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1、 第二节第二节生物生物膜的流膜的流动镶嵌动镶嵌模型模型1234长城长城猜猜 一一 猜猜将细胞与外界环境分开将细胞与外界环境分开海关海关控制物质进出细胞控制物质进出细胞外交部外交部进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流脂质脂质蛋白蛋白质质糖类糖类组成成组成成 分分（打一细胞结构名称）（打一细胞结构名称）尿毒症患者正在接受血液透析血血透透工工作作原原理理时间：时间：时间：时间：19191919世纪末世纪末世纪末世纪末 1895189518951895年年年年人物：人物：人物：人物：欧文顿（欧文顿（欧文顿（欧文顿（E.OvertonE.OvertonE.OvertonE.Overton）实验：实验
2、：实验：实验：用用用用500500500500多种物质对多种物质对多种物质对多种物质对植物细胞的植物细胞的植物细胞的植物细胞的通透性通透性通透性通透性进行上进行上进行上进行上万次的实验。万次的实验。万次的实验。万次的实验。 细胞膜对不同物质细胞膜对不同物质细胞膜对不同物质细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：溶的通透性是不一样的：溶的通透性是不一样的：溶的通透性是不一样的：溶于脂质的物质比不溶于脂于脂质的物质比不溶于脂于脂质的物质比不溶于脂于脂质的物质比不溶于脂质的物质更容易通过细胞质的物质更容易通过细胞质的物质更容易通过细胞质的物质更容易通过细胞膜。膜。膜。膜。非脂溶性物非脂溶性物质质脂溶性物
3、质脂溶性物质1对生物膜成分的探索对生物膜成分的探索脂质脂质资料资料1 1假说：假说：假说：假说：膜是由膜是由膜是由膜是由脂质脂质组成的组成的组成的组成的发现发现发现发现: : : :生物膜中的脂质主要是哪一种？磷脂分子磷脂分子磷脂磷脂亲水性头部亲水性头部疏水性尾部疏水性尾部 思考：将磷脂分子在空气将磷脂分子在空气水界水界面上铺展成单分子层，磷脂分子的面上铺展成单分子层，磷脂分子的头尾将如何排布？头尾将如何排布？ 利用的磷脂分子模型摆出下面情况下磷脂利用的磷脂分子模型摆出下面情况下磷脂的分布情况：的分布情况： 在空气水界面上在空气水界面上动动 一一 动动根据磷脂分子的结构特点根据磷脂分子的结构特
4、点1917年，姆瓦（Langmuir）的磷脂分子实验将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完以后，磷脂分子分布散乱，经过推挤，磷脂分子排列成了单层，而且磷脂分子的一端都浸入水中，另一端浮于水面。 科学家在实验中发现：细胞膜不但会科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶蛋白酶( (能能专一地分解蛋白质的物质专一地分解蛋白质的物质) )分解。分解。 根据实验现象根据实验现象, ,你对膜化学成分在种类你对膜化学成分在种类上认识是否还有新的结论上认识是否还有新的结论? ? 问题探讨问题探讨：得出结论：得出结论：生物膜中可能还含有蛋白质生物膜中可能还含有蛋白质
5、2对生物膜成分的探索对生物膜成分的探索蛋白质蛋白质资料资料2 2脂质分子与蛋白质在膜中如何排列？ 时间时间时间时间：1925192519251925年年年年 人物人物人物人物：荷兰科学家：荷兰科学家：荷兰科学家：荷兰科学家GorterGorterGorterGorter和和和和GrendelGrendelGrendelGrendel 实验实验实验实验：用丙酮从红细胞中抽提出脂质：用丙酮从红细胞中抽提出脂质：用丙酮从红细胞中抽提出脂质：用丙酮从红细胞中抽提出脂质，在空气，在空气，在空气，在空气水界面上铺展成单分子层，水界面上铺展成单分子层，水界面上铺展成单分子层，水界面上铺展成单分子层，测得单分
6、子层的面积恰为红细胞表面测得单分子层的面积恰为红细胞表面测得单分子层的面积恰为红细胞表面测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的积的积的积的两倍。两倍。两倍。两倍。 膜中脂质分子排列为膜中脂质分子排列为连续两层连续两层资料资料3 33对生物膜结构的探索对生物膜结构的探索磷脂双分子层磷脂双分子层结论：结论：模型建构模型建构：小组先讨论，然后建构。小组先讨论，然后建构。小组活动 蛋白质位于磷脂双分子层的什么位置呢？蛋白质位于磷脂双分子层的什么位置呢？推测:? ? ? ? ? ?资料资料4 4：罗伯特森的实验：罗伯特森的实验电子显微镜是用电子束电子显微镜是用电子束照射被检样品，由于电照射被检样品，由于电
7、子与不同物质发生碰撞子与不同物质发生碰撞而产生不同散射度。因而产生不同散射度。因蛋白质蛋白质电子密度高，故电子密度高，故显显暗带暗带，磷脂磷脂分子电子分子电子密度低则呈密度低则呈亮带亮带。( (照片照片) )超薄切片技术获得的细胞膜照片超薄切片技术获得的细胞膜照片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”构成构成的三层的三层静态统一静态统一结构（单位膜三明治模型）结构（单位膜三明治模型）。4对生物膜架构的探索对生物膜架构的探索脂质和蛋白质的排布方式脂质和蛋白质的排布方式假说：假说： 三三明明治治模模型型标本用干冰等标本用干冰等冰冻冰冻。后用冷刀断开，升温。后用冷刀断开，升温后暴露
8、断裂面。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1蛋白质与磷质排布与你先前的猜想有何区别？与三明治模型呢？2三明治模型还有何不足之处，找出证据说明。学习小组讨论学习小组讨论那么那么变形虫变形虫的变形运动，细胞的生长怎样解释？的变形运动，细胞的生长怎样解释？如果生物膜是静态统一的结构变形虫变形虫时间时间时间时间：1970197019701970年年年年人物人物人物人物：费雷和埃迪登等：费雷和埃迪登等：费雷和埃迪登等：费雷和埃迪登等实验实验实验实验：将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后：将
