第二節(jié)-生物膜流動鑲嵌模型

1、第第2節(jié)節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型生物膜的流動鑲嵌模型回憶回憶？1.生物膜系統(tǒng)2.細(xì)胞膜有什么功能生物膜結(jié)構(gòu)是什么樣滴呢？對生物膜成分的探索對生物膜成分的探索水水 乙酸乙酯乙酸乙酯資料1：歐文頓的實驗時間：20世紀(jì)初實驗：科學(xué)家第一次將膜從哺乳動物的紅細(xì)胞中分離出來進(jìn)行化學(xué)分析資料2：細(xì)胞膜成分化學(xué)分析實驗磷酸磷酸親水親水頭部頭部脂肪脂肪酸鏈酸鏈?zhǔn)杷杷膊课膊空堈垬?gòu)建磷脂分子在水構(gòu)建磷脂分子在水空氣界面中分布的模型空氣界面中分布的模型磷脂分子排列為單分子層磷脂分子排列為單分子層磷脂分子在細(xì)胞膜上的排列是不是也是單層的呢？細(xì)胞膜中的脂質(zhì)（磷脂）分子細(xì)胞膜中的脂質(zhì)（磷脂）分子排列為連續(xù)的兩層排列為

2、連續(xù)的兩層請請構(gòu)建細(xì)胞膜中磷脂分子的排布模型構(gòu)建細(xì)胞膜中磷脂分子的排布模型資料資料3：紅細(xì)胞膜展開實驗：紅細(xì)胞膜展開實驗從人的紅細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，在空氣從人的紅細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，在空氣水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積約為紅細(xì)胞表面積的積約為紅細(xì)胞表面積的2 2倍倍對生物膜結(jié)構(gòu)的探索對生物膜結(jié)構(gòu)的探索 資料資料4：羅伯特森：羅伯特森“三明治三明治”模型模型羅伯特森觀點：羅伯特森觀點： 蛋白質(zhì)分子都蛋白質(zhì)分子都鑲在鑲在磷脂雙分子層的兩側(cè)，所有膜厚度相同磷脂雙分子層的兩側(cè)，所有膜厚度相同 蛋白質(zhì)分子和磷脂分子都是蛋白質(zhì)分子和磷脂分子都是靜止靜止不動的

3、不動的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)細(xì)胞膜的模型細(xì)胞膜的模型蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 、 、 在磷脂雙分子層中在磷脂雙分子層中鑲在鑲在貫穿貫穿嵌入嵌入紅色熒光染料紅色熒光染料標(biāo)記標(biāo)記人細(xì)胞表面蛋白質(zhì)人細(xì)胞表面蛋白質(zhì)細(xì)胞融合細(xì)胞融合綠色熒光染料綠色熒光染料標(biāo)記標(biāo)記鼠細(xì)胞表面蛋白質(zhì)鼠細(xì)胞表面蛋白質(zhì)373740min40min時間：時間：19701970年年得出結(jié)論：得出結(jié)論： 細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)具有流動性細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)具有流動性實驗：實驗： 時間：時間：19701970年年 實驗：弗雷和埃迪登實驗：弗雷和埃迪登( Frye ( Frye 和和 Edidin )Edidin )將人和鼠的細(xì)胞將人和鼠的細(xì)胞膜蛋白分別用紅、綠熒光標(biāo)

4、記后，讓兩種細(xì)胞融合，雜交細(xì)膜蛋白分別用紅、綠熒光標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合，雜交細(xì)胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時間后胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時間后發(fā)現(xiàn)兩種顏色的熒光均勻分布。發(fā)現(xiàn)兩種顏色的熒光均勻分布。 結(jié)論：結(jié)論：細(xì)胞膜具有細(xì)胞膜具有流動性流動性 時間：時間：19721972年年 桑格桑格(S.J.Singer)(S.J.Singer)和尼克森和尼克森(G.Nicolson)(G.Nicolson)提出了新的生物提出了新的生物膜模型膜模型流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。，為多數(shù)人所接受。 時間：時間：19721972年年 桑格桑格(S.J.Si

