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1/23第二节生物膜的流动镶嵌模型2/23问题探讨1、根据细胞膜结构与功能相适应的观点，你会选择哪一种材料做细胞膜，为什么？(塑料袋、普通布、弹力布)2、你还能想出更好的材料做细胞膜吗？选择依据:系统的边界薄选择透过性伸缩性3/23细胞膜的组成成分是什么呢？对生物膜结构的探索历程:4/23时间：19世纪末（1895年）实验：欧文顿(E.Overton)用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，发现：细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：可以溶于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。提出假说：●●不溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜膜是由脂质组成的5/23实验:采用哺乳动物成熟的红细胞,经过特殊处理使细胞发生溶血现象,一些物质溶出,再将溶出细胞外的物质洗掉,即可得到纯净的细胞膜(又称血影).化学分析表明：膜的成分主要是脂质和蛋白质。时间：20世纪初6/23脂质和蛋白质是怎样有机结合构成膜的呢？7/23时间：1925年实验：两位荷兰科学家用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞膜中提取脂质，在空气－水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的2倍。得出结论：细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层8/23磷脂分子的结构尾部头部亲水疏水9/23绘图活动1：将磷脂分子在空气—水界面上铺展成单分子层，磷脂分子的头尾将如何排布？空气水10/23磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层。11/23绘图活动2：如果将水——空气界面上磷脂分子压入水中，磷脂分子在水中如何分布？12/233、细胞膜中的两层磷脂分子是怎样排列的呢？ABC提示：细胞内外均为水环境。13/23连续两层排列14/23尝试细胞画出膜中的磷脂分子的排布模型15/23蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？推测:??????16/23时间：1959年人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）实验：在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。提出假说：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构17/23“蛋白质-脂质-蛋白质”三层的统一结构模式图18/23静态“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构与膜功能的多样性相矛盾，有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢?19/23时间：1970年实验：将人和鼠的细胞表面膜蛋白分别用不同的荧光标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布提出假说：细胞膜具有流动性（膜的结构特点）20/23举例说明细胞膜具有流动性1.变形虫的变形运动2.植物细胞的质壁分离与质壁分离复原3.动物细胞吸水膨胀和失水皱缩4.草履虫的摄食和排泄6.分泌蛋白通过细胞膜的分泌7.受精时细胞的融合过程5.白细胞吞噬细菌、病毒21/23时间：1972年人物：桑格和尼克森提出：流动镶嵌模型22/23对生物膜结构的探索历程19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由组成的；20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由＿＿＿＿＿＿＿组成；1959年罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由三层结构；1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有；1972年，桑格和提出了。脂质脂质和蛋白质蛋白质－脂质－蛋白质流动性尼克森流动镶嵌模型小结23/231、膜是由蛋白质和脂质组成的。（还有少量多糖）2、膜的基本支架：磷脂双分子层（亲水头部朝外，疏水尾部朝内）3、蛋白质分子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子层4、膜的结构特点：具有流动性（磷脂和大部分的蛋白质分子都是可以运动的）5、膜的功能特点：选择透过性6、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糖蛋白，叫做糖被。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）24/23第二节生物膜的流动镶嵌模型25/23问题探讨1、根据细胞膜结构与功能相适应的观点，你会选择哪一种材料做细胞膜，为什么？(塑料袋、普通布、弹力布)2、你还能想出更好的材料做细胞膜吗？选择依据:系统的边界薄选择透过性伸缩性26/23一、对生物膜结构的探索历程19世纪欧文顿1925年两位荷兰科学家1959年罗伯特森1970年小鼠细胞和人细胞融合1972年桑格和尼克森27/23时间：19世纪末1895年人物：欧文顿（E.Overton）实验：用500多种物质对植物细胞的通透性进行上万次的实验。细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：溶于脂质的物质比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。非脂溶性物质脂溶性物质1．对生物膜成分的探索——脂质资料1假说：膜是由脂质组成的发现:生物膜的成分是否只有脂质一种？还有其他成分？生物膜中的脂质主要是哪一种？28/23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，也会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。根据实验现象,你对膜化学成分在种类上认识是否还有新的结论?