生物必修一生物膜的流動鑲嵌模型

生物必修一生物膜的流動鑲嵌模型第1頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一細(xì)胞膜的功能？1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流結(jié)構(gòu)功能第2頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程第3頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一問題1膜的組成成分是什么？一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程第4頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一

時(shí)間：

人物：

實(shí)驗(yàn)：

提出假說：資料一膜是由脂質(zhì)組成的.19世紀(jì)末歐文頓（E.Overton）用500多種物質(zhì)對植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性實(shí)驗(yàn).不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細(xì)胞膜不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程第5頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一

實(shí)驗(yàn)：

提出假說：資料二細(xì)胞膜的組成中有蛋白質(zhì)?？茖W(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：細(xì)胞膜不但會被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會被蛋白酶(能專一地分解蛋白質(zhì)的物質(zhì))分解。一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程第6頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一

時(shí)間：實(shí)驗(yàn)：

資料三20世紀(jì)初科學(xué)家第一次將膜從哺乳動物的紅細(xì)胞分離出來，并進(jìn)行了化學(xué)分析,確定細(xì)胞膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì).組成膜的脂質(zhì)中磷脂含量最多.此外，還含有少量的糖類。一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程第7頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一問題2這些成分在膜中如何排列的呢？一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程第8頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一磷酸脂肪酸親水頭部疏水尾部一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程磷脂分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：第9頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一畫出下面兩種情況下磷脂的排布情況：

①在空氣－水界面上

②完全浸沒在水中。一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程第10頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一

時(shí)間：

人物：

實(shí)驗(yàn)：

結(jié)論：資料四細(xì)胞膜中的磷脂排列為連續(xù)的兩層1925年荷蘭科學(xué)家從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪成單分子層。測得單分子層的面積是紅細(xì)胞的表面積的2倍。一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程第11頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一雙層磷脂分子是如何排布構(gòu)成生物膜結(jié)構(gòu)的呢？一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程第12頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一雙層磷脂分子是如何排布構(gòu)成生物膜結(jié)構(gòu)的呢？A

B

C水水一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程第13頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一

時(shí)間：

人物：

實(shí)驗(yàn)：

提出假說：

資料五1959年羅伯特森（J.D.Robertsen）在電鏡下觀察細(xì)胞膜。生物膜是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”構(gòu)成的三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)（三明治模型）。小資料：當(dāng)電子束照射被檢驗(yàn)樣品，由于電子與不同物質(zhì)產(chǎn)生碰撞時(shí)，產(chǎn)生不同散射度。蛋白質(zhì)電子密度高，故顯微鏡下顯示暗帶，磷脂分子電子密度低，則顯示亮帶。細(xì)胞膜由“暗-亮-暗”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。三明治模型一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程第14頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一(白細(xì)胞吞噬病毒的過程)第15頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一

時(shí)間：

實(shí)驗(yàn)：

結(jié)論：

資料六1970年熒光染料標(biāo)記人和鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)后，將兩種細(xì)胞融合膜上蛋白質(zhì)可以運(yùn)動，細(xì)胞膜具有一定的流動性人細(xì)胞鼠細(xì)胞熒光標(biāo)記膜蛋白誘導(dǎo)融合40分鐘后370C一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程第16頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一第17頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一時(shí)間：人物：提出：1972年桑格和尼克森流動鑲嵌模型一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程第18頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1、基本支架為（），2、蛋白質(zhì)（）

3．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

。磷脂雙分子層有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿整個磷脂雙分子層。具有一定的流動性二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容第19頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一糖被的功能：

保護(hù)和潤滑細(xì)胞識別（細(xì)胞間信息交流）P68二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容第20頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一制作概念圖：二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容第21頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一制作概念圖：生物膜具有一定的流動性磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子主要成分基本支架三種位置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有流動性大多數(shù)分子運(yùn)動的脂質(zhì)鑲在…表面嵌入…中貫穿整個…二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容第22頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一1、據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素D等物質(zhì)較容易優(yōu)先通過細(xì)胞膜，這是因?yàn)椋ǎ〢細(xì)胞膜具有一定流動性B細(xì)胞膜是選擇透過性C細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)是以磷脂分子層為基本骨架D細(xì)胞膜上鑲嵌有各種蛋白質(zhì)分子課堂反饋第23頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一3.細(xì)胞膜上與細(xì)胞識別、免疫反應(yīng)、信息傳遞和血型決定有著密切關(guān)系的化學(xué)物質(zhì)是（）A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸2.下列哪一種膜結(jié)構(gòu)能通過生物大分子（）A細(xì)胞膜B核膜C線粒體膜D葉綠體膜第24頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一4.變形蟲的任何部位都能伸出偽足，人體某些白細(xì)胞能吞噬病菌，這些生理過程的完成都依賴于細(xì)胞膜的（）A保護(hù)作用B一定的流動性C主動運(yùn)輸D選擇透過性第25頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一5、一分子CO2從葉肉細(xì)胞的線粒體基質(zhì)中擴(kuò)散出來，進(jìn)入該細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)內(nèi)，共穿過的磷脂分子層層數(shù)是（）A6B8C12D16第26頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一謝謝各位！第27頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一磷脂分子的流動性:第28頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一返回第29頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一1、膜的組成成分：