5、nger)(S.J.Singer)和尼克森和尼克森(G.Nicolson)(G.Nicolson)提出了新的生物提出了新的生物膜模型膜模型流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。，為多數(shù)人所接受。流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容:3 3、蛋白質(zhì)分子存在形態(tài)：、蛋白質(zhì)分子存在形態(tài)：有鑲在表面、嵌入、貫穿三種，外側(cè)的蛋白質(zhì)分子有鑲在表面、嵌入、貫穿三種，外側(cè)的蛋白質(zhì)分子與糖類結(jié)合形成糖被。與糖類結(jié)合形成糖被。體現(xiàn)了生物膜的體現(xiàn)了生物膜的不對稱性。不對稱性。存在部位存在部位:作作 用用:2003年度諾貝爾化學(xué)獎授予兩名研究膜蛋白的美年度諾貝爾化學(xué)獎授予兩名研究膜蛋白的美國科學(xué)家。國科學(xué)家。 皮特皮特阿格雷阿

6、格雷羅德里克羅德里克麥金農(nóng)麥金農(nóng)1 1、細(xì)胞膜的細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型與與蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)模型的最大的三層結(jié)構(gòu)模型的最大的不同不同是是A A、流動鑲嵌模型認(rèn)為細(xì)胞膜具有一定的流動性、流動鑲嵌模型認(rèn)為細(xì)胞膜具有一定的流動性課堂反饋課堂反饋D D、蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為細(xì)蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為細(xì)胞膜具有透過性胞膜具有透過性C C、流動鑲嵌模型認(rèn)為細(xì)胞膜具有選擇性、流動鑲嵌模型認(rèn)為細(xì)胞膜具有選擇性B B、蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為細(xì)蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為細(xì)胞膜具有一定的流動性胞膜具有一定的流動性2 2、變形蟲的任何部位都能伸出

7、偽足，這一、變形蟲的任何部位都能伸出偽足，這一生理過程的完成依賴于細(xì)胞膜的生理過程的完成依賴于細(xì)胞膜的A A 、保護(hù)作用、保護(hù)作用 B B、 一定的流動性一定的流動性C C 、全透性、全透性 D D、信息交流、信息交流3 3、下列物質(zhì)中最容易通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)、下列物質(zhì)中最容易通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞的是胞的是A A、葡萄糖、葡萄糖 B B、蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì) C C、甘油、甘油 D D、無機(jī)鹽離子、無機(jī)鹽離子謝謝大家！1知識與技能(1)簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。(2)舉例說明生物膜具有流動性特點。(3)嘗試?yán)脧U舊物制作生物膜模型。(4)通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程，闡述科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一般規(guī)

8、律。學(xué)習(xí)目標(biāo)2過程與方法(1)通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程，嘗試提出問題，作出假設(shè)。(2)發(fā)揮空間想象力，通過制作模型，構(gòu)建細(xì)胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)。3情感態(tài)度與價值觀(1)生物膜結(jié)構(gòu)的研究是立足于生物膜所具有的功能特點上開展的，樹立生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)辯證觀點。(2)正確認(rèn)識科學(xué)價值觀，理解假說的提出要有實驗和觀察的依據(jù)，需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?，并通過實驗進(jìn)一步驗證。(3)正確認(rèn)識技術(shù)在科學(xué)研究中所起的作用。一、科學(xué)家對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程時間人物實驗依據(jù)結(jié)論或假說19世紀(jì)末歐文頓對植物細(xì)胞進(jìn)行通透性實驗，發(fā)現(xiàn)_更容易通過細(xì)胞膜膜是由_組成的20世紀(jì)初對哺乳動物紅細(xì)胞的膜進(jìn)行

