白质分子可以运动运动。小结19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由_组成的。20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由_和_组成。1925年，荷兰科学家得出：脂质分子是 层分布的；1959年，罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由 三层结构组成；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；1972年桑格和尼克森提出1972年，桑格和尼克森提出了 模型.模型。思考生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术的进步所起到怎样的作用？实验技术的进步起到了关键性的推动作用。实验技术的进步起到了关键性的推动作用。分析生物膜模
11、型的建立过程中，结构和功能相适应是如何体现的？在建立生物膜模型的过程中，结构和功能相适应在建立生物膜模型的过程中，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、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的真相。再认识；使人类一步步接近生物膜的真相。评价与探讨：生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？请说说你的看法。问题： 根据已有的生物知识或生活经验，你能列举哪些证明细胞膜具有流动性的证据。白细胞吞噬细菌的过程；变形虫的伪足运动现象；受精时细胞的融合过程；动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程；在在建立生物膜模型的过程中，建立生物膜模型的过程中，结构与结构与
12、功能相适应的观点是如何得到体现的？功能相适应的观点是如何得到体现的？举例说明举例说明在在建立生物膜模型的过程中，建立生物膜模型的过程中，实验实验技术的进步起什么样的作用技术的进步起什么样的作用？你受何？你受何启示？启示？思考与讨论思考与讨论课堂延伸课堂延伸细胞膜通道研究的突破细胞膜通道研究的突破2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得阿阿格雷和罗德里克格雷和罗德里克麦金农，以表彰他们在细胞膜通麦金农，以表彰他们在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。阿格雷得奖是由于发现道方面做出的开创性贡献。阿格雷得奖是由于发现了细胞膜水通道，而麦金农的贡献主要是在细胞膜了细胞膜水通
13、道，而麦金农的贡献主要是在细胞膜离子通道的结构和机理研究方面。他们的发现阐明离子通道的结构和机理研究方面。他们的发现阐明了盐分和水如何进出组成活体的细胞。比如，肾脏了盐分和水如何进出组成活体的细胞。比如，肾脏怎么从原尿中重新吸收水分，以及电信号怎么在细怎么从原尿中重新吸收水分，以及电信号怎么在细胞中产生并传递等等，这对人类探索肾脏、心脏、胞中产生并传递等等，这对人类探索肾脏、心脏、肌肉和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的肌肉和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的意义。意义。1 1、细胞膜的细胞膜的流动镶嵌模型流动镶嵌模型与与蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质三层结构模型的最大的三层结构模型
14、的最大的不同不同是是A A、流动镶嵌模型认为细胞膜具有一定的流动性、流动镶嵌模型认为细胞膜具有一定的流动性课堂反馈课堂反馈D D、蛋白质、蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构模型认为细蛋白质三层结构模型认为细胞膜具有透过性胞膜具有透过性C C、流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性、流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性B B、蛋白质、蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构模型认为细蛋白质三层结构模型认为细胞膜具有一定的流动性胞膜具有一定的流动性2 2、变形虫的任何部位都能伸出伪足，这一变形虫的任何部位都能伸出伪足，这一生理过程的完成依赖于细胞膜的生理过程的完成依赖于细胞膜的 A A 、保护作用、保护作用 B B、 一定的流动性一定的流动性C C 、全透性、全透性 D D、信息交流、信息交流3 3、下列物质中最容易通过细胞膜进入细下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是胞的是A A、葡萄糖、葡萄糖 B B、蛋白质、蛋白质 C C、甘油、甘油 D D、无机盐离子、无机盐离子概念图概念图生物膜生物膜结构特点结构特点功能特点功能特点结构组成结构组成结构探究历程结构探究历程决定决定 流动性流动性选择透过性选择透过性磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子
