生物膜的流動鑲嵌模型優(yōu)質課

學習目標1.簡述生物膜的結構。2.探討在建立生物膜模型的過程中，實驗技術的進步所起的作用。3.探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結構與功能相適應的觀點。學習重點流動鑲嵌模型的基本內容。學習難點探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結構與功能相適應的觀點。當前第1頁\共有25頁\編于星期四\19點一、對生物膜結構的探索歷程讓我們跟隨科學家一同去探索當前第2頁\共有25頁\編于星期四\19點時間：19世紀末1895年人物：歐文頓(E.Overton）實驗：用500多種物質對植物細胞的通透性進行上萬次的實驗。

細胞膜對不同物質的通透性是不一樣的：溶于脂質的物質比不溶于脂質的物質更容易通過細胞膜。非脂溶性物質脂溶性物質相似相溶原理1、對生物膜成分的探索——脂質資料1假說：膜是由脂質組成的發(fā)現(xiàn):當前第3頁\共有25頁\編于星期四\19點資料2時間：20世紀初實驗：科學家將膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，然后進行化學分析。化學分析表明：膜的主要成分是脂質和蛋白質組成膜的脂質中磷脂含量最多脂質分子與蛋白質在膜中如何排列2、對生物膜成分的探索——當前第4頁\共有25頁\編于星期四\19點小資料磷脂是組成細胞的主要脂質，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的“尾”部。想一想：磷脂分子在空氣-水界面上會怎么樣鋪展？親水“頭部”水空氣親水的“頭部”與水接觸，疏水的“尾巴”遠離水，朝向空氣的一面，在水空氣界面上鋪展成單分子層。疏水“尾部”當前第5頁\共有25頁\編于星期四\19點細胞膜的兩側都有水環(huán)境存在，同學們嘗試著大膽的推測和想象一下在這樣的環(huán)境中，磷脂分子在細胞膜中可能是怎樣排布的呢？推測ABC當前第6頁\共有25頁\編于星期四\19點

時間：1925年

人物：荷蘭科學家Gorter和Grendel

實驗：用丙酮從紅細胞中抽提出脂質，在空氣—水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的兩倍。

膜中脂質分子排列為連續(xù)兩層資料33、對生物膜結構的探索——磷脂雙分子層結論：當前第7頁\共有25頁\編于星期四\19點猜想利用給定的材料猜想磷脂雙分子層與蛋白質的排布方式。當前第8頁\共有25頁\編于星期四\19點資料4：羅伯特森的實驗電子顯微鏡是用電子束照射被檢樣品，由于電子與不同物質發(fā)生碰撞而產(chǎn)生不同散射度。因蛋白質電子密度高，故顯暗帶，磷脂分子電子密度低則呈亮帶。超薄切片技術獲得的細胞膜照片生物膜是由“蛋白質—脂質—蛋白質”構成的三層靜態(tài)統(tǒng)一結構（三明治模型）。4.對生物膜架構的探索——脂質和蛋白質的排布方式（一）假說：

當前第9頁\共有25頁\編于星期四\19點三明治模型1.蛋白質在膜中分布的對稱性2.靜態(tài)結構要點：當前第10頁\共有25頁\編于星期四\19點標本用干冰等冰凍。后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面。蛋白質(

