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1、生物膜的流动镶嵌模型 第1页，共28页，编辑于2022年，星期一温故而知新温故而知新细胞膜和其他生物膜都是细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜选择透过性膜渗透现象渗透现象原理：原理：水分子多水分子多水分子少水分子少两个条件：两个条件：1、具有、具有半透膜半透膜2、膜两侧有、膜两侧有浓度差浓度差第2页，共28页，编辑于2022年，星期一一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程 19 19世纪末，欧文顿实验世纪末，欧文顿实验1 1、从生理功能入手的细胞膜组成成分探究、从生理功能入手的细胞膜组成成分探究非脂溶性物质非脂溶性物质脂溶性物质脂溶性物质假说：膜是由脂质假说：膜是由脂质(磷脂磷脂)
2、组成的组成的用用500500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万万次实验，次实验，发现问发现问题：题：细胞膜对不同物质的通透性不同。细胞膜对不同物质的通透性不同。细胞膜细胞膜相似相溶原理第3页，共28页，编辑于2022年，星期一动动脑筋动动脑筋生物膜上只有脂质吗？生物膜上只有脂质吗？实验验证：实验验证：2020世纪初，科学家将细胞膜从世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动哺乳动物的红细胞物的红细胞中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶分解（提示：蛋白酶是生物体内物质溶解，也会被蛋白酶分解（提示：蛋白酶
3、是生物体内普遍存在的只对蛋白质分解起催化作用的物质）。普遍存在的只对蛋白质分解起催化作用的物质）。假说：膜的主要成分：假说：膜的主要成分：脂质脂质(磷脂磷脂)和蛋白质和蛋白质动动脑筋动动脑筋第4页，共28页，编辑于2022年，星期一19251925年年,两位荷兰的科学家用丙酮从人的红细胞两位荷兰的科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质中提取脂质,在空气在空气水界面上铺展成单分子水界面上铺展成单分子层层,测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2 2倍倍.猜猜看猜猜看:磷脂在细胞膜中如何排布？磷脂在细胞膜中如何排布？2 2、生物膜模型的探究、生物膜模型的探究第5页，共
4、28页，编辑于2022年，星期一疏水尾部疏水尾部亲水头部亲水头部磷脂分子的结构磷脂分子的结构磷酸磷酸磷酸磷酸甘油甘油甘油甘油脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸胆碱胆碱第6页，共28页，编辑于2022年，星期一磷脂分子在空气磷脂分子在空气-水界面上如水界面上如何排布？何排布？磷脂分子在空气和水的界面上展开为一层。磷脂分子在空气和水的界面上展开为一层。结论：膜中脂质分子排列为连续两层。结论：膜中脂质分子排列为连续两层。第7页，共28页，编辑于2022年，星期一细胞膜的两侧都有水环境存在，细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分胆的推测和想象一下在这样的
5、环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？推推测测第8页，共28页，编辑于2022年，星期一19591959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清楚的暗年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清楚的暗-亮亮-暗的三层结构。他把生物膜描述为静态的统一结暗的三层结构。他把生物膜描述为静态的统一结构，并构建了构，并构建了单位膜单位膜模型。模型。蛋白质蛋白质脂脂脂脂质质质质蛋白质蛋白质细胞膜中的蛋白质是怎样分布的？细胞膜中的蛋白质是怎样分布的？第9页，共28页，编辑于2022年，星期一许多科学家对生物膜是静态的观点提出质疑，许多科学家对生物膜是静态的观点提出质疑，许多科学家对生
6、物膜是静态的观点提出质疑，许多科学家对生物膜是静态的观点提出质疑，因为静态的单位膜因为静态的单位膜因为静态的单位膜因为静态的单位膜模型无法解释许多现象。模型无法解释许多现象。模型无法解释许多现象。模型无法解释许多现象。例如：白细胞吞噬病菌、细胞生长、变例如：白细胞吞噬病菌、细胞生长、变例如：白细胞吞噬病菌、细胞生长、变例如：白细胞吞噬病菌、细胞生长、变形虫的变形运动、分泌蛋白的形成等。形虫的变形运动、分泌蛋白的形成等。形虫的变形运动、分泌蛋白的形成等。形虫的变形运动、分泌蛋白的形成等。第10页，共28页，编辑于2022年，星期一变形虫的变形运动变形虫的变形运动变形虫在吞噬草履虫变形虫在吞噬草履
7、虫第11页，共28页，编辑于2022年，星期一2020世纪世纪6060年代科学家用年代科学家用扫描电镜技术扫描电镜技术和和冰冻蚀刻技术冰冻蚀刻技术揭示了揭示了细胞膜结构中蛋白颗粒的分布。实验中将标本用干冰等冰冻后，细胞膜结构中蛋白颗粒的分布。实验中将标本用干冰等冰冻后，用冷刀断开，升温后暴露断裂面用冷刀断开，升温后暴露断裂面蛋白质蛋白质镶嵌镶嵌、嵌入嵌入、横跨横跨在磷脂双分子层中。在磷脂双分子层中。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第12页，共28页，编辑于2022年，星期一小鼠细胞小鼠细胞绿色荧光绿色荧光染料标记染料标记的的膜蛋白膜蛋白细胞融合细胞融合40min40mi
