生物膜的流動鑲嵌模型

1、第第4章章 細胞的物質(zhì)輸入和輸出細胞的物質(zhì)輸入和輸出第第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人教版必修人教版必修1課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)1.細胞膜的結(jié)構(gòu)特征和功能特征細胞膜的結(jié)構(gòu)特征和功能特征分別是什么？分別是什么？2.生物膜流動鑲嵌模型的基本內(nèi)生物膜流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容是什么？容是什么？1.細胞膜的功能有哪些？2.細胞膜具有彈性嗎？問題探討塑料袋普通布彈力布其他用結(jié)構(gòu)跟功能相適應(yīng)的觀點分析，用哪種材料做細胞膜更適于體現(xiàn)細胞膜的功能？細胞膜具有：1.屏障分隔作用2.選擇透過性3.彈性彈力布能完全表現(xiàn)細胞膜的功能嗎？一一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程 材料一材料一 、時

2、間：、時間：19世紀末世紀末 人物：歐文頓人物：歐文頓 實驗：用實驗：用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細胞的通透性多種化學(xué)物質(zhì)對植物細胞的通透性進行上萬次實驗進行上萬次實驗發(fā)現(xiàn)問題：發(fā)現(xiàn)問題：提出假說提出假說:細胞膜對不同物質(zhì)的通透性不同細胞膜對不同物質(zhì)的通透性不同膜是由脂質(zhì)組成的膜是由脂質(zhì)組成的不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細胞膜思考與討論思考與討論: :最初認識到生物膜是由脂質(zhì)組成的，是通過對實驗現(xiàn)象的推理分析還是通過膜成分的提取和鑒定？在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對膜的成分進行提取、分離和鑒定嗎？最初依據(jù)實驗現(xiàn)象和有關(guān)知識，經(jīng)過嚴謹?shù)耐评砗痛竽懙南胂瘢岢鲈O(shè)想，

3、是一種常見的科學(xué)方法。假說還需要通過實驗觀察直接證實。提出假說材料二、材料二、 2020世紀初，科學(xué)家對世紀初，科學(xué)家對哺乳動物紅細胞哺乳動物紅細胞的細胞膜進行了的細胞膜進行了化學(xué)分析化學(xué)分析成果：確定細胞膜的主要成分的確是成果：確定細胞膜的主要成分的確是脂質(zhì)脂質(zhì)和和蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)。提出假說提出假說觀察和實驗證據(jù)觀察和實驗證據(jù)觀察和實驗依據(jù)觀察和實驗依據(jù)推理和想象推理和想象驗證和完善驗證和完善實驗證據(jù)得出結(jié)論得出結(jié)論脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是怎樣形成生物膜的呢？脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是怎樣形成生物膜的呢？磷脂是組成細胞的主要脂質(zhì)，是一種由甘油、脂肪酸、和磷酸等所組成的分子。它有一個親水磷酸“頭”部，和一個疏水的脂肪酸

4、的“尾”部。 親水“頭部”疏水“尾部”小資料小資料水溶液中水溶液中 空空氣氣和和水水界界面面上上單單分分子子排排布布表面積為表面積為1表面積為表面積為2 2提出假說提出假說:膜中脂質(zhì)分子排列為連續(xù)兩層膜中脂質(zhì)分子排列為連續(xù)兩層實驗證據(jù)材料三、材料三、時間：時間：1925年年 人物：兩位荷蘭科學(xué)家人物：兩位荷蘭科學(xué)家Gorter和和Grendel實驗：用丙酮從紅細胞中抽提出脂質(zhì)，在空氣實驗：用丙酮從紅細胞中抽提出脂質(zhì)，在空氣水界面上鋪展成單分子層，水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的兩倍。面積恰為紅細胞表面積的兩倍。結(jié)論：結(jié)論：脂質(zhì)分子必然排列脂質(zhì)分子必然排

5、列為連續(xù)的兩層為連續(xù)的兩層GORTER脂單分子層脂單分子層=2=2材料四、 20世紀50年代電子顯微鏡誕生。在電子顯微鏡下觀察蛋白質(zhì)顯得灰暗，磷脂分子顯得光亮。1959年羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗亮暗的三層結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)位于脂雙層的什么位置呢？蛋白質(zhì)位于脂雙層的什么位置呢？提出假說提出假說:生物膜是由生物膜是由“蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)”的三的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)單位膜模型單位膜模型變形蟲的變形運動變形蟲的變形運動單位膜模型無法解釋的現(xiàn)象單位膜模型無法解釋的現(xiàn)象提出假說：細胞膜具有流動性提出假說：細胞膜具有流動性 用熒光染料標(biāo)記某種物質(zhì)，利用其熒光

