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1、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? ?细胞膜的功能有哪些？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.分隔2.控制物质的进出3.信息交流弹力布能完全表现细胞膜的功能吗？开篇：从生理功能入手的科学研究从生理功能入手的科学研究从生理功能入手的科学研究19世纪末，欧文顿（E.Ov
2、erton）在研究各种未受精卵细胞的透性实验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？膜是由脂质组成最初依据实验现象和有关知识，经过严谨的推理和大胆的想像，提出设想，是一种常见的科学方法。假说还需要通过实验观察来证实。提出假说20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的成熟的红细胞中分离出来，化学分析膜表明：实验证据从生理功能入手的科学探究从生理功能入手的科学探究膜的主要成
3、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：继承篇：单位膜模型的提出单位膜模型的提出单位膜模型的提出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“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”单位膜模型的提出单位膜模型的提出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
4、怎样排布的呢？推测单位膜模型的提出单位膜模型的提出实验证据 1925年 两位荷兰科学家用丙酮（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倍脂质分子必然排列为连续脂质分子必然排列为连续的的两层两层GORTER脂单分子层=2单位膜模型的提出单位膜模型的提出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的两边假说问题：问题：单位膜模型的提出单位膜模型的提出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
5、的电子密度高，在电镜下显暗色；磷脂分子的电子密度低，显亮色。蛋白质蛋白质脂质单位膜模型单位膜模型无法解释的现象单位膜模型无法解释的现象植物细胞质壁分离现象植物细胞质壁分离现象“ “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” ”单位膜模型有什么不足？单位膜模型有什么不足？单位膜模型有什么不足？单位膜模型有什么不足？把生物膜描述为把生物膜描述为静态静态的刚性结构，这的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾显然与膜功能的多样性相矛盾.开拓篇：新技术带来新模型膜能运动吗？如果运动，膜上的蛋白质又该位于什么位置？跨膜蛋白外周蛋白嵌入蛋白新技术带来新模型新技术带来新模型蛋白质在膜中
6、的分布是蛋白质在膜中的分布是不对称不对称的的科学家关于蛋白质在细胞膜上存在的三种方式的概括：l镶在膜表面l嵌在膜中l贯穿膜标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。新技术带来新模型新技术带来新模型 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膜上的蛋白质可以运动运动新技术带来新模型新技术带来新模型小资料磷脂分子的运动细胞膜具有流动性新技术带来新模型新技术带来新模型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，为
7、多数人所接受。流动镶嵌模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型基本内容的总结流动镶嵌模型基本内容的总结:1 1 1 1、生物膜的组成：、生物膜的组成：、生物膜的组成：、生物膜的组成：2 2 2 2、生物膜的基本骨架：、生物膜的基本骨架：、生物膜的基本骨架：、生物膜的基本骨架：3 3、蛋白质分子存在形态：、蛋白质分子存在形态：4 4 4 4、生物膜的结构特点：、生物膜的结构特点：、生物膜的结构特点：、生物膜的结构特点：主要由蛋白质和脂质组成主要由蛋白质和脂质组成主要由蛋白质和脂质组成主要由蛋白质和脂质组成磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）。（亲水性头部
8、朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）。（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）。（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）。有镶在表面、嵌入、贯穿三种，外侧的蛋白质分子有镶在表面、嵌入、贯穿三种，外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。与糖类结合形成糖被。体现了生物膜的体现了生物膜的不对称性不对称性。（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）流动性流动性流动性流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）注意：注意：思考：单位膜模型与流动
9、镶嵌模型有何异同？生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺呢？20032003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不断完善和发展的流动镶嵌模型新篇章：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
10、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A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：第一关知识闯关：第一关人体内的白细胞能进行变形运动，穿出毛细人体内的白细胞能进行变形运动，穿出毛细血管壁，吞噬侵入人体内的病菌，这个过程血管壁，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A
11、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据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（ ）A A 细胞膜
12、具有一定流动性细胞膜具有一定流动性B B 细胞膜是选择透过性细胞膜是选择透过性C C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架D D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子课堂反馈课堂反馈细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（血型决定有着密切关系的化学物质是（ ）A A 糖蛋白糖蛋白 B B 磷脂磷脂 C C 脂肪脂肪 D D 核酸核酸下列哪一种膜结构能通过生物大分子（下列哪一种膜结构能通过生物大分子（ ）A 细胞膜细胞膜 B 核膜核膜C 线粒体膜线粒体膜 C 叶绿体膜叶绿体膜
