第四章第2节 生物膜的流动镶嵌模型 -修改

第四章第第四章第2 2节节 生物膜的流生物膜的流动镶嵌模型动镶嵌模型-修改修改1、生物膜流动镶嵌模型的基本内容是什么？、生物膜流动镶嵌模型的基本内容是什么？2、通过分析科学家建立生物膜模型的过程，、通过分析科学家建立生物膜模型的过程，你对科学的过程和方法有哪些领悟？你对科学的过程和方法有哪些领悟？本节聚焦本节聚焦问题探讨问题探讨 在制作真核细胞三维模型的活动中，某小组同学分在制作真核细胞三维模型的活动中，某小组同学分在制作真核细胞三维模型的活动中，某小组同学分在制作真核细胞三维模型的活动中，某小组同学分别用三种材料做细胞膜：塑料袋、普通布和弹力布。别用三种材料做细胞膜：塑料袋、普通布和弹力布。别用三种材料做细胞膜：塑料袋、普通布和弹力布。别用三种材料做细胞膜：塑料袋、普通布和弹力布。讨论：讨论：根据结构与功能相适应的观点分析，用哪种材料做细根据结构与功能相适应的观点分析，用哪种材料做细胞膜，更适于体现细胞膜的功能？胞膜，更适于体现细胞膜的功能？生命系统的边界生命系统的边界生命系统的边界生命系统的边界 、控制物质的进出、具有一定的弹性控制物质的进出、具有一定的弹性控制物质的进出、具有一定的弹性控制物质的进出、具有一定的弹性 18951895年年欧欧文文顿顿(Overton)(Overton)用用500500多多种种物物质质对对植植物物细细胞胞的的通通透透性性做做实实验验发发现现：凡凡是是脂脂溶溶性性物物质质容容易易透透过过细细胞胞膜膜，不不溶溶于于脂类的物质透过细胞膜十分困难。脂类的物质透过细胞膜十分困难。一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的1、最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推、最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定？理分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定？2、在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？分离和鉴定吗？思考与讨论思考与讨论资料资料1.1.非脂溶性物质非脂溶性物质脂溶性物质脂溶性物质相似相溶相似相溶相似相溶相似相溶 膜的成分和结构的初步阐明，最初都是膜的成分和结构的初步阐明，最初都是膜的成分和结构的初步阐明，最初都是膜的成分和结构的初步阐明，最初都是先根据实验现象先根据实验现象先根据实验现象先根据实验现象和有关知识，和有关知识，和有关知识，和有关知识，提出假说，而不是通过实验观察直接证实的。提出假说，而不是通过实验观察直接证实的。提出假说，而不是通过实验观察直接证实的。提出假说，而不是通过实验观察直接证实的。假说的提出要有实验和观察的依据，同时还需要严谨的推理假说的提出要有实验和观察的依据，同时还需要严谨的推理假说的提出要有实验和观察的依据，同时还需要严谨的推理假说的提出要有实验和观察的依据，同时还需要严谨的推理和大胆的想象。和大胆的想象。和大胆的想象。和大胆的想象。假说需要通过观察和实验进一步验证和完善。假说需要通过观察和实验进一步验证和完善。假说需要通过观察和实验进一步验证和完善。假说需要通过观察和实验进一步验证和完善。提出假说提出假说资资料料2.2.2020世世纪纪初初，科科学学家家们们第第一一次次将将细细胞胞膜膜从从哺哺乳乳动动物物 红红 细细 胞胞 中中 分分 离离 出出 来来，化化 学学 分分 析析 表表 明明，它它 们们 的的 主主 要要 成成 分分 是是 。脂质和蛋白质脂质和蛋白质脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？资料资料3.3.19251925年，两位荷兰科学家年，两位荷兰科学家 用丙酮用丙酮(一种有机溶剂一种有机溶剂)提取红细胞膜中提取红细胞膜中的的脂类物质脂类物质，然后在水面将脂质物质铺成，然后在水面将脂质物质铺成单单分子排列的一层分子排列的一层，测得总面积恰好为，测得总面积恰好为红细胞红细胞表面积的表面积的2 2倍。倍。把红细胞放在蒸馏水中使其吸水涨破，把红细胞放在蒸馏水中使其吸水涨破，反复冲洗后只留细胞膜（血影），把这些反复冲洗后只留细胞膜（血影），把这些破碎的膜破碎的膜展开铺在水面上，测定出红细胞展开铺在水面上，测定出红细胞的表面积的表面积。细胞膜由细胞膜由两层两层脂质分子组成，连续脂质分子组成，连续排列排列67两层脂质分子是如何排两层脂质分子是如何排列为两层的呢？列为两层的呢？研研研研究究究究发发发发现现现现，脂脂脂脂质质质质分分分分子子子子主主主主要要要要是是是是磷磷磷磷脂脂脂脂，它它它它是是是是怎怎怎怎样样样样排排排排列列列列成成成成单单单单分分分分子子子子层或双分子层的呢？