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1、第第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, ,为我日夜镇守边防为我日夜镇守边防, ,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? ?9/18/20241 知识知识目标目标1.简述生物膜的结构。2.探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。3.探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。情感、态度与价值观情感、态度与价值观1. 使学生树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点2.培养学生严谨的推理和大胆想象能力3.认
2、识到技术的发展在科学研究中的作用，尊重科学且用发展的观点看待科学，树立辨证的科学观能力目标能力目标尝试提出问题，作出假设教学目标教学目标9/18/20242问题探讨问题探讨塑料袋塑料袋普通布普通布弹力布弹力布其他其他根据根据结构跟功能相结构跟功能相适应的观点分析，适应的观点分析，用哪种材料做细胞用哪种材料做细胞膜更适于体现细胞膜更适于体现细胞膜的功能？膜的功能？弹力布能完全表现弹力布能完全表现细胞膜的功能吗？细胞膜的功能吗？9/18/20243自主预习核查1.1.对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程: :(1)(1)脂质脂质 脂质脂质 (2)(2)脂质和蛋白质脂质和蛋白质 (3)2 (
3、3)2 连续的两层连续的两层(4)(4)暗暗- -亮亮- -暗暗 蛋白质蛋白质 脂质脂质 蛋白质蛋白质 静态静态(5)(5)荧光荧光 流动性流动性 (6)(6)流动镶嵌流动镶嵌2.2.流动镶嵌模型基本内容流动镶嵌模型基本内容(1)(1)磷脂双分子层磷脂双分子层 流动流动(2)(2)表面 嵌入 贯穿贯穿 大多数大多数(3)(3)外侧外侧 蛋白质 糖类 糖蛋白 识别别 保护保护 润滑润滑(4)(4)(4)(4)糖类 脂质 糖脂9/18/20244从生理功能入手的科学研究从生理功能入手的科学研究1919世纪末，欧文顿（世纪末，欧文顿（E.OvertonE.Overton）利用植物细胞研究细胞膜利用植
4、物细胞研究细胞膜的通透性的通透性实验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细胞膜从实验现象能推测出什么结论呢？从实验现象能推测出什么结论呢？思考与讨论思考与讨论: :最最初初认认识识到到生生物物膜膜是是由由脂脂质质组组成成的的，是是通通过过对对实实验验现现象象的的推推理理分分析析还还是是通通过过对对膜膜成成分分的的提提取取和鉴定？和鉴定？在在推推理理分分析析得得出出结结论论后后，还还有有必必要要对对膜膜的的成成分分进进行行提提取取、分离和鉴定吗？分离和鉴定吗？膜是由脂质组成的。膜是由脂质组成的。 最最初初依依据据实实验验现现象象和和有有关关知知识识，经经过过严严
5、谨谨的的推推理理和和大大胆胆的的想想像像，提提出出设设想想，是是一一种种常常见见的的科科学学方方法法。假假说说还还需需要要通通过过实实验验观观察察来证实。来证实。提出假说提出假说9/18/20245 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： 9/18/202462020世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的成熟世纪初，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
6、分析膜表明：的红细胞中分离出来，化学分析膜表明：实验证据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分是膜的主要成分是脂质脂质和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：9/18/20247单位膜模型的提出单位膜模型的提出小资料小资料磷脂是组成细胞磷脂是组成细胞的主要脂质，是的主要脂质，是一种由甘油、脂一种由甘油、脂肪酸、和磷酸等肪酸、和磷酸等所组成的分子。所组成的分子。它有一个它有一个亲水亲水磷磷酸酸“头头”部，和部，和一个一个疏水疏水的脂肪的脂肪酸的酸的“尾尾”部。部。思考与讨论：思考与讨论：磷磷脂脂分分子子在在空空
7、气气- -水水界界面上会怎么样铺展？面上会怎么样铺展？亲水亲水“头部头部”水水空气空气亲亲水水的的“头头部部”与与水水接接触触，疏疏水水的的“尾尾巴巴”远远离离水水，朝朝向向空空气气的的一一面面，在在水水空空气界面上铺展成单分子层。气界面上铺展成单分子层。疏水疏水“尾部尾部”9/18/20248单位膜模型的提出单位膜模型的提出思考与讨论：思考与讨论：细胞膜的两侧都有水细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推环境存在，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怎样排布脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？的呢？推推测测9/18/2
8、0249单位膜模型的提出单位膜模型的提出实验证据实验证据19251925年年 Gorter Gorter 和和 Grendel Grendel 用用丙酮丙酮（一种有机溶剂）从一定数量的红细胞（一种有机溶剂）从一定数量的红细胞中抽提脂类，在空气中抽提脂类，在空气- -水界面上铺展成水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的细胞表面积的2 2倍倍脂质分子必然排列为连续脂质分子必然排列为连续的两层的两层GORTER脂单分子层脂单分子层=2=29/18/202410单位膜模型的提出单位膜模型的提出蛋白质蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？位于细胞膜的什么位
