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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,为我日夜守边防为我日夜守边防,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?丁卫萍丁卫萍第四章第四章 物质的输入和输出物质的输入和输出1.细胞膜的功能有哪些？2.上节课的探究实验说明细胞膜的什么功能？细胞膜具有弹性吗？问题探讨塑料袋普通布弹力布其他用结构跟功能相适应的观点分析，用哪种材料做细胞膜更适于体现细胞膜的功能？细胞膜具有：细胞膜具有：1.1.屏障分隔作用屏障分隔作用2.2.选择透过性选择透过性3.3.弹
2、性弹性弹力布能完全表现细胞膜的功能吗？从生理功能入手的科学探究19世纪末，欧文顿（E.Overton）在研究各种未受精卵细胞的透性实验不溶于脂质的不溶于脂质的物质物质溶于脂质的溶于脂质的物质物质细胞细胞膜膜从实验现象能推测出什么结论呢？思考与讨论思考与讨论:最初认识到生物膜最初认识到生物膜是由脂质组成的，是由脂质组成的，是通过对实验现象是通过对实验现象的推理分析还是通的推理分析还是通过膜成分的提取和过膜成分的提取和鉴定？鉴定？在推理分析得出结在推理分析得出结论后，还有必要对论后，还有必要对膜的成分进行提取、膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？分离和鉴定吗？膜是由脂质组成膜是由脂质组成最初最初依据实
3、验现象依据实验现象和有关知识，经过和有关知识，经过严谨的严谨的推理推理和大胆和大胆的想像，提出设想，的想像，提出设想，是一种常见的科学是一种常见的科学方法。假说方法。假说还需要还需要通过实验观察通过实验观察直接直接证实。证实。提出假说提出假说2020世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，化学分析膜表明：胞中分离出来，化学分析膜表明：实验证据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：单位膜模型的提出小资料磷脂是组成细胞的主要脂质，是一
4、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：磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？亲水“头部”疏水“尾部“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。单位膜模型的提出细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？推测单位膜模型的提出实验证据 1925年 Gorter 和 Grendel 用丙酮（一种有机溶剂）从一定数量的红细胞中抽提脂类，在空气-水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍
5、脂质分子必然排列为连续的两层GORTER脂单分子层=2水水空气空气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边年代，曾经有学者推测蛋白质覆盖在脂质的两边假假说说问题：问题：透射电子显微镜（REM）单位膜模型的提出1959年，罗伯特森（J.D.Robertson）用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜电镜下的照片，显示暗-明-暗三层结构。实验证据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。蛋白质蛋白质脂质单
6、位膜模型变形虫的变形运动单位膜模型无法解释的现象跨膜蛋白外周蛋白嵌入蛋白新技术带来新模型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科学家关于蛋白在细胞膜上存在的三种方式的概括：l在膜表面l嵌在膜中l穿透膜新技术带来新模型 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37下40min后出现了什么现象？说明什么？膜上的蛋白具有流动性新技术带来新模型侧向扩散运动；旋转运动；摆动运动小资料磷脂分子的运动细胞膜具有流动性新技术带来新模型在新的观察和实验证据的基础上，1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物
7、膜模型流动镶嵌模型，为多数人所接受。流动镶嵌模型流动镶嵌模型现现象象观观察察：19世纪末，欧文顿发现 物质更容易透过细胞膜。提出假提出假说说：。实验证实验证明：明：20世纪初，对膜的化学分析结果指出膜主要由 和 组成。提出提出问题问题：脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？实验实验探究：探究：1925年 荷兰科学家测得膜单分子层恰为红细胞表面积的2倍，提出 .1959年罗伯特森提出的单位膜模型：所有生物膜 都由 三层结构。提出新提出新问题问题：如果膜是静态的，细胞的一些复杂功能有怎样解释呢？组织组织新探究：新探究：1970年，荧 光 标 记 小 鼠 细 胞 和 人 细 胞 融 合 实 验，指 出 细
8、胞 膜 具 有 。1972年，桑格和尼克森提出了 。回顾：对生物膜结构的探索历程溶于脂质的膜是由脂质组成脂质蛋白质脂质分子排列为连续的两层蛋白质-脂质-蛋白质流动性流动镶嵌模型流动镶嵌模型基本内容的总结1 1 1 1、生物膜的组成：、生物膜的组成：、生物膜的组成：、生物膜的组成：2 2 2 2、生物膜的基本骨架：、生物膜的基本骨架：、生物膜的基本骨架：、生物膜的基本骨架：3 3、蛋白质分子存在形态：、蛋白质分子存在形态：4 4 4 4、生物膜的结构特点：、生物膜的结构特点：、生物膜的结构特点：、生物膜的结构特点：主要由蛋白质和脂质组成主要由蛋白质和脂质组成主要由蛋白质和脂质组成主要由蛋白质和脂
9、质组成磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）。向内侧）。向内侧）。向内侧）。有镶在表面、嵌入、横跨三种，外侧的蛋白有镶在表面、嵌入、横跨三种，外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。质分子与糖类结合形成糖被。体现了生物膜体现了生物膜的不对称性。（糖被与细胞识别、胞间信息的不对称性。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）交流等有密切联系）一定的流动性一定的流动性一定的流动性一定的流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运（磷脂分子和大多数蛋白质
10、分子都是运（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）动的）动的）动的）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？的进步起到怎样的作用？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，结构和功能相适应是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？如何体现的？结构和功能相适应的观点始终引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、导人们不断实践、认识、再实践、再认识，使人类一步步接近生物再认
11、识，使人类一步步接近生物膜的真相膜的真相思考思考生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺呢？不断完善和发展的流动镶嵌模型20032003年度诺贝尔化年度诺贝尔化学奖授予两名研究细胞学奖授予两名研究细胞膜的美国科学家膜的美国科学家阿格雷阿格雷和和麦金农麦金农。以表彰他们。以表彰他们在细胞膜物质运输的通在细胞膜物质运输的通道方面所做的贡献。道方面所做的贡献。(教材教材P74)P74)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
12、层中磷脂双分子层中流动性流动性成分A不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！CDB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！恭喜你，答恭喜你，答对了！再接对了！再接再厉！再厉！知识闯关：第一关人体内的白细胞能进行变形运动，穿出毛细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，这个过程血管壁，吞噬侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的的完成依靠细胞膜的 （）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A不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！CDB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！恭喜你，答恭喜你，答对了！再接对了！再接再厉！再厉！知识闯关：第二关使使磷脂特别适于形成细胞膜的原因是（磷脂特别适于形成细胞膜的原因是（）磷脂是疏水性磷脂是疏水性磷脂是亲水性的磷脂是亲水性的磷脂能迅速吸水磷脂能迅速吸水 磷脂既是疏水性的又是亲水性的磷脂既是疏水性的又是亲水性的A不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！CDB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！恭喜你，答恭喜你，答对了！再接对了！再接再厉！再厉！知识闯关：第三关细胞膜具有选择透过性，与这一特性密切相关的成分是（）磷脂糖蛋白蛋白质磷脂、蛋白质