8、n37 37 杂交细胞杂交细胞红色荧光红色荧光染料标记染料标记的的膜蛋白膜蛋白人细胞人细胞膜蛋白具有一定的流动性膜蛋白具有一定的流动性19701970年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验第13页，共28页，编辑于2022年，星期一侧向扩散运动；旋转运动；摆动运动小资料小资料磷脂分子的运动细胞膜具有流细胞膜具有流动性动性第14页，共28页，编辑于2022年，星期一在新的观察和实验证据基础上，在新的观察和实验证据基础上，19721972年，桑格和年，桑格和尼克森提出流动镶嵌模型尼克森提出流动镶嵌模型流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容第15页，共28页，
9、编辑于2022年，星期一2 2 2 2、磷脂双分子层磷脂双分子层构成膜的构成膜的构成膜的构成膜的基本支架基本支架。（其中磷脂分子的亲。（其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）3 3 3 3、蛋白质分子有的、蛋白质分子有的、蛋白质分子有的、蛋白质分子有的镶嵌镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全在磷脂双分子层表面，有的部分或全在磷脂双分子层表面，有的部分或全在磷脂双分子层表面，有的部分或全部部部部嵌入嵌入磷脂双分子层中，有的磷脂双分子层中，有的横跨横跨整个磷脂双分子层。（体整个磷脂双分子层。（体整个磷脂双分子层。（体整个磷脂双分子层。（体现
10、了膜结构内外的现了膜结构内外的现了膜结构内外的现了膜结构内外的不对称性不对称性不对称性不对称性）流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容1 1 1 1、生物膜主要有、生物膜主要有、生物膜主要有、生物膜主要有脂质脂质脂质脂质和和蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质组成组成组成组成第16页，共28页，编辑于2022年，星期一5 5、（、（1 1）细胞膜外表细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做合形成的糖蛋白，叫做糖被糖被。（糖被与。（糖被与细胞识别、胞间信息细胞识别、胞间信息交流交流等有密切联系）等有密切联系）（2)2)有些多糖与磷脂分子结合形成
11、有些多糖与磷脂分子结合形成糖脂糖脂4 4、生物膜的结构特点：、生物膜的结构特点：一定的流动性一定的流动性（磷脂分子和大多数蛋（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）白质分子都是运动的）第17页，共28页，编辑于2022年，星期一想象空间想象空间 发挥空间发挥空间想象力，想象想象力，想象一个近似球型一个近似球型的细胞，其细的细胞，其细胞膜的磷脂双胞膜的磷脂双分子层的三维分子层的三维立体结构！立体结构！第18页，共28页，编辑于2022年，星期一实验技术与科学发展实验技术与科学发展1.1.在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到怎样的作用？步起到怎样的作用
12、？实验技术的进步对科学的发展起到关键性的推动作用实验技术的进步对科学的发展起到关键性的推动作用2.2.在生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应在生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是如何体现的？是如何体现的？结构和功能相适应的观点始终引导人结构和功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识、再实践、再认识，们不断实践、认识、再实践、再认识，使人类一步步接近生物膜的真相使人类一步步接近生物膜的真相动动脑筋动动脑筋第19页，共28页，编辑于2022年，星期一总结：总结：生物膜的流动镶嵌模型探究历程生物膜的流动镶嵌模型探究历程18951895年年膜是由脂质膜是由脂质组成的组成的2020世纪初世纪
13、初膜的主要成分膜的主要成分是脂质和是脂质和蛋白质蛋白质19251925年年细胞膜中的细胞膜中的脂质分子一定脂质分子一定为连续的两层为连续的两层19591959年年“三明治三明治”结构模型结构模型19721972年年流动镶嵌流动镶嵌模型模型19701970年年细胞膜具有细胞膜具有一定的流动性一定的流动性第20页，共28页，编辑于2022年，星期一小结：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:磷脂双分子磷脂双分子层蛋白蛋白质分子分子部分部分镶在磷脂双分在磷脂双分子子层表面表面部分或全部嵌入部分或全部嵌入磷脂双分子磷脂双分子层中中流流动性性成分流动镶嵌
