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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1资料一：19世纪末，欧文顿（E.Overton）用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验发现：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。实验现象说明细胞膜中含有 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提出假说：提出假说： 膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的脂质脂质 一一 生物膜结构的探索历程生物膜结构的探索历程2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
2、质资料二：科学家们用蛋白酶（提示：蛋白酶能专一性的催化蛋白质的分解）处理哺乳动物红细胞膜，结果细胞膜被破坏。实验现象说明细胞膜中含有 物质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质3小资料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：想一想：磷脂分子磷脂分子在空气在空气- -水界面上会水界面上会怎么样铺展？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”4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
3、见的科学方法。假说还需要通过实验观察来证实。提出假说资料三：资料三：1925年，荷兰科学家提取红细胞脂质实验，发现磷脂在空气水界面上铺展成单分子层，且表面积是细胞膜表面积的2倍。思考与讨论思考与讨论: :1.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？2.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？推测：脂质分子必然排列为推测：脂质分子必然排列为连续的两层连续的两层脂单分子层脂单分子层=2=25讨论：3.细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们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？6蛋白质蛋白质脂质资料四：1959年
4、，罗伯特森（J. D. Robertson ）在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-明-暗三层结构。（“蛋白质-脂质-蛋白质”三层的统一结构模式图）蛋白质的电子密度高，在蛋白质的电子密度高，在电镜下显暗色；磷脂分子电镜下显暗色；磷脂分子的电子密度低，显亮色。的电子密度低，显亮色。透射电子显微镜（REM）单位膜模型单位膜模型7单位膜模型无法解释的现象单位膜模型无法解释的现象单位膜模型无法解释的现象单位膜模型无法解释的现象8资料五：科学家发现蛋白质在细胞膜上存在有三种方式：在膜表面、嵌在膜中、贯穿于膜；1970年，科学家运用荧光标记对人-鼠细胞进行融合实验。结果表明： 。细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性
5、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9资料六：资料六：19721972年桑格（年桑格（S.J.SingerS.J.Singer）和尼克森）和尼克森(G.Nicolson)(G.Nicolson)在继承中创新提出在继承中创新提出流动镶嵌模型流动镶嵌模型。10二 生物膜流动镶嵌模型111 1、成分：、成分：磷脂：磷脂：磷脂：磷脂：磷脂双分子层是生物膜的基本骨架磷脂双分子层是生物膜的基本骨架蛋白质：蛋白质：蛋白质：蛋白质：有镶在表面、嵌入膜中、贯穿于膜三种，有运输（载体）、识别（糖被）或作为结构蛋白的作用。2 2、特点、特点流动性流动性磷脂和大多数蛋
6、白质可流动磷脂和大多数蛋白质可流动( (结构特点结构特点结构特点结构特点) )不对称性不对称性如：蛋白质分布不均；如：蛋白质分布不均； 糖蛋白只存在于膜外侧糖蛋白只存在于膜外侧选择透过性选择透过性以流动性为基础以流动性为基础( (功能特点功能特点功能特点功能特点) )12ACDB1.1.人体内的白细胞能进行变形运动，穿出毛细血管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，这个过程的完成依靠壁，吞噬侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的细胞膜的 （ ）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2.2.下列哪一种膜结构能通过生物大分子（下列哪一种膜结
7、构能通过生物大分子（ ）恭喜你，答恭喜你，答对了！再接对了！再接再厉！再厉！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！课堂练习不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！A 细胞膜细胞膜 B 核膜核膜C 线粒体膜线粒体膜 D 叶绿体膜叶绿体膜133.一分子一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是，入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是，磷脂分子层数（磷脂分子层数（ ）A 5，10 B 6，12C 7，14 D 8，164、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递
8、和血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（型决定有着密切关系的化学物质是（ ） A 糖蛋白糖蛋白 B 磷脂磷脂 C 脂肪脂肪 D 核酸核酸145.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
9、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15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16生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺呢？1720032003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18磷脂（膜脂）的运动有多种形式：磷脂（膜脂）的运动有多种形式：1 1 1 1、侧向扩散；、侧向扩散；、侧向扩散；、侧向扩散； 2 2 2 2、旋转运动；、旋转运动；、旋转运动；、旋转运动； 3 3 3 3、摆动运动；、摆动运动；、摆动运动；、摆动运动；4 4 4 4、伸缩运动；、伸缩运动；、伸缩运动；、伸缩运动； 5 5 5 5、翻转运动；、翻转运动；、翻转运动；、翻转运动； 6 6 6 6、旋转异构、旋转异构、旋转异构、旋转异构19
