生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型優(yōu)質(zhì)課

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.簡述生物膜的結(jié)構(gòu)。2.探討在建立生物膜模型的過程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)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(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。學(xué)習(xí)重點(diǎn)流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。學(xué)習(xí)難點(diǎn)探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。當(dāng)前第1頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程讓我們跟隨科學(xué)家一同去探索當(dāng)前第2頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)時(shí)間：19世紀(jì)末1895年人物：歐文頓(E.Overton）實(shí)驗(yàn)：用500多種物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行上萬次的實(shí)驗(yàn)。

細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的通透性是不一樣的：溶于脂質(zhì)的物質(zhì)比不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜。非脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)相似相溶原理1、對(duì)生物膜成分的探索——脂質(zhì)資料1假說：膜是由脂質(zhì)組成的發(fā)現(xiàn):當(dāng)前第3頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)資料2時(shí)間：20世紀(jì)初實(shí)驗(yàn)：科學(xué)家將膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來，然后進(jìn)行化學(xué)分析?；瘜W(xué)分析表明：膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成膜的脂質(zhì)中磷脂含量最多脂質(zhì)分子與蛋白質(zhì)在膜中如何排列2、對(duì)生物膜成分的探索——當(dāng)前第4頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)小資料磷脂是組成細(xì)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(gè)親水磷酸“頭”部，和一個(gè)疏水的脂肪酸的“尾”部。想一想：磷脂分子在空氣-水界面上會(huì)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(yuǎn)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(dāng)前第5頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在，同學(xué)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(xì)胞膜中可能是怎樣排布的呢？推測ABC當(dāng)前第6頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)

時(shí)間：1925年

人物：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel

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

膜中脂質(zhì)分子排列為連續(xù)兩層資料33、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索——磷脂雙分子層結(jié)論：當(dāng)前第7頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)猜想利用給定的材料猜想磷脂雙分子層與蛋白質(zhì)的排布方式。當(dāng)前第8頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)資料4：羅伯特森的實(shí)驗(yàn)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(zhì)發(fā)生碰撞而產(chǎn)生不同散射度。因蛋白質(zhì)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(shù)獲得的細(xì)胞膜照片生物膜是由“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）。4.對(duì)生物膜架構(gòu)的探索——脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的排布方式（一）假說：

當(dāng)前第9頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)三明治模型1.蛋白質(zhì)在膜中分布的對(duì)稱性2.靜態(tài)結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：當(dāng)前第10頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)標(biāo)本用干冰等冰凍。后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面。蛋白質(zhì)(

)在磷脂雙分子層中。蛋白質(zhì)在膜中的分布是（）的5.對(duì)生物膜架構(gòu)的探索——脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的排布方式（二）資料5.冰凍蝕刻電子顯微法不對(duì)稱鑲在、嵌入、橫跨當(dāng)前第11頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)1、蛋白質(zhì)與磷質(zhì)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(jié)合已有知識(shí)找出證據(jù)說明。分組討論當(dāng)前第12頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)變形蟲在吞噬草履蟲當(dāng)前第13頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)用熒光染料標(biāo)記某種物質(zhì)，利用其熒光特性，來反應(yīng)研究對(duì)象的相關(guān)信息。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？結(jié)論：蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn)動(dòng)的,說明細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性時(shí)間：1970年人物：費(fèi)雷和埃迪登等實(shí)驗(yàn)：將人和鼠的細(xì)胞膜蛋白質(zhì)用不同熒光染料標(biāo)記后融合。6.新技術(shù)帶來新模型（一）當(dāng)前第14頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)在新的觀察和實(shí)驗(yàn)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(dòng)鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。7.新技術(shù)帶來新模型（二）當(dāng)前第15頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)流動(dòng)鑲嵌模型基本內(nèi)容的總結(jié):1、生物膜的組成成分：2、生物膜的基本支架：3、蛋白質(zhì)分子位置：4、生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成磷脂雙分子層（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)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(gè)磷脂雙分子層。（體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對(duì)稱性）流動(dòng)性（磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子都是運(yùn)動(dòng)的）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。（與細(xì)胞識(shí)別、胞間信息交流等有密切聯(lián)系）5、糖被（位置、化學(xué)本質(zhì)、作用）當(dāng)前第16頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)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(dòng)鑲嵌模型是否已完美無缺？說說你的看法。生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型不可能完美無缺。人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)永無止境，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，對(duì)膜的研究將更加細(xì)致入微，對(duì)膜結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)將能更完善地解釋細(xì)胞膜的各種功能，不斷完善和發(fā)展流動(dòng)鑲嵌模型.1.科學(xué)研究的艱辛歷程;2.告訴我們建立模型的一般方法;3.實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)科學(xué)發(fā)展;4.結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)；5.科學(xué)理論是在不斷修正中完善的。當(dāng)前第17頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)時(shí)間和人物歷史事件歷史結(jié)論

多種物質(zhì)對(duì)膜通透性實(shí)驗(yàn)對(duì)紅細(xì)胞膜化學(xué)分析紅細(xì)胞膜的脂質(zhì)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(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)人、鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)。新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出分子結(jié)構(gòu)模型。膜是由脂質(zhì)組成的膜中含脂質(zhì)和蛋白質(zhì)脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)膜具流動(dòng)性流動(dòng)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(xué)家20世紀(jì)初19世紀(jì)末歐文頓列表總結(jié)：生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程當(dāng)前第18頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)基本支架具有流動(dòng)性有的貫穿整個(gè)磷脂雙分子層生物膜大多數(shù)可以運(yùn)動(dòng)生物膜具有結(jié)構(gòu)特性:

磷脂雙分子層蛋白質(zhì)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(dòng)性成分概念圖小結(jié)當(dāng)前第19頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)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(dòng)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C當(dāng)前第20頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)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(shí)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(dòng)性D細(xì)胞膜具有選擇透過性B當(dāng)前第21頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)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(dòng)性C主動(dòng)運(yùn)輸D選擇透過性B4、細(xì)胞膜上與細(xì)胞識(shí)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當(dāng)前第22頁\共有25頁\編于星期四\19點(diǎn)5、一分子CO2從葉肉細(xì)胞的線粒體中擴(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（）A.6B.8C.12D.16B6、研究中發(fā)現(xiàn)，把用發(fā)射性同位素3H標(biāo)記的氨基酸注入胰島細(xì)胞中，結(jié)果會(huì)在細(xì)