9、化學(xué)分析膜的主要成分是_和_1925年荷蘭科學(xué)家從人的紅細(xì)胞中提取的脂質(zhì)鋪成單分子層，其面積是紅細(xì)胞表面積的_倍細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為_知識清單時間人物實驗依據(jù)結(jié)論或假說1959年羅伯特森電子顯微鏡下看到細(xì)胞膜清晰的_三層結(jié)構(gòu)所有的生物膜都由_三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，是_的結(jié)構(gòu)1970年_標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實驗細(xì)胞膜具有_1972年桑格和尼克森新的觀察和實驗證據(jù)提出為大多數(shù)人所接受的_模型二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1基本構(gòu)成( 1 ) 基 本 支 架 ： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ， 具 有_性。(2)蛋白質(zhì)分子分布：有的鑲在磷脂雙分子層的_，有的部分或全部_磷脂雙分子層中，

10、有的_整個磷脂雙分子層。特點：大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動。難點1 生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程難點互動特別提示：“單位膜”模型內(nèi)容：膜主要是由脂質(zhì)(磷脂為主)和蛋白質(zhì)組成。磷脂是一種兼性分子，一端是由磷酸構(gòu)成的極性“頭部”，具有親水性；另一端是由兩條脂肪酸長鏈構(gòu)成的非極性“尾部”，具有疏水性。磷脂分子呈雙層排列，疏水性的尾部向內(nèi)，親水性的頭部向外，與蛋白質(zhì)分子結(jié)合，呈蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)，又稱“三明治”結(jié)構(gòu)模型。如下圖所示：例119世紀(jì)末，歐文頓發(fā)現(xiàn)：凡是可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。這種現(xiàn)象是因為()A細(xì)胞膜以磷脂分子層為基本支架B細(xì)胞膜上有搬運(yùn)脂質(zhì)的載體蛋白C

11、細(xì)胞膜表面有一層糖蛋白D磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大都可以運(yùn)動答案：A解析：細(xì)胞膜的主要成分之一是磷脂，根據(jù)相似相溶原理，可知脂質(zhì)物質(zhì)易通過膜。點撥：此題是生物知識和化學(xué)相關(guān)知識的綜合。變式訓(xùn)練1以下是組成細(xì)胞膜的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子的排列特點，其中描述細(xì)胞膜基本支架特征的一項是()A磷脂分子排布成雙分子層B膜兩側(cè)的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不盡相同C蛋白質(zhì)分子附著和鑲嵌于磷脂分子層中D蛋白質(zhì)分子和磷脂分子具有一定的流動性答案：A解析：細(xì)胞膜的組成成分主要是磷脂和蛋白質(zhì)。磷脂雙分子層構(gòu)成了細(xì)胞的基本支架，由它支持著許多蛋白質(zhì)分子。這些蛋白質(zhì)分子可以分為兩類：一類蛋白質(zhì)分子排布在磷脂雙分子層的外側(cè)，即鑲在膜的表層

12、；另一類蛋白質(zhì)分子，有的部分嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿整個磷脂雙分子層。難點2 生物膜的流動鑲嵌模型1生物膜的結(jié)構(gòu)(1)基本內(nèi)容磷脂雙分子層構(gòu)成了膜的基本支架，這個支架不是靜止的，是輕油般的流體。蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層的表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層，大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn)動的。(2)模型模型含義：構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大都不是靜止的，而是運(yùn)動的。模型闡釋細(xì)胞膜的不對稱性：磷脂雙分子層內(nèi)外兩側(cè)蛋白質(zhì)種類和數(shù)量不同；糖類分布在膜的外表面，因此根據(jù)糖蛋白的位置可判斷細(xì)胞膜的內(nèi)外側(cè)。2生物膜的結(jié)構(gòu)特點具有一定的流動性(1)探索過程：用紅色和綠色

