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1、第四章第2节 生物膜的流动镶嵌模型,一、对生物膜结构的探索历程,（一）从细胞膜功能入手的科学探究,时间：人物：实验：结论：,资料1：细胞膜的通透性实验,膜是由脂质组成的.,19世纪末 1895年,欧文顿（E.Overton）,用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜。,20世纪初,科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来,化学分析表明:膜的主要成分是脂质和蛋白质.,资料2：细胞膜提取分离和成分分析,时间：人物：实验：结论：,（二）单位膜模型的提出,细胞膜中的磷脂是双层的,1925年,荷兰科学家Gorter和Grendel,从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，
2、发现单分子层面积是细胞膜表面积的2倍,资料3：两位荷兰科学家实验过程,单层磷脂分子在空气水界面上是如何排布的呢？,3.细胞膜的脂质为什么会排列为连续的两层呢？,因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在空气-水界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。科学家因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。,胆 碱,磷 酸,甘 油,脂肪酸,磷脂是一种由甘油，胆碱，脂肪酸和磷酸所组成的分子.磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。,2.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？,有必要，仅靠推理得出的结论不一定准确，还
3、应通过科学实验进行检验和修正。,那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？,当时的技术不能实现,1.最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？,从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。,P66思考与讨论：,双层磷脂分子是如何排布构成生物膜结构的呢？,A,B,C,时间：人物：实验：提出模型：,资料4：“三明治”结构模型,思考,“三明治”结构模型有什么不足？,把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。,1959年,罗伯特森（）,在电镜下看到细胞膜由“暗-亮-暗”的三层结构构成。,生物膜是由“蛋白质脂质蛋白质”的三层结构构成的静
4、态统一结构,能不能举一些例子来说明生物膜不是静态的？,返回,白细胞吞噬病毒的过程,时间：实验：,（三）新技术带来新模型：,20世纪60年代,科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结构中蛋白颗粒.,说明了：膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面，有的蛋白质是脂质双分子层中的。,时间：人物：实验：结论：,资料6：免疫荧光技术细胞融合实验,1970年,Frye（弗雷）和Edidin（埃迪登）等,人鼠细胞融合：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光染料标记后，让两种细胞融合，杂交细胞一半发红光、另一半发绿光，放置一段时间后发现两种荧光染料均匀分布。,细胞膜具有流动性,举例？,1.纵观整个人们建立生物膜模型的探索
5、过程，实验技术的进步所起到怎样的作用？,实验技术的进步起到了关键性的推动作用。,2.分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是如何体现的？,在建立生物膜模型的过程中，结构和功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜的真相。,思考,时间：人物：提出：,1972年,桑格和尼克森,流动镶嵌模型,资料7：智慧升华,二、流动镶嵌模型的基本内容：,1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。,2、蛋白质分子或镶嵌表面，或全部，部分嵌入，或贯穿磷脂双分子层。,3、生物膜具有一定的流动性。,4、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。,5、除糖蛋
6、白外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合而成的糖脂。,磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量不同,呈现了膜的不对称性;糖类在细胞膜中的分布很少,并且与蛋白质或脂质结合成糖蛋白或糖脂分布在膜的外表面,也呈现了膜的不对称性.,因此,根据糖蛋白的分布,可以判断细胞膜的内外侧.,膜的不对称性,注意：细胞膜的结构特点和功能特点：1）细胞膜的结构特点是：具有一定的流动性2）细胞膜的功能特点：具有选择透过性,1.分析生物膜模型的建立和完善过程，你受到哪些启示？,生物膜结构的研究历史反映了科学研究的艰辛历程，也告诉我们建立模型的一般方法。科学家根据观察到的现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的假说或者模型，用观察
7、和实验对假说或者模型进行检验、修正和补充。一种模型最终能否被普遍接收，取决于它能否与以后的观察和试验结果相吻合，能否很好地解释相关现象，科学就是这样一步一步向前迈进的。,下一页,思考P69拓展题：,2.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？,生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步认识将能更加完善地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。,思考P69拓展题：,电子显微镜是用电子束来照射被检验样品。由于样品不同部位本身组成物质的不同,比如（27：25）本身碳、氢、氧、氮、磷、这种形成化学
8、键的电子排布不同，而电子与蛋白质和磷脂不同的原子发生碰撞，对电子有不同散射度，蛋白质电子密度高,显得灰暗，磷脂分子的电子密度低，光亮。,小资料,返回,P69课本练习：,一、基础题：,1.提示：细胞膜太薄了，光学显微镜下看不见，而十九世纪还没有电子显微镜，学者们只好从细胞膜的生理功能入手进行探究。,3.提示：流动镶嵌模型与蛋白质脂质-蛋白质三层结构模型的异同：1）相同点：这两者都认为，组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质。2）不同点：流动镶嵌模型提出蛋白质在膜中的分布是不均匀的，有些横跨整个脂双层，有些部分或者全部嵌入脂双层，有些则镶在脂双层的内外两侧表面；而三层结构模型认为蛋白质均匀分布在脂双层
9、的两侧。前者强调膜的分子是运动的，而后者认为生物膜是静态结构。,你能不能用一个平面简图来表示生物膜的流动镶嵌模型？,1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（）A 细胞膜具有一定流动性B 细胞膜是选择透过性C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子,课堂反馈,C,2、异体器官的移植手术往往很难成功。最大的障碍就是 异体细胞间的排斥，这主要是由于细胞膜具有识别作用。这种生理功能的结构基础是（）A细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成 B细胞膜表面有糖蛋白 C细胞膜具有一定的流动性 D细胞膜具有选择透过性,B,3、变形虫的任何部位都
10、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膜的（）A 保护作用 B 一定的流动性 C 主动运输 D 选择透过性,B,4、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（）A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸,A,5、一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入该细胞的叶绿体基质内，共穿过的磷脂分子层层数是（）A 6 B 8 C 12 D 16,B,下一页,静态的蛋白质脂质蛋白质三层结构模式图,返回,返回,不溶于脂质的物质,溶于脂质的物质,细胞膜,返回,对生物膜结构的探索历程,19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 组成的；20世纪初
11、，科学家的化学分析结果，指出膜主要由 和 组成；1959年罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由 三层结构；1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有；1972年，桑格和 提出了。,脂质,脂质,蛋白质,蛋白质脂质蛋白质,流动性,尼克森,流动镶嵌模型,小结,二、流动镶嵌模型的基本内容,流动镶嵌模型的基本内容：,1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。（其中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）,2、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）,3、磷脂分子是可以运动的，具有流动性。（其分子的运动有多种形式）,4、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。（也体现了膜的流动性）,5、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）,磷脂（膜脂）的运动有多种形式：,1、侧向扩散；2、旋转运动；3、摆动运动；4、伸缩运动；5、翻转运动；6、旋转异构,谢谢各位！,