主要是磷脂和蛋白質(zhì)，還有少量的糖類．2、膜的基本支架:

磷脂雙分子層.（其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性的尾部朝向內(nèi)側(cè)）3、蛋白質(zhì)分子的位置:

蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面,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。（體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對稱性）第30頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一假說科學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)家時(shí)間歐文頓兩位荷蘭科學(xué)家羅伯特森19世紀(jì)末1925年1959年1970年1972年膜是由脂質(zhì)組成的生物膜為三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜具有流動性在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)基礎(chǔ)上弗雷和埃迪登桑格和尼克森對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜從細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，鋪成單層分子，面積是細(xì)胞膜的2倍電鏡下看到細(xì)胞膜有“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成分別用綠色和紅色熒光染料標(biāo)記兩種細(xì)胞的蛋白質(zhì)，并將兩細(xì)胞融合，發(fā)現(xiàn)熒光均勻分布細(xì)胞膜中脂質(zhì)為連續(xù)的兩層流動鑲嵌模型第31頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一

實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：結(jié)論：資料二細(xì)胞膜的組成中有蛋白質(zhì)?？茖W(xué)家將膜從哺乳動物的紅細(xì)胞中分離出來，然后用蛋白酶處理。（一直蛋白酶能專一性的催化蛋白質(zhì)的分解）細(xì)胞膜被破壞第32頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一1.生物膜的流動鑲嵌模型是不就完美無缺？生物膜的流動鑲嵌模型不可能完美無缺。2.縱觀整個人們建立生物膜模型的探索過程，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步所起到怎樣的作用？

實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動作用。思考：3.分析生物膜模型的建立過程,你受到什么啟示?第33頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一答案:科學(xué)研究是要在實(shí)驗(yàn)和觀察的基礎(chǔ)上,通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?提出假說,再通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證假說?？茖W(xué)發(fā)展是一個長期的過程,涉及到許多科學(xué)家辛勤的工作.科學(xué)研究依賴于科學(xué)的進(jìn)步,科學(xué)進(jìn)步了,就可以得到更多的數(shù)據(jù).科學(xué)家的觀點(diǎn)并不全是真理,還必須通過實(shí)踐驗(yàn)證;科學(xué)學(xué)說不是一成不變的,需要不斷完善.第34頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一1.據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素D等物質(zhì)較容易優(yōu)先通過細(xì)胞膜，這是因?yàn)椋ǎ〢細(xì)胞膜具有一定流動性B細(xì)胞膜是選擇透過性C細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)是以磷脂分子層為基本骨架D細(xì)胞膜上鑲嵌有各種蛋白質(zhì)分子課堂練習(xí)第35頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一2、異體器官的移植手術(shù)往往很難成功。最大的障礙就是異體細(xì)胞間的排斥，這主要是由于細(xì)胞膜具有識別作用。這種生理功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是（）A細(xì)胞膜由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成B細(xì)胞膜表面有糖蛋白C細(xì)胞膜具有一定的流動性D細(xì)胞膜具有選擇透過性B第36頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一3、變形蟲的任何部位都能伸出偽足，人體某些白細(xì)胞能吞噬病菌，這些生理過程的完成都依賴于細(xì)胞膜的（）A保護(hù)作用B一定的流動性C主動運(yùn)輸D選擇透過性B4、細(xì)胞膜上與細(xì)胞識別、免疫反應(yīng)、信息傳遞和血型決定有著密切關(guān)系的化學(xué)物質(zhì)是（）A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸A第37頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”三明治結(jié)構(gòu)模型有什么不足？把生物膜描述為靜態(tài)的剛性結(jié)構(gòu)，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾.變形蟲的變形運(yùn)動植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離白細(xì)胞吞噬病菌第38頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容：1、磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架。2、蛋白質(zhì)分子或鑲嵌，或全部，部分嵌入，或橫跨磷脂雙分子層。3、生物膜具有一定的流動性。4、細(xì)胞膜外表，有一層由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白，叫做糖被。5、除糖蛋白外，細(xì)胞膜表面還有糖類和脂質(zhì)分子結(jié)合而成的糖脂。第39頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一糖蛋白細(xì)胞膜上的糖分布在細(xì)胞膜外表面，主要與蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白。細(xì)胞膜外側(cè)許多糖蛋白組成的一層結(jié)構(gòu)叫做糖被。糖被：具有保護(hù)和潤滑、與細(xì)胞識別、細(xì)胞間信息傳遞等功能。第40頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一親水頭部疏水尾部磷酸“頭”部是親水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。第41頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一時(shí)間：人物：提出：1972年桑格和尼克森流動鑲嵌模型第42頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容：1、磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架。2、蛋白質(zhì)分子或鑲嵌，或全部，部分嵌入，或橫跨磷脂雙分子層。3、磷脂分子和蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動的---生物膜具有一定的流動性)4、細(xì)胞膜外表，有一層由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白，叫做糖被。5、除糖蛋白外，細(xì)胞膜表面還有糖類和脂質(zhì)分子結(jié)合而成的糖脂。幻燈片22特點(diǎn)第43頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一