9、人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后：将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后：将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合。融合。融合。融合。（动画）（动画）（动画）（动画）结论：细胞膜具有一定的结论：细胞膜具有一定的流动性流动性人细胞人细胞鼠细胞鼠细胞荧光标记 膜蛋白诱导融合40分钟后370C资料资料6 6：人：人- -鼠细胞融合实验鼠细胞融合实验经历了探索经历了探索的历程的历程, ,你你能总结出流能总结出流动镶嵌模型动镶嵌模型的内容吗？的内容吗？时间和人物时间和人物历史事件历史事件历史结论历史结论 多种物质对膜通透性实验多种物质对膜通透性实验对红细胞膜化学分析对红细胞膜化学分析红
10、细胞膜的脂质铺展成单红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面层分子的面积是原膜表面积的两倍积的两倍电镜下膜呈电镜下膜呈“暗暗亮亮暗暗”三层结构三层结构蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质人、鼠细胞融合实验。人、鼠细胞融合实验。新的观察和实验证据的基础新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型。上，提出分子结构模型。膜是由膜是由脂质组成的脂质组成的膜中含脂质和膜中含脂质和蛋白质蛋白质脂质双层脂质双层结构结构膜具膜具流动流动性性流动镶嵌流动镶嵌模型模型19721972，桑格，桑格和尼克森和尼克森19701970年年19591959年，年，罗伯特森罗伯特森19251925年，年，两位荷兰两位荷兰科
11、学家科学家2020世纪初世纪初1919世纪末世纪末欧文顿欧文顿总结：总结：生物膜结构的探究历程生物膜结构的探究历程1 1磷脂双分子层构成膜的磷脂双分子层构成膜的基本支架基本支架。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，有有的的横跨横跨整个磷脂双分子层。整个磷脂双分子层。3 3磷磷脂脂分分子子和和蛋蛋白白质质分分子子都都不不是是静静止止不不动动的的, ,而是具有一定的而是具有一定的流动性流动性。二、二、流动流动镶嵌镶嵌模型模型的基的基本内本内容容生物膜结构模型示意图生物膜结构模型示意图返回讨论讨
12、论1、分析生物膜模型的建立和完善过程，你、分析生物膜模型的建立和完善过程，你受到哪些启示？受到哪些启示？（1）科学研究的艰辛历程；（2）告诉我们建立模型的一般方法；（3）实验技术的进步推动科学发展；（4）结构与功能相适应；（5）科学理论是在不断修正中完善的。根根 据据 现现 象象和和 已已 有有 知知识识 提提 出出 假假说说 或或 模模 型型用用观观察察和和实实验验对对假假说说或或模模型型进进行行检检验验、修修正正和和补补充充 实实践践检检验验建模的基本方法建模的基本方法 2 2生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺？说说你的看生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺？说说你的看法。法。生物膜的流动镶
13、嵌模型不可能完美无缺。人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。概念图小结概念图小结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课堂小练习题1、在组成细胞膜的脂质中，最丰富的是： A、脂肪 B、固醇 C、磷脂 D、维生素D2 2、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
14、白质 C C、甘油、甘油 D D、无机盐离子、无机盐离子3 3、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、信息交流在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物分别标记两在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物分别标记两种抗体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上种抗体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上（如下图）。实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细（如下图）。实验结果表明，细胞开始融合时，人、
15、鼠细胞的表面抗原胞的表面抗原“泾渭分明泾渭分明”，各自只分布于各自的细胞表面；，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面但在融合之后，两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面了。请分析回答下面的问题。了。请分析回答下面的问题。细胞融合的实验表明了组成细胞膜的细胞融合的实验表明了组成细胞膜的_分子是可分子是可以运动的，由此也证明了细胞膜具有以运动的，由此也证明了细胞膜具有_的特点。的特点。 蛋白质蛋白质 流动性流动性 随堂闯关 1 1细胞膜中除了含有磷脂和蛋白质分细胞膜中除了含有磷脂和蛋白质分子外，还有其它物质吗？请你课后搜索子外，还有其它物质吗？请你课后搜索这方面的信息。这方面的信息。课外探究课外探究2 2制作细胞膜模型有没有更好的设计制作细胞膜模型有没有更好的设计方法和更合适的实验材料。希望你课方法和更合适的实验材料。希望你课后能尝试一下。后能尝试一下。 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两层暗层两层暗层（蛋白质）（蛋白质）一层明层一层明层（脂质）（脂质）
