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1、第二节 生物膜的流动镶嵌模型,问题探讨,1.提示：三种材料比较，弹力布更能体现细胞膜的柔变性和一定的通透性，相对好一些。当然，这几种材料的特点与真实的细胞膜之间还有不小的差距。 2.提示：有条件的话，使用微孔塑胶或利用激光给气球打上微孔都可以作为模型的细胞膜。使用透析袋也可以。如果制作临时使用的模型，利用猪或其他动物的膀胱做细胞膜是更加理想的材料。,科幻之旅 如果有“时光机器”，将此刻的你送回19世纪，你会从哪几个方面去研究细胞膜的结构?,问题1,细胞膜的组成成分是什么呢？,一、对生物膜结构的探索历程:,资料1.欧文顿的实验,时间：19世纪末（1895年） 实验：欧文顿(E.Overton)用
2、500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：可以溶于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。,提出假说：,膜是由脂质组成的,时间：20世纪初 实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，然后进行化学分析。,资料2.其他科学家的实验,化学分析表明：膜的主要成分是 脂质和蛋白质 组成膜的脂质中磷脂含量最多,磷脂是一种由甘油，磷酸和脂肪酸所组成的分子；磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。,脂质和蛋白质是怎样有机结合构成膜的呢？,问题2,时间：1925年 实验：两位荷兰科学家用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞膜中提取脂质
3、，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的两倍。,资料3.荷兰科学家的实验,时间：1925年 实验：两位荷兰科学家用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞膜中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的两倍。,得出结论： 细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层,资料3.荷兰科学家的实验,连续两层排列,思考与讨论1 1.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得出的。 2.有必要。仅靠推理得出的结论不一定准确，还应通过科学实验进行检验和修正。 3.提示：因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水空气界面上磷脂分子是“头部”
4、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。,蛋白质位于脂双分子层的什么位置呢？,问题3,资料4.罗伯特森的实验和模型,1959年，罗伯特森利用电镜，获得了清晰的细胞膜照片，显示暗明暗的三层结构。,提出静止模型的观点,蛋白质脂质蛋白质（单位膜）,“蛋白质脂质蛋白质”三明治模型,静态“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构是否能体现膜的功能呢?,质疑,白细胞吞噬病菌,变形虫的变形运动,变形虫在吞噬草履虫,蛋白质镶在、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中。,蛋白质在膜中的分布是不对称的,冰冻蚀刻电子显微法,镶,嵌入,贯穿,标本用
5、干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。,嵌入,活动主题：利用你的知识推理和想象，膜的蛋白质在磷脂双分子层中的排布，并用画圈来表示。,有的镶在表面,有的贯穿,有的全部嵌入,有的部分嵌入,资料5.人-鼠细胞融合实验(荧光标记法),实验结论:,细胞膜具有流动性,1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了流动镶嵌模型。,思考与讨论2,1.提示：在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称；荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。没有这些
6、技术的支持，人类的认识便不能发展。,2.提示：在建立生物膜模型的过程中，结构与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结构的真相。例如，不同生物膜的功能是有差异的。在生命系统中，一般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，这显然与不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。还有，不同膜的厚度也不完全一样。由此促进学者们重新研究脂质和蛋白质相互作用的问题。一些学者使用了更加先进的技术，运用红外光谱等技术证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，脂双层中分布有蛋白质颗粒，这样又发展了生物膜模型。生物膜中存在不
7、同种类的蛋白质，以及蛋白质在生物膜中的不同分布情况，恰能较好地解释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。,一、对生物膜结构的探索历程,1.19世纪末，欧文顿提出：,膜是由 组成的,2.20世纪初，科学家的化学分析结果表明：,膜主要由 和 组成。,4.1959罗伯特森提出：,生物膜都由 三层结构组织的,5.1970年，荧光标记小鼠细胞 和人细胞融合实验指出：,细胞膜具有 性,6.1972年桑格和尼克森提出：,生物膜的 模型,3.1925年，两位荷兰科学家提出：,脂质分子必然排列为,脂质,蛋白质,(连续的两层),蛋白质脂质蛋白质,流动,流动镶嵌,脂质,二、流动镶嵌模型的基本内容,流动镶嵌模型的基本内
8、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，有的贯穿整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）,镶,嵌入,贯穿,3、磷脂分子是可以运动的，具有流动性,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）,糖蛋白,概念图,生物膜,结构特点,功能特点,结构组成,结构探究历程,决定,流动性,选择透过性,磷脂双分子层,蛋白质分子,1下列哪
9、项叙述不是细胞膜的结构特点？（ ） A细胞膜是选择透过性膜 B细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成 C细胞膜的分子结构具有流动性 D有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动 2人体某些白细胞能进行变形运动、穿出小血管壁，吞噬侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的（ ）。 A选择透过性 B保护作用 C流动性 D自由扩散 3一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的面积增大而厚度变小，其决定因素是细胞膜的（ ）。 A结构特点具有流动性 B选择透过性 C专一性 D具有运输物质的功能,课堂练习:,4、下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是,A、葡萄糖 B、蛋白质 C、甘油 D、无机盐离子,5、对细
10、胞膜的选择透过性起作用的主要物质是（ ） A、水 B、糖类 C、蛋白质 D、脂质,C,6、生物大分子能通过下列哪几种结构（ ） （多选题） A、细胞壁 B、核膜 C、线粒体膜 D、叶绿体膜,AB,如图所示为细胞膜的亚显微结构，请据图回答下列问题： （1）从化学成分上看，图中的是 ， 是 ， 是 。 构成了细胞膜的基本支架。 （2）据图分析，哪一侧为细胞膜的外侧： 。 判断的依据是 。 （3）细胞膜的结构特点 ，这种特点表现为图中的 和 大都可以 。 （4）细胞膜的功能特性是 ， 这种特性的生理意义是 。,糖蛋白,磷脂双分子层,膜蛋白,磷脂双分子层,a侧,具有流动性,控制物质进出细胞,选择透过性,运动,a侧,b侧,细胞膜外侧有糖蛋白,(白细胞吞噬病毒的过程),