6、特性，來反應(yīng)研究對象的相關(guān)信息。熒光標(biāo)記熒光標(biāo)記技術(shù)37下40min后出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？說明什么？膜上的蛋白質(zhì)分膜上的蛋白質(zhì)分子是可以運動的子是可以運動的材料五、材料五、 時間：時間：19701970年年 人物：弗雷人物：弗雷(Frye)(Frye)和埃迪登和埃迪登(Edidin(Edidin) ) 實驗：將人和鼠的細胞膜表面的蛋白質(zhì)用實驗：將人和鼠的細胞膜表面的蛋白質(zhì)用不同熒光標(biāo)記后，讓兩種細胞融合。不同熒光標(biāo)記后，讓兩種細胞融合。實驗證據(jù)側(cè)向擴散運動；旋轉(zhuǎn)運動；擺動運動小資料磷脂分子的運動結(jié)論：結(jié)論：細胞膜細胞膜具有流動性具有流動性蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)鑲鑲、嵌入嵌入、貫穿貫穿在磷脂雙分子層中。在磷脂

7、雙分子層中。蛋白質(zhì)在膜中的分布是蛋白質(zhì)在膜中的分布是不對稱不對稱的的新技術(shù)帶來新模型新技術(shù)帶來新模型在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上，1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型流動鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型 對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程: 歐文頓歐文頓：從研究生物膜的功能入手從研究生物膜的功能入手 提出：生物膜是由脂質(zhì)組成的提出：生物膜是由脂質(zhì)組成的 歐文頓的假說是否正確？細胞膜中歐文頓的假說是否正確？細胞膜中 除含有脂除含有脂質(zhì)外還有沒有其他成分？質(zhì)外還有沒有其他成分？化學(xué)分析：膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)化學(xué)

8、分析：膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)探究成分探究成分探究磷脂在生物膜中的分布探究磷脂在生物膜中的分布探究蛋白質(zhì)在生物膜中的分布探究蛋白質(zhì)在生物膜中的分布探究結(jié)構(gòu)探究結(jié)構(gòu) 進一步探究生物膜的結(jié)構(gòu)特點進一步探究生物膜的結(jié)構(gòu)特點單位膜結(jié)構(gòu)模型單位膜結(jié)構(gòu)模型生物膜的流動鑲嵌模型生物膜的流動鑲嵌模型二、流動鑲嵌模型的具體內(nèi)容：二、流動鑲嵌模型的具體內(nèi)容：1 1、生物膜的組成：、生物膜的組成：2 2、生物膜的基本骨架：、生物膜的基本骨架：3 3、蛋白質(zhì)分子存在形態(tài)：蛋白質(zhì)分子存在形態(tài)：4 4、生物膜的結(jié)構(gòu)特點：、生物膜的結(jié)構(gòu)特點：主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成磷脂雙分子層磷脂雙分子層（親水性頭部

9、朝向兩側(cè)，（親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性尾部朝向內(nèi)側(cè)）。疏水性尾部朝向內(nèi)側(cè)）。有鑲在表面、嵌入、貫穿三種。外側(cè)有的蛋白質(zhì)分子有鑲在表面、嵌入、貫穿三種。外側(cè)有的蛋白質(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)了生物膜的不對稱性。體現(xiàn)了生物膜的不對稱性。（糖被與細胞識別、胞間信息交流等有密切聯(lián)系）（糖被與細胞識別、胞間信息交流等有密切聯(lián)系）一定的流動性一定的流動性（磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子都是運動（磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子都是運動的）的）5 5、生物膜的功能特點：、生物膜的功能特點：具有選擇透過性具有選擇透過性生物膜的流動鑲嵌模型是否已完生物膜的流動鑲嵌模型是否已完美無缺呢？美無缺呢？2

10、0032003年度諾貝年度諾貝爾化學(xué)獎授予兩名研爾化學(xué)獎授予兩名研究細胞膜的美國科學(xué)究細胞膜的美國科學(xué)家阿格雷和麥金農(nóng)。家阿格雷和麥金農(nóng)。以表彰他們在細胞膜以表彰他們在細胞膜物質(zhì)運輸?shù)耐ǖ婪矫嫖镔|(zhì)運輸?shù)耐ǖ婪矫嫠龅呢暙I。所做的貢獻。 不斷完善和發(fā)展的流動鑲嵌模型不斷完善和發(fā)展的流動鑲嵌模型新篇章：新篇章：人類對自然界的認識永無止境，人類對自然界的認識永無止境，對膜的研究將更加細致入微對膜的研究將更加細致入微1下列哪項敘述不是細胞膜的結(jié)構(gòu)特點？（下列哪項敘述不是細胞膜的結(jié)構(gòu)特點？（ ） A細胞膜是選擇透過性膜細胞膜是選擇透過性膜 B細胞膜由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成細胞膜由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)