13、熒光染料分別標(biāo)記人細(xì)胞和小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，將小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合，在37下保溫40min后，融合細(xì)胞上兩種熒光點呈均勻分布(如圖所示)。(2)實驗結(jié)論這一實驗表明細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)分子具有運(yùn)動性，決定了生物膜具有一定的流動性。(3)生物膜具有流動性特點的生理意義保證了細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸、信息交流、運(yùn)動、變形、分裂、融合等正常生命活動的進(jìn)行。例2(2009哈爾濱)下圖表示細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖，請據(jù)圖回答：(1)圖中B_的性質(zhì)是由_決定 的 。 構(gòu) 成 細(xì) 胞 膜 基 本 支 架 的 結(jié) 構(gòu) 是 _。( 2 ) 與 細(xì) 胞 膜 的 識 別 功 能 有 關(guān) 的 結(jié) 構(gòu) 是 _。(3)吞噬細(xì)胞吞噬

14、細(xì)菌的過程體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有_的特性。(4)不同細(xì)胞的細(xì)胞膜的生理功能不同，主要取決于細(xì)胞膜上的哪些結(jié)構(gòu)的不同？_(填寫標(biāo)號)。(5)當(dāng)血漿中的葡萄糖分子通過細(xì)胞膜時，圖中B的作用是_。答案：(1)蛋白質(zhì)遺傳物質(zhì)D磷脂雙分子層(2)E糖蛋白(3)流動性(4)B、E(5)載體解析：A代表的是多糖，E代表的是具有識別能力的糖蛋白，C和D分別是指磷脂分子和磷脂雙分子層。變式訓(xùn)練2如下圖是桑格和尼克森在1972年提出的關(guān)于生物膜分子結(jié)構(gòu)的流動鑲嵌模型，下列相關(guān)敘述錯誤的是()A圖中a與細(xì)胞識別有關(guān)，細(xì)胞的識別是信息傳遞的過程B圖中c分子具有親水的磷酸頭部和疏水的脂肪酸尾部C圖中d的分布狀態(tài)有兩種：鑲在表

15、面或貫穿于整個磷脂雙分子層Db構(gòu)成膜的基本支架，具有對稱性答案：C解析：圖中a為糖蛋白，與細(xì)胞的識別有關(guān)，b為磷脂雙分子層，構(gòu)成膜的基本支架，c是磷脂分子，有親水的頭部和疏水的尾部，d為蛋白質(zhì)，在膜上呈不對稱分布，有的鑲在膜表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。證明細(xì)胞膜具有流動性的實例有哪些(1)草履蟲取食過程中食物泡的形成以及胞肛廢渣的排除；(2)變形蟲捕食和運(yùn)動時偽足的形成；(3)白細(xì)胞吞噬細(xì)菌；(4)胞飲與分泌；(5)受精時細(xì)胞的融合過程；(6)動物細(xì)胞分裂時細(xì)胞膜的縊裂過程；(7)細(xì)胞雜交時的細(xì)胞融合；(8)紅細(xì)胞通過狹窄毛細(xì)血管的變形；知識拓展(9)精

16、子細(xì)胞形成精子的變形；(10)酵母菌的出芽生殖中長出芽體；(11)人鼠細(xì)胞的雜交實驗；(12)變形蟲的切割實驗；(13)質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗。細(xì)胞膜的流動性為細(xì)胞吸收、分泌、修復(fù)、融合、運(yùn)動、捕食、變形、分裂等提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。例(2009長沙市)實驗結(jié)果表明，細(xì)胞開始融合時，人、鼠細(xì)胞的表面抗原“涇渭分明”，各自只分布于各自的細(xì)胞表面；但在融合之后，兩種抗原就平均地分布在融合細(xì)胞的表面了(如下圖)。請分析問答以下問題：(1)細(xì)胞融合的實驗表明了組成細(xì)胞膜的_分子是可以運(yùn)動的，由此也證明了細(xì)胞膜具有_的特點。(2)在細(xì)胞融合實驗中，一種抗體只能與相應(yīng)的抗原結(jié)合，說明了這類物質(zhì)在分子結(jié)構(gòu)上具有_性。