14、模型基本内容小结流动镶嵌模型基本内容小结第21页，共28页，编辑于2022年，星期一课堂习题课堂习题1 1、（、（20102010兰州兰州模拟）下列关于生物膜结构的探索历程说模拟）下列关于生物膜结构的探索历程说法不正确的（法不正确的（）A A 欧文顿通过对膜成分的提取和鉴定，认识到细胞膜是由脂质欧文顿通过对膜成分的提取和鉴定，认识到细胞膜是由脂质组成的组成的B B 科学家通过提取红细胞中的脂质实验，得出结论，膜的脂质分科学家通过提取红细胞中的脂质实验，得出结论，膜的脂质分子是双层排布子是双层排布C C 罗伯特森通过电镜观察，提出了生物膜的罗伯特森通过电镜观察，提出了生物膜的“蛋白质蛋白质-脂质
15、脂质-蛋白质蛋白质”的三明治结构模型的三明治结构模型D D 在建立生物膜结构模型的过程中，实验技术起了关键的推动作用在建立生物膜结构模型的过程中，实验技术起了关键的推动作用A第22页，共28页，编辑于2022年，星期一2 2、细胞膜的结构特点是（、细胞膜的结构特点是（）A A 脂质和蛋白质构成脂质和蛋白质构成 B B 磷脂为分子层结构磷脂为分子层结构C C 细胞膜具有选择性细胞膜具有选择性 D D 细胞膜具有一定得流动性细胞膜具有一定得流动性D3 3、（、（20102010安徽高考）下列关于生物膜结构和功能的安徽高考）下列关于生物膜结构和功能的叙述正确的是（叙述正确的是（）A A 肌细胞的细胞
16、膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体B B 细胞膜上的受体是细胞间信息交流的必须结构细胞膜上的受体是细胞间信息交流的必须结构C C 线粒体内膜上只分布着合成线粒体内膜上只分布着合成ATPATP的酶的酶D D 核膜上的核孔可以让蛋白质和核膜上的核孔可以让蛋白质和RNARNA自由进出自由进出A4 4、一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞、一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小而面积增大，其决定因素是细胞膜（膜的厚度变小而面积增大，其决定因素是细胞膜（）A A 具有流动性具有流动性 B B 具有选择透过性具有选择透过性C C 具有专一
17、性具有专一性 D D 具有运输物资的功能具有运输物资的功能A第23页，共28页，编辑于2022年，星期一5 5、(2010(2010北京调考）能够反映细胞膜具有选择透过北京调考）能够反映细胞膜具有选择透过性功能特点的实例有（性功能特点的实例有（）白细胞吞噬病菌白细胞吞噬病菌 细胞膜外细胞膜外K K的浓度远低于膜内的浓度远低于膜内 变形虫的变变形虫的变形运动形运动 唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶 海带细胞内的海带细胞内的浓度远远浓度远远高于海水中的高于海水中的浓度浓度 A B C D A B C D D6 6、关于生物膜的应用，下列叙述错误的是（、关于生物膜的应用，下列叙述错误
18、的是（）A A 目前，生物膜应用的研究已经深入到分子水平目前，生物膜应用的研究已经深入到分子水平B B 生物膜在工业上的应用，主要是人工模拟生物的各种功能生物膜在工业上的应用，主要是人工模拟生物的各种功能C C 用人工生物膜处理污水时，可有选择地将有毒重金属离于阻挡在膜的用人工生物膜处理污水时，可有选择地将有毒重金属离于阻挡在膜的一侧一侧D D 人造膜材料的研究已经成熟，并在工业上、农业、医等生产实践中人造膜材料的研究已经成熟，并在工业上、农业、医等生产实践中应用应用D第24页，共28页，编辑于2022年，星期一如图所示为细胞膜的亚显微结构，请据图回答下列问题：（1）从化学成分上看，图中的是
19、，是 ，是 。构成了细胞膜的基本支架。（2）据图分析，哪一侧为细胞膜的外侧：。判断的依据是 。（3）细胞膜的结构特点 ，这种特点表现为图中的 和 大都可以 。（4）细胞膜的功能特性是 ，这种特性的生理意义是 。糖蛋白糖蛋白磷脂双分子层磷脂双分子层膜蛋白膜蛋白磷脂双分子层磷脂双分子层a a侧侧具有流动性具有流动性控制物质进出细胞控制物质进出细胞 选择透过性选择透过性运动运动a侧b侧细胞膜外侧有糖蛋白细胞膜外侧有糖蛋白第25页，共28页，编辑于2022年，星期一 在生物膜模型的建立和完善的过程中，在生物膜模型的建立和完善的过程中，你受到了哪些启示？你受到了哪些启示？人类对自然界的认识永无止境，随着
20、实验技人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断改进，对膜的研究将更加细致入微，对术的不断改进，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。各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。第26页，共28页，编辑于2022年，星期一2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜蛋年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜蛋白的美国科学家，这是自白的美国科学家，这是自1991年来诺贝尔年来诺贝尔奖第三次颁发给与细胞膜蛋白质有关的研奖第三次颁发给与细胞膜蛋白质有关的研究成果究成果。皮特皮特阿格雷阿格雷罗德里克罗德里克麦金农麦金农第27页，共28页，编辑于2022年，星期一课后作业课后作业1、做相应练习册以及课后习题2、预习第3节第28页，共28页，编辑于2022年，星期一