11、成 C細胞膜的分子結(jié)構(gòu)具有流動性細胞膜的分子結(jié)構(gòu)具有流動性 D有些蛋白質(zhì)分子可在膜的內(nèi)外之間移動有些蛋白質(zhì)分子可在膜的內(nèi)外之間移動 2人體某些白細胞能進行變形運動、穿出小血管壁，吞噬侵入人人體某些白細胞能進行變形運動、穿出小血管壁，吞噬侵入人體內(nèi)的病菌，這個過程的完成依靠細胞膜的（體內(nèi)的病菌，這個過程的完成依靠細胞膜的（ ）。）。 A選擇透過性選擇透過性 B保護作用保護作用 C流動性流動性 D自由擴散自由擴散3一位細胞學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到一定程度時，細胞膜的面積一位細胞學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到一定程度時，細胞膜的面積增大而厚度變小，其決定因素是細胞膜的（增大而厚度變小，其決定因素是細胞膜的（

12、）。）。 A結(jié)構(gòu)特點具有流動性結(jié)構(gòu)特點具有流動性 B選擇透過性選擇透過性 C專一性專一性 D具有運輸物質(zhì)的功能具有運輸物質(zhì)的功能 ACA課堂練習(xí)課堂練習(xí):據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素素D D等物質(zhì)較容易優(yōu)先通過細胞膜，這是因為等物質(zhì)較容易優(yōu)先通過細胞膜，這是因為（ ）A A 細胞膜具有一定流動性細胞膜具有一定流動性B B 細胞膜是選擇透過性細胞膜是選擇透過性C C 細胞膜的結(jié)構(gòu)是以磷脂細胞膜的結(jié)構(gòu)是以磷脂分子層為基本骨架分子層為基本骨架D D 細胞膜上鑲嵌有各種細胞膜上鑲嵌有各種蛋白質(zhì)分子蛋白質(zhì)分子第一關(guān)第一關(guān)A不要灰心，不要灰心，再來一次！再

13、來一次！CDB不要灰心，不要灰心，再來一次！再來一次！不要灰心，不要灰心，再來一次！再來一次！恭喜你，答恭喜你，答對了！再接對了！再接再厲！再厲！知識闖關(guān)知識闖關(guān)變形蟲的任何部位都能伸出偽足，人體某變形蟲的任何部位都能伸出偽足，人體某些白細胞能吞噬病菌，這些生理過程的完成些白細胞能吞噬病菌，這些生理過程的完成都依賴于細胞膜的（都依賴于細胞膜的（ ）A A 保護作用保護作用 B B 一定的流動性一定的流動性C C 主動運輸主動運輸 D D 選擇透過性選擇透過性第二關(guān)第二關(guān)A不要灰心，不要灰心，再來一次！再來一次！BDC不要灰心，不要灰心，再來一次！再來一次！不要灰心，不要灰心，再來一次！再來一次

14、！恭喜你，答恭喜你，答對了！再接對了！再接再厲！再厲！細胞膜上與細胞識別、免疫反應(yīng)、信息傳細胞膜上與細胞識別、免疫反應(yīng)、信息傳遞和血型決定有密切關(guān)系的化學(xué)物質(zhì)是（遞和血型決定有密切關(guān)系的化學(xué)物質(zhì)是（ ）A A 糖蛋白糖蛋白 B B 磷脂磷脂 C C 脂肪脂肪 D D 核酸核酸第三關(guān)第三關(guān)B不要灰心，不要灰心，再來一次！再來一次！ADC不要灰心，不要灰心，再來一次！再來一次！不要灰心，不要灰心，再來一次！再來一次！恭喜你，答恭喜你，答對了！再接對了！再接再厲！再厲！4在人和鼠的細胞融合實驗中，用兩種熒光物分別標(biāo)記兩種抗在人和鼠的細胞融合實驗中，用兩種熒光物分別標(biāo)記兩種抗體，使之分別結(jié)合到鼠和人的細胞膜表面抗原物質(zhì)上（如下圖）。體，使之分別結(jié)合到鼠和人的細胞膜表面抗原物質(zhì)上（如下圖）。實驗結(jié)果表明，細胞開始融合時，人、鼠細胞的表面抗原實驗結(jié)果表明，細胞開始融合時，人、鼠細胞的表面抗原“涇渭分涇渭分明明”，各自只分布于各自的細胞表面；但在融合之后，兩種抗原就，各自只分布于各自的細胞表面；但在融合之后，兩種抗原就平均地分布在融合細胞的表面了。請分析回答下面的問題。平均地分布在融合細胞的表面了。請分析回答下面的問題。（1）細胞融合的實驗表明了組成細胞膜的）細胞融合的實驗表明了組