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1、第四章 细胞的物质输入和输出第第2 2节节 生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型在制作真核细胞三在制作真核细胞三维结构模型时，提供给维结构模型时，提供给你制作细胞膜的三种材你制作细胞膜的三种材料：料：塑料袋、普通布塑料袋、普通布和和弹力布弹力布。你们认为选哪。你们认为选哪种材料最好？为什么种材料最好？为什么?塑料袋塑料袋只能满足作为只能满足作为系统边界的要求系统边界的要求普通布普通布能够满足能够满足系统的边界和让一部系统的边界和让一部分物质透过分物质透过这两项功能的要求。这两项功能的要求。只有只有弹力布弹力布能体现能体现细胞膜的细胞膜的柔变性柔变性和和一定的一定的通透性通透性，相对好一些。
2、，相对好一些。科幻之旅科幻之旅如果有如果有“时光机器时光机器”，将此刻的你送，将此刻的你送回回19世纪，你会从哪几个方面去研究细世纪，你会从哪几个方面去研究细胞膜的结构胞膜的结构?时间时间：1919世纪末（世纪末（18951895年）年）人物人物：欧文顿：欧文顿实验实验： 用用500500多种化学物质对植物细胞的通透性进多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，行上万次实验，发现脂质更容易通过细胞膜。发现脂质更容易通过细胞膜。细胞膜细胞膜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实验一实验一这说明细胞膜的主要成分这说明细胞膜的主要成分应有什么物质？应有什么物质？作出假设：
3、细胞膜结构中有脂质。作出假设：细胞膜结构中有脂质。实验二实验二时间时间：2020世纪初世纪初实验实验：科学家将细胞膜从哺乳动物的科学家将细胞膜从哺乳动物的红细红细胞胞中分离出来，发现细胞不但会被溶解脂中分离出来，发现细胞不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被质的物质溶解，也会被蛋白酶蛋白酶（能专一地能专一地分解蛋白质的物质分解蛋白质的物质）分解。）分解。做出假设做出假设：膜的成分主要是：膜的成分主要是脂质和蛋白质。脂质和蛋白质。实验三实验三时间时间时间时间：1925192519251925年年年年人物人物人物人物：荷兰的高特和戈来德尔：荷兰的高特和戈来德尔：荷兰的高特和戈来德尔：荷兰的高特和戈来德
4、尔实验实验：用丙酮：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，将它从人的红细胞中提取脂质，将它在空气在空气水界面上铺成水界面上铺成单层分子单层分子。测得单分子测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的层的面积恰为红细胞表面积的两两倍倍。得出结论：得出结论：细胞膜中的脂质分子必然为双层。细胞膜中的脂质分子必然为双层。为什么脂质在空气为什么脂质在空气水界面水界面上铺展成单分子层呢？上铺展成单分子层呢？这与构成细胞膜的脂质这与构成细胞膜的脂质磷脂分磷脂分子的结构子的结构有关。有关。胆碱胆碱磷酸磷酸甘油基团甘油基团脂脂肪肪酸酸链链疏水端亲水端磷脂分子单层磷脂分子铺在水面上的单层磷脂分子铺在水面上的姿态是怎样的呢？姿态是
5、怎样的呢？两层磷脂分子是怎样排布的呢？两层磷脂分子是怎样排布的呢？均以极性亲均以极性亲水头部朝外，水头部朝外，与水接触，与水接触，而以非极性而以非极性疏水尾部朝疏水尾部朝内，尽量避内，尽量避开水。开水。蛋白质分布在哪里呢？蛋白质分布在哪里呢？ 实验四实验四时间时间：1959年年人物人物：罗伯特森：罗伯特森实验实验：在电镜下看到细胞膜清晰的在电镜下看到细胞膜清晰的暗暗亮亮暗暗的三层结构的三层结构。 提出假说：所有的生物膜都由提出假说：所有的生物膜都由蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质三层结构构成，他把生物膜三层结构构成，他把生物膜描述为描述为静态静态的统一结构。的统一结构。“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋
6、白蛋白质质”三明治三明治模型模型 质疑：质疑：静态静态“蛋白质蛋白质- -脂质脂质- -蛋蛋白质白质”三层结构是否能体现膜的三层结构是否能体现膜的功能呢功能呢? ?v细胞的分裂细胞的分裂v草履虫的运动和分裂草履虫的运动和分裂v成熟植物细胞质壁分离和复原现象成熟植物细胞质壁分离和复原现象v精子和卵子的结合精子和卵子的结合v。膜功能的多样性：膜功能的多样性：静态静态新技术带来新模型新技术带来新模型时间时间：1970年年实验实验：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光染料：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光染料标记后，让两种细胞融合，融合细胞的一标记后，让两种细胞融合，融合细胞的一半发半发红色荧光红色荧光，另一半发