层或双分子层的呢？层或双分子层的呢？层或双分子层的呢？这与它的结构和状态有关。这与它的结构和状态有关。这与它的结构和状态有关。这与它的结构和状态有关。亲水端亲水端疏水端疏水端易与水结合在一起易与水结合在一起2条长脂肪酸链组成，性条长脂肪酸链组成，性质像油，不能与水结合质像油，不能与水结合头部头部 尾部尾部磷脂分子磷脂分子磷酸磷酸脂肪酸脂肪酸8连连续续两两层层排排列列膜中脂质分子排列为连续两层膜中脂质分子排列为连续两层膜中脂质分子排列为连续两层膜中脂质分子排列为连续两层蛋白质位于脂双层的什么位置呢？蛋白质位于脂双层的什么位置呢？19591959年年罗伯特森罗伯特森在电镜下看到细胞膜如下结构：在电镜下看到细胞膜如下结构：(暗暗亮亮暗暗)提出：膜由提出：膜由 三层结构构成。三层结构构成。蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质（提出的（提出的“三明治三明治”结构模型）结构模型）资料资料4.4.10静态的静态的蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质三层结构模式图三层结构模式图11模型的不足之处：模型的不足之处：1.静态结构静态结构2.把蛋白质在膜中的分布认为是把蛋白质在膜中的分布认为是:均匀分布在脂双层的两侧均匀分布在脂双层的两侧静态的蛋白质静态的蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构蛋白质三层结构受到质疑受到质疑细胞膜是静止的，变形虫为什么会运动？细胞膜是静止的，变形虫为什么会运动？细胞之间为什么会发生融合？细胞之间为什么会发生融合？细胞为什么会生长？细胞为什么会生长？推论：细胞膜应该是流动的推论：细胞膜应该是流动的13思考与讨论思考与讨论有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？用红色荧光染料标记人细胞膜上的蛋白质；用红色荧光染料标记人细胞膜上的蛋白质；用绿色荧光染料标记鼠细胞膜上的蛋白质；用绿色荧光染料标记鼠细胞膜上的蛋白质；把人细胞和鼠细胞融合，融合的细胞一半发红色荧光，另把人细胞和鼠细胞融合，融合的细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。一半发绿色荧光。然后把此细胞在然后把此细胞在3737下培养下培养4040分钟，再检查，两种颜色的分钟，再检查，两种颜色的荧光均匀分布在整个细胞表面。荧光均匀分布在整个细胞表面。荧光标记荧光标记 蛋白质蛋白质.人细胞人细胞人细胞人细胞鼠细胞鼠细胞鼠细胞鼠细胞诱导融合40分钟后370C细胞膜具有细胞膜具有流动性流动性19701970年有两位科学家做了下列实验：年有两位科学家做了下列实验：实验表明：实验表明：资料资料5.5.细胞中的脂质也是流动的吗？细胞中的脂质也是流动的吗？通过相关的实验证明细胞膜具有一定的流动性通过相关的实验证明细胞膜具有一定的流动性15思考与讨论思考与讨论磷脂分子的运动磷脂分子的运动侧向扩散运动；旋转运动；摆动运动伸缩震荡运动；翻转运动；旋转异构化运动。膜的中间是膜的中间是磷脂双磷脂双分子层分子层，是膜基本，是膜基本支架支架蛋白质蛋白质镶在膜的表面镶在膜的表面部分或全部嵌入部分或全部嵌入资料资料6.6.19721972年，年，桑格桑格（S.J.SingerS.J.Singer）&尼克森尼克森（G.NicolsonG.Nicolson）在新）在新的观察和实验证据的基础上的观察和实验证据的基础上 ，在罗伯特森模型的基础上提出，在罗伯特森模型的基础上提出”流流动镶嵌模型动镶嵌模型”，为大多数人所接受。，为大多数人所接受。强调膜的强调膜的流动性流动性和膜蛋白分布的和膜蛋白分布的不对称性不对称性。贯穿贯穿资料资料6.6.19721972年，年，桑格桑格（S.J.SingerS.J.Singer）&尼克森尼克森（G.NicolsonG.Nicolson）提）提出出”流动镶嵌模型流动镶嵌模型”。二、流动镶嵌模型的基本内容二、流动镶嵌模型的基本内容 构成了膜的基本支架，这个支架具构成了膜的基本支架，这个支架具有有 ，有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分全部有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个 ，大多数蛋白质分子也是可以大多数蛋白质分子也是可以 。