9、置呢？推测？推测？4040年代，曾经有学者推测蛋白质覆盖在脂质的两年代，曾经有学者推测蛋白质覆盖在脂质的两边。边。假假说说问题：问题：9/18/202411透射电子显微镜透射电子显微镜（REMREM）单位膜模型的提出单位膜模型的提出蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质脂质脂质单位膜模型单位膜模型19591959年年 ， 罗罗 伯伯 特特 森森 （ J. J. D. D. Robertson Robertson ）用用超超薄薄切切片片技技术术获获得得了了清清晰晰的的细细胞胞膜膜电电镜镜下下的的照照片片，显示暗显示暗- -明明- -暗三层结构。暗三层结构。实验证据实验证据蛋白质的电子密度高，在电镜蛋白质的电子
10、密度高，在电镜下显暗色；磷脂分子的电子密下显暗色；磷脂分子的电子密度低，显亮色。度低，显亮色。9/18/202412 静态静态的的“蛋白质蛋白质- -脂质脂质- -蛋白质蛋白质”三层结构是否能体现膜的功三层结构是否能体现膜的功能呢能呢? ?9/18/202413单位膜模型无法解释的现象单位膜模型无法解释的现象9/18/202414 标本用干冰等标本用干冰等冰冻冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。科学家关于蛋白质在细胞膜上存在的三种方式科学家关于蛋白质在细胞膜上存在的三种方式概括为概括为镶在镶在、嵌入嵌入、贯穿贯穿在在磷脂双分子层中磷脂双分子层中。蛋白质在膜中的
11、分布是蛋白质在膜中的分布是不对称不对称的的新技术带来新模型新技术带来新模型9/18/202415新技术带来新模型新技术带来新模型用用荧荧光光染染料料标标记记某某种种物物质质，利利用用其其荧荧光光特特性性，来来反反应应研研究究对对象象的的相关信息。相关信息。荧光标记荧光标记技术3737下下40min40min后出现后出现了什么现象？说明了什么现象？说明什么？什么？膜上的蛋白质具膜上的蛋白质具有有流动性流动性问题：问题：9/18/202416新技术带来新模型新技术带来新模型侧向扩散运动；侧向扩散运动；旋转运动；旋转运动；摆动运动摆动运动小资料小资料磷脂分子的运动磷脂分子的运动细细胞胞膜膜具具有有流
12、流动动性性9/18/202417想一想想一想:根据今天所获得的信息，你根据今天所获得的信息，你能否构建一个细胞膜模型？能否构建一个细胞膜模型？画一画画一画:细胞膜的结构模型简图细胞膜的结构模型简图9/18/202418新技术带来新模型新技术带来新模型在在 新新 的的 观观 察察 和和 实实 验验 证证 据据 的的 基基 础础 上上 ， 19721972年年 桑桑 格格(S.J.Singer)(S.J.Singer)和和尼尼克克森森(G.Nicolson)(G.Nicolson)提提出出了了新新的的生生物物膜膜模模型型流动镶嵌模型流动镶嵌模型，为多数人所接受。，为多数人所接受。流动镶嵌模型流动镶
13、嵌模型9/18/202419要点要点探究探究对生物膜结构的探索历程的认识对生物膜结构的探索历程的认识9/18/202420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)磷脂双分子层构成了膜的磷脂双分子层构成了膜的基本支架，磷脂双分子层具有流动性。基本支架，磷脂双分子层具有流动性。(2)蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全蛋白质分子有的镶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子层。部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。(3)大多数蛋白质分子也是可以运动的。大多数蛋白质分子也是可以运动的。(4)在细胞膜的外表有一层糖蛋白，
14、叫糖被。与细胞识别、在细胞膜的外表有一层糖蛋白，叫糖被。与细胞识别、信息交流有关。信息交流有关。9/18/202421 生物膜的流动镶嵌模型是否生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺呢？已完美无缺呢？9/18/202422技技术术的的不不断断改改进进和和创创新新，人人类类对对自自然然界界的的认认识识永永无无止止境境，对对膜膜的的研研究究将将更更加加细细致致入入微微一一定定让让你对膜有了新的认识你对膜有了新的认识新技术带来新模型新技术带来新模型9/18/20242320032003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
15、。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9/18/202424小结：概念图小结：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的结构特性:生理特性:磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子有的镶在磷脂有的镶在磷脂双分子层表面双分子层表面有的部分或全部嵌有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中入磷脂双分子层中流动性流动性成分选择透过性选择透过性9/18/202425生物膜的结构特性和功能特性生物膜的结构特性和功能特性1.生物膜的结构特性：流动性生物膜的结构
16、特性：流动性结构基础：磷脂分子和大多数蛋白质是运动的。结构基础：磷脂分子和大多数蛋白质是运动的。实验验证：变形虫的运动、白细胞的吞噬细胞、胞吞和实验验证：变形虫的运动、白细胞的吞噬细胞、胞吞和胞吐现象。胞吐现象。2.生物膜的功能特性：选择透过性生物膜的功能特性：选择透过性结构基础：膜上具有载体蛋白。结构基础：膜上具有载体蛋白。生理意义：控制物质进出。生理意义：控制物质进出。3.流动性和选择透过性的关系流动性和选择透过性的关系区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特点。膜的功能特点。联系：流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，联系：流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现住选择透过性。才能表现住选择透过性。9/18/202426个人观点供参考，欢迎讨论