)在磷脂雙分子層中。蛋白質在膜中的分布是（）的5.對生物膜架構的探索——脂質和蛋白質的排布方式（二）資料5.冰凍蝕刻電子顯微法不對稱鑲在、嵌入、橫跨當前第11頁\共有25頁\編于星期四\19點1、蛋白質與磷質排布與你先前的猜想是否一致？2、三明治模型有何不足之處，結合已有知識找出證據(jù)說明。分組討論當前第12頁\共有25頁\編于星期四\19點變形蟲的變形運動變形蟲在吞噬草履蟲當前第13頁\共有25頁\編于星期四\19點用熒光染料標記某種物質，利用其熒光特性，來反應研究對象的相關信息。熒光標記技術37℃下40min后出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？說明什么？結論：蛋白質分子是可以運動的,說明細胞膜具有一定的流動性時間：1970年人物：費雷和埃迪登等實驗：將人和鼠的細胞膜蛋白質用不同熒光染料標記后融合。6.新技術帶來新模型（一）當前第14頁\共有25頁\編于星期四\19點在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎上，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。7.新技術帶來新模型（二）當前第15頁\共有25頁\編于星期四\19點流動鑲嵌模型基本內容的總結:1、生物膜的組成成分：2、生物膜的基本支架：3、蛋白質分子位置：4、生物膜的結構特點：主要由蛋白質和脂質組成磷脂雙分子層（親水性頭部朝向兩側，疏水性尾部朝向內側）。蛋白質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，有的貫穿整個磷脂雙分子層。（體現(xiàn)了膜結構內外的不對稱性）流動性（磷脂分子和大多數(shù)蛋白質分子都是運動的）細胞膜外表，有一層由細胞膜上的蛋白質與糖類結合形成的糖蛋白，叫做糖被。（與細胞識別、胞間信息交流等有密切聯(lián)系）5、糖被（位置、化學本質、作用）當前第16頁\共有25頁\編于星期四\19點1、在生物膜模型的建立和完善過程中，你受到哪些啟示?思考2、生物膜的流動鑲嵌模型是否已完美無缺？說說你的看法。生物膜的流動鑲嵌模型不可能完美無缺。人類對自然界的認識永無止境，隨著實驗技術的不斷創(chuàng)新和改進，對膜的研究將更加細致入微，對膜結構的進一步認識將能更完善地解釋細胞膜的各種功能，不斷完善和發(fā)展流動鑲嵌模型.1.科學研究的艱辛歷程;2.告訴我們建立模型的一般方法;3.實驗技術的進步推動科學發(fā)展;4.結構與功能相適應；5.科學理論是在不斷修正中完善的。當前第17頁\共有25頁\編于星期四\19點時間和人物歷史事件歷史結論

多種物質對膜通透性實驗對紅細胞膜化學分析紅細胞膜的脂質鋪展成單層分子的面積是原膜表面積的兩倍電鏡下膜呈“暗—亮—暗”三層結構蛋白質—脂質—蛋白質人、鼠細胞融合實驗。新的觀察和實驗證據(jù)的基礎上，提出分子結構模型。膜是由脂質組成的膜中含脂質和蛋白質脂質雙層結構膜具流動性流動鑲嵌模型1972，桑格和尼克森1970年1959年，羅伯特森1925年，兩位荷蘭科學家20世紀初19世紀末歐文頓列表總結：生物膜結構的探究歷程當前第18頁\共有25頁\編于星期四\19點基本支架具有流動性有的貫穿整個磷脂雙分子層生物膜大多數(shù)可以運動生物膜具有結構特性:

磷脂雙分子層蛋白質分子鑲在磷脂雙分子層表面部分或全部嵌入磷脂雙分子層中流動性成分概念圖小結當前第19頁\共有25頁\編于星期四\19點1、據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素D等物質較容易優(yōu)先通過細胞膜，這是因為（）A細胞膜具有一定流動性B細胞膜是選擇透過性C細胞膜的結構是以磷脂分子層為基本骨架D細胞膜上鑲嵌有各種蛋白質分子課堂反饋C當前第20頁\共有25頁\編于星期四\19點2、異體器官的移植手術往往很難成功。最大的障礙就是異體細胞間的排斥，這主要是由于細胞膜具有識別作用。這種生理功能的結構基礎是（）A細胞膜由磷脂分子和蛋白質分子構成B細胞膜表面有糖蛋白C細胞膜具有一定的流動性D細胞膜具有選擇透過性B當前第21頁\共有25頁\編于星期四\19點3、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都依賴于細胞膜的（）A保護作用B一定的流動性C主動運輸D選擇透過性B4、細胞膜上與細胞識別、免疫反應、信息傳遞和血型決定有著密切關系的化學物質是（）A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸A當前第22頁\共有25頁\編于星期四\19點5、一分子CO2從葉肉細胞的線粒體中擴散出來，進入該細胞的葉綠體基質內，共穿過的磷脂分子層層數(shù)是（）A.6B.8C.12D.16B6、研究中發(fā)現(xiàn)，把用發(fā)射性同位素3H標記的氨基酸注入胰島細胞中，結果會在細