時(shí)間：

人物：

實(shí)驗(yàn)：

資料三為什么會出現(xiàn)這種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？1917年（在Gorter和Grendel之前）朗姆瓦（Langumuier）將磷脂溶于苯和水中，當(dāng)苯揮發(fā)完后，磷脂分子分布散亂，經(jīng)過推擠，磷脂分子排列成了單層，而且每個分子的一段浸入水中，另一端浮于水面。

單層磷脂分子在空氣——水界面上是如何排布的呢？第44頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一標(biāo)本用干冰等冰凍。后用冷刀斷開，升溫后暴漏斷裂面。冰凍蝕刻電子顯微法蛋白質(zhì)鑲在、嵌入、橫跨在磷脂雙分子層中。蛋白質(zhì)在膜中的分布是不對稱的第45頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一假說科學(xué)家時(shí)間歐文頓兩位荷蘭科學(xué)家羅伯特森19世紀(jì)末20世紀(jì)初1959年1970年1972年膜是由脂質(zhì)組成的生物膜為三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜具有流動性弗雷和埃迪登桑格和尼克森對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程細(xì)胞膜中脂質(zhì)為連續(xù)的兩層流動鑲嵌模型第46頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程19世紀(jì)末，歐文頓的實(shí)驗(yàn)和推論：膜是由

組成的；20世紀(jì)初，科學(xué)家的化學(xué)分析結(jié)果，指出膜主要由

組成；1959年羅伯特森提出的“三明治”結(jié)構(gòu)模型：所有生物膜都

由

三層結(jié)構(gòu)；1970年，熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)，指出細(xì)胞膜具有

；1972年，桑格和

提出了

。脂質(zhì)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)－脂質(zhì)－蛋白質(zhì)流動性尼克森流動鑲嵌模型鞏固：第47頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程：1、19世紀(jì)末，歐文頓提出：膜由

組成；2、20世紀(jì)初，化學(xué)分析得出：膜的成分是

和

；3、1925年，荷蘭科學(xué)家得出：脂質(zhì)分子是

的；4、1959年，羅伯特森在電鏡觀察下得出：

的三分層結(jié)構(gòu)；5、1970年，用熒光標(biāo)記技術(shù)證明：膜具有

性；6、1972年，桑格和尼克森提出：

模型。第48頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一2.在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定嗎？有必要，通過鑒定能更準(zhǔn)確地說明問題3.那為什么一開始不直接對膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定呢？當(dāng)時(shí)的技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)1.最初認(rèn)識到生物膜是由脂質(zhì)組成的，是通過對現(xiàn)象的推理分析還是通過膜成分的提取和鑒定？從生理功能上入手，通過對現(xiàn)象的推理分析的。第49頁，共57頁，2023年，2月20日，星期一假說科學(xué)家時(shí)間歐文頓兩位荷蘭科學(xué)家羅伯特森19世紀(jì)末20世紀(jì)初195