问题探讨：得出结论：生物膜中可能还含有蛋白质2．对生物膜成分的探索——蛋白质资料2脂质分子与蛋白质在膜中如何排列29/23不要着急！！！！先来了解下磷脂分子结构特点：30/23磷脂分子的结构尾部头部亲水疏水31/231．画出下面两种情况下磷脂的分布情况：①在空气－水界面上②完全浸没在水中。2．人体组织细胞内外环境如何，预测生物膜中磷脂的排列方式，并画出来。分组讨论根据磷脂分子的结构特点32/23空气水以人细胞为例，预测生物膜中磷脂的排列方式为哪一种33/23时间：1925年人物：荷兰科学家Gorter和Grendel实验：用丙酮从红细胞中抽提出脂质，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两倍。膜中脂质分子排列为连续两层资料3．对生物膜结构的探索——磷脂双分子层结论：34/23猜想利用给定的材料猜想磷脂双分子层与蛋白质的排布方式，试着画出它们的排布方式35/23资料4：罗伯特森的实验电子显微镜是用电子束照射被检样品，由于电子与不同物质发生碰撞而产生不同散射度。因蛋白质电子密度高，故显暗带，磷脂分子电子密度低则呈亮带。(照片)超薄切片技术获得的细胞膜照片生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成的三层静态统一结构（单位膜三明治模型）。4．对生物膜架构的探索——脂质和蛋白质的排布方式假说：36/23三明治模型37/23那么变形虫的变形运动，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38/23标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。蛋白质镶在、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。蛋白质在膜中的分布是不对称的39/23•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40/23时间：1970年人物：费雷和埃迪登等实验：将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合。（动画）结论：细胞膜具有一定的流动性人细胞鼠细胞荧光标记膜蛋白诱导融合40分钟后370C资料6：人-鼠细胞融合实验41/23举例说明细胞膜具有流动性1.变形虫的变形运动2.植物细胞的质壁分离与质壁分离复原3.动物细胞吸水膨胀和失水皱缩4.草履虫的摄食和排泄6.分泌蛋白通过细胞膜的分泌7.受精时细胞的融合过程5.白细胞吞噬细菌、病毒42/23经历了探索的历程,你能总结出流动镶嵌模型的内容吗？43/23时间和人物历史事件历史结论多种物质对膜通透性实验对红细胞膜化学分析红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面积的两倍电镜下膜呈“暗—亮—暗”三层结构蛋白质—脂质—蛋白质人、鼠细胞融合实验。新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型。膜是由脂质组成的膜中含脂质和蛋白质脂质双层结构膜具流动性流动镶嵌模型1972，桑格和尼克森1970年1959年，罗伯特森1925年，两位荷兰科学家20世纪初19世纪末欧文顿总结：生物膜结构的探究历程44/231．磷脂双分子层构成膜的基本支架。2．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。3．磷脂分子和蛋白质分子都不是静止不动的,而是具有一定的流动性。二、流动镶嵌模型的基本内容45/23概念图小结生物膜结构特点功能特点结构组成结构探究历程决定③④②流动性选择透过性磷脂双分子层蛋白质分子①46/231．在生物膜模型的建立和完善过程中，你受到哪些启示?思考2．生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺？说说你的看法。生物膜的流动镶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。（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。47/23据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（）A细胞膜具有一定流动性B细胞膜是选择透过性C细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架D细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子第一关随堂闯关48/23下列哪种膜结构能通过生物大分子（）A细胞膜B核膜C线粒体膜D叶绿体膜第二关不要灰心，再来一次！不要灰心，再来一次！不要灰心，再来一次！随堂闯关49/23变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（）A保护作用B一定的流动性C主动运输D选择透过性第三关随堂闯关50/23细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是（）A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸第四关随堂闯关51/23下列物质中,不能横穿细胞膜进出细胞的是（）A维生素D和性激素B水和尿素C氨基酸和葡萄糖D酶和胰岛素第五关随堂闯关52/23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（如下图）。实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细胞的表面抗原“泾渭分明”，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__________分子是可以运动的，由此也证明了细胞膜具有__________的特点。蛋白质流动性最后一关随堂闯关53/231．细胞膜中除了含有磷脂和蛋白质分子外，还有其它物质吗？请你课后搜索这方面的信息。课外探究2．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。希望你课后能尝试一下。…54/23●●不溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜55/23两层暗层（蛋白质）一层明层（脂质）56/23根据现象和已有知识提出假说或模型用观察和实验对假说或模型进行检验、修正和补充实践检验建模的基本方法57/2358/23