流动性流动性流动性流动性蛋白质分子蛋白质分子蛋白质分子蛋白质分子磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂双分子层运动的运动的运动的运动的磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂双分子层 生物膜的结构特点：生物膜的结构特点：流动性流动性 对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程19191919世纪末世纪末世纪末世纪末,欧文顿的实验和推论：膜是由欧文顿的实验和推论：膜是由欧文顿的实验和推论：膜是由欧文顿的实验和推论：膜是由 组成的；组成的；组成的；组成的；20202020世纪初世纪初世纪初世纪初,科学家的化学分析结果，科学家的化学分析结果，科学家的化学分析结果，科学家的化学分析结果，指出膜主要由指出膜主要由指出膜主要由指出膜主要由 和和和和 组成；组成；组成；组成；1925192519251925年，两位荷兰科学家用丙酮提取红细胞膜的脂质，年，两位荷兰科学家用丙酮提取红细胞膜的脂质，年，两位荷兰科学家用丙酮提取红细胞膜的脂质，年，两位荷兰科学家用丙酮提取红细胞膜的脂质，细胞膜中的脂质分子细胞膜中的脂质分子细胞膜中的脂质分子细胞膜中的脂质分子 ；1959195919591959年年年年,罗伯特森提出的罗伯特森提出的罗伯特森提出的罗伯特森提出的“三明治三明治三明治三明治”结构模型：结构模型：结构模型：结构模型：生物膜都由生物膜都由生物膜都由生物膜都由 三层结构；三层结构；三层结构；三层结构；1970197019701970年年年年,荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有指出细胞膜具有指出细胞膜具有指出细胞膜具有 ；1972197219721972年年年年,桑格和桑格和桑格和桑格和 提出了提出了提出了提出了 。脂质脂质脂质脂质脂质脂质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质脂质蛋白质蛋白质脂质蛋白质蛋白质脂质蛋白质蛋白质脂质蛋白质流动性流动性流动性流动性尼克森尼克森尼克森尼克森流动镶嵌模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型排列为连续的两层排列为连续的两层排列为连续的两层排列为连续的两层小结小结生物膜的结构特点：生物膜的结构特点：生物膜的生理特性：生物膜的生理特性：流动性流动性选择透过性选择透过性强调强调1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D D等物等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（质较容易优先通过细胞膜，这是因为（）A A 细胞膜具有一定流动性细胞膜具有一定流动性B B 细胞膜是选择透过性细胞膜是选择透过性C C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架D D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子2.2.下列哪一种膜结构能通过生物大分子（下列哪一种膜结构能通过生物大分子（）A 细胞膜细胞膜 B 核膜核膜C 线粒体膜线粒体膜 C 叶绿体膜叶绿体膜课堂练习课堂练习3 3、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（细胞膜的（）A A 保护作用保护作用 B B 一定的流动性一定的流动性 C C 主动运输主动运输 D D 选择透过性选择透过性4 4、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（）递和血型决定有着密切关系的化学物质是（）A A、糖蛋白、糖蛋白 B B、磷脂、磷脂 C C、脂肪、脂肪 D D、核酸、核酸课堂练习课堂练习5 5、在下列几组化学元素中，构成细胞膜所必需、在下列几组化学元素中，构成细胞膜所必需的基本元素是（的基本元素是（）A.CA.C、H H、O B.CO B.C、H H、O O、P P C.CC.C、H H、O O、N D.CN D.C、H H、O O、N N、P P课堂练习课堂练习6、下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（）A A细胞膜是选择透过性膜细胞膜是选择透过性膜 B B细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成 C C细胞膜的分子结构具有流动性细胞膜的分子结构具有流动性 D D有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动