7、，另一半发绿色荧光绿色荧光，放置，放置一段时间后发现两种荧光均匀分布。一段时间后发现两种荧光均匀分布。实验五实验五提出假说提出假说：细胞膜具有：细胞膜具有流动性流动性人细胞人细胞鼠鼠细胞细胞荧光标记荧光标记 蛋白质蛋白质诱导诱导融合融合40分分钟钟370C实验结论实验结论: :细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性人人鼠细胞融合实验（荧光标记法）鼠细胞融合实验（荧光标记法）1972年，桑格和尼克森提出年，桑格和尼克森提出生物膜生物膜的流动镶嵌模型的流动镶嵌模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型的基本内容：的基本内容：1、膜的组成成分：、膜的组成成分：主要是主要是磷脂和蛋白质，磷脂和蛋白质，还有还有少量的糖类。
8、少量的糖类。2、膜的基本支架：、膜的基本支架：磷脂双分子层磷脂双分子层（磷脂（磷脂分子的亲水头部朝外，分子的亲水头部朝外，与水接触，疏水尾部与水接触，疏水尾部朝内，尽量避开水）朝内，尽量避开水）3、蛋白质分子的位置蛋白质分子的位置:有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的子层。（体现了膜结构内外的不对称性不对称性）嵌嵌入入镶嵌镶嵌横跨横跨4 4、生物膜的结构特点、生物膜的结构特点: :流动性流动性。(磷脂分子磷脂分子是可以运动的，具有流动是可以运
9、动的，具有流动;大多数的蛋白质分子也是可以运动的大多数的蛋白质分子也是可以运动的)当病菌入侵机体时。当病菌入侵机体时。结构与功能结构与功能相适应相适应细胞膜细胞膜塑料袋塑料袋破洞破洞无法填补无法填补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索历程结构探索历程决定决定 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
10、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。膜含膜含膜中含膜中含 结构结构膜具膜具 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列表总结：生物膜结构的探究历程列表总结：生物膜结构的探究历程脂质脂质脂质脂质磷脂和蛋白质磷脂和蛋白质磷脂和蛋白
11、质磷脂和蛋白质流动性流动性流动镶嵌模型流动镶嵌模型脂质双层脂质双层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，你有哪些收获？有哪些收获？5.探索历程的艰辛探索历程的艰辛 2.根据实验现象根据实验现象，提出问题，做出假说，提出问题，做出假说1.结构与功能是相适应的结构与功能是相适应的3.实验技术推动科学发展实验技术推动科学发展4.构建生物模型构建生物模型讨论讨论 生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型是否已经完美无缺？是否已经完美无缺？思考思考课堂反馈课堂反馈相信你能行相信你能行1.1.使磷脂分子特别适于形成细胞膜的特性是（使磷脂分子特别适于形成细胞膜的特性是（ ）。）。
12、A.A.它们是疏水的它们是疏水的B.B.它们是亲水的它们是亲水的C.C.它们迅速吸水它们迅速吸水D.D.它们既是亲水的又是疏水的它们既是亲水的又是疏水的2.变形虫可以吞噬整个细菌，这一事实说明了（变形虫可以吞噬整个细菌，这一事实说明了（）。）。A.细胞膜具有选择透过性细胞膜具有选择透过性B.细胞膜具有一定的流动性细胞膜具有一定的流动性C.细胞膜具有全透性细胞膜具有全透性D.细胞膜具有保护作用细胞膜具有保护作用3.3.对细胞膜的选择透过性起主要作用的物质是（）对细胞膜的选择透过性起主要作用的物质是（）A.A.水水 B.B.糖类糖类 C.C.磷脂磷脂 D.D.蛋白质蛋白质 4 4.细胞膜上的与细胞
13、的识别、免疫反应、信息传递和细胞膜上的与细胞的识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是（血型决定有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5.5.下列关于膜的叙述中，错误的是（下列关于膜的叙述中，错误的是（ ）。）。A.A.细胞膜主要是由蛋白质分子和磷脂分子组成细胞膜主要是由蛋白质分子和磷脂分子组成B.B.核膜和内质网膜在结构上有密切联系核膜和内质网膜在结构上有密切联系C.C.线粒体膜和叶绿体膜中的蛋白质分子是相同的线粒体膜和叶绿体膜中的蛋白质分子是相同的D.D.细胞膜中的大多数蛋白质分子和磷脂分子不是静止的细胞膜中的大多数蛋白质分子和磷脂分子不是静止的6、一分子一分子COCO2 2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散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（穿过的生物膜层数是（ ）A 5 B 6 C 7 D 8A 5 B 6 C 7 D 8 细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的与糖类结合形成的糖蛋白糖蛋白，叫做，叫做糖被糖被。（糖被（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）