17、(3)細(xì)胞融合實驗若在20條件下進(jìn)行，則兩種表面抗原平均分布的時間大大延長，這說明_。答案：(1)蛋白質(zhì)流動性(2)特異(3)溫度較高時，蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動速度較快解析：解答本題要結(jié)合文字說明，借助圖解，根據(jù)問題進(jìn)行分析作答。變式訓(xùn)練 (2009成都)物質(zhì)通過細(xì)胞膜與膜的流動性有密切關(guān)系，為了探究溫度對膜的流動性的影響，做了下述實驗：分別用紅色和綠色熒光劑標(biāo)記人和鼠細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)，然后讓兩個細(xì)胞在37下融合，發(fā)現(xiàn)40min后，融合細(xì)胞膜上的紅色和綠色均勻相間分布。有人認(rèn)為該實驗沒有完成，請你繼續(xù)完成探究實驗：_；請你指出可以從哪兩個方面觀察實驗結(jié)果：(1)_；(2)_。請 預(yù) 測 該 實 驗

18、最 可 能 得 出 的 結(jié) 論_。答案：分別在溫度低于37(如0)、高于37(如60)的條件下重復(fù)上述實驗(1)相同時間之后，觀察紅色和綠色熒光物質(zhì)在細(xì)胞膜上分布的情況(2)比較紅色和綠色熒光物質(zhì)在細(xì)胞膜上均勻分布時所需時間的長短在一定溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，細(xì)胞膜的流動會加快加強(qiáng)1如圖所示為細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖，下列有關(guān)敘述錯誤的是()A表示細(xì)胞膜外表面有些糖分子與膜蛋白結(jié)合為糖蛋白B和大都是運(yùn)動的C構(gòu)成細(xì)胞膜的基本支架，與物質(zhì)進(jìn)出無關(guān)D細(xì)胞膜為細(xì)胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境隨堂練習(xí)答案：C解析：此題主要考查構(gòu)成細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)成分及其相應(yīng)功能。圖中為多糖與蛋白質(zhì)結(jié)合而成的糖蛋白，

19、與細(xì)胞識別有關(guān)，參與細(xì)胞間的信息傳遞。代表細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)分子，它們可鑲嵌在膜的表層或嵌插、貫穿于磷脂雙分子層中，大多是運(yùn)動的。是磷脂雙分子層，是構(gòu)成細(xì)胞膜的基本支架，脂溶性物質(zhì)容易進(jìn)入細(xì)胞與細(xì)胞膜的脂質(zhì)成分磷脂分子密切相關(guān)。細(xì)胞膜使每個細(xì)胞與周圍環(huán)境隔離開，維持著相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，保證了細(xì)胞內(nèi)各項生命活動的順利進(jìn)行。2下列有關(guān)細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型正確的是()A蛋白質(zhì)覆蓋在磷脂分子表面B細(xì)胞膜中磷脂和大多數(shù)蛋白質(zhì)都具有流動性C細(xì)胞膜兩側(cè)的分子性質(zhì)和結(jié)構(gòu)相同D磷脂分子的疏水端朝向兩側(cè)，親水端朝向內(nèi)側(cè)答案：B解析：在細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型中，磷脂分子和蛋白質(zhì)是構(gòu)成膜結(jié)構(gòu)的主要成分，磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架，其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性尾部朝向內(nèi)側(cè)。蛋白質(zhì)或分布在膜表面，或部分或全部鑲嵌在磷脂雙分子層中，其中外側(cè)的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白與細(xì)胞識別、細(xì)胞間信息交流等有密切聯(lián)系，因此細(xì)胞膜兩側(cè)的分子性質(zhì)和結(jié)構(gòu)并不相同。構(gòu)成膜結(jié)構(gòu)的磷脂分子和蛋白質(zhì)并不是靜止的，而是在膜中可做多種形式的移動。3生物膜上的蛋白質(zhì)通常與多糖結(jié)合成糖蛋白。在細(xì)胞的生命活動中，糖蛋白在細(xì)胞的識別以及細(xì)胞內(nèi)外的信息傳導(dǎo)中有重要的功能。下列生物結(jié)構(gòu)中，糖蛋白含量可能最多的是()A類囊體的膜B