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2012.12.5,第四章 细胞的物质输入和输出,第2节 生物膜的流动镶嵌模型,教学目标 1.简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容 2.举例说明生物膜具有流动性特点 3.探讨在建立生物膜模型的过程中， 实验技术的进步所起的作用。,思考回答： 1.生物膜系统包括哪些膜？ 细胞膜是由哪些成分构成的？ 2.细胞膜的功能有哪些？ 3.根据细胞膜的特性，分析以下三种材料，哪种更适合做细胞膜：塑料袋、普通布、弹力布?,细胞膜、细胞器膜、核膜,脂质、蛋白质、少量的糖类,是谁,隔开了原始海洋的动荡, 是谁,为我日夜守边防, 是谁,为我传信报安康。 没有你,我一个小小的细胞 会是何等模样?,将细胞与外界环境分隔开,控制物质进出细胞,进行细胞间的信息交流,时间：19世纪末（1895年） 实验：欧文顿(E.Overton)用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。,1.资料一：,推论1： 膜是由脂质组成的,不溶于脂质的物质,溶于脂质的物质,细胞膜,一.对生物膜结构的探索历程,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，还应通过科学实验进行检验和修正。,3.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。,科学家在实验中发现:生物膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被分解蛋白的酶分解 .,2.资料二：,推论2：组成生物膜的物质中有脂质和蛋白质,20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物成熟的红细胞中分离出来，化学分析表明：,膜的主要成分是脂质（磷脂)和蛋白质,实验证据,疏水,亲水,磷脂分子的结构,磷酸,甘油,脂肪酸,该特点决定了细胞膜中磷脂分子的排列方式。,推想一： 利用有关知识推理，提出磷脂分子在空气和水界面上单层分子排布的方式，并用画图来表示。,磷脂分子可在空气和水的界面上展开为一层,推想二： 利用有关知识推理想象，提出磷脂分子在空气和水界面上单分子排布后被搅动,在水中（水面以下）形成的相对稳定排布的方式，并用画图来表达。,水,空气,水,推想三： 细胞膜内外两侧都有水溶液，那组成细胞膜的磷脂分子是怎样排布的呢？请画图表示。,水,水,结合人体组织细胞内、外环境（如下图）， 预测细胞膜中磷脂的排列方式。,水,组织细胞,水,水,水,3.资料三： 1925年两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。,结论：膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层,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。,蛋白质位于细胞膜的什么位置呢,4.资料四：,罗伯特森提出静止模型的观点,蛋白质脂质蛋白质（单位膜）,三明治模型,所有的生物膜都由蛋白质脂质蛋白质三层结构构成, 两侧的蛋白质分子不相同。生物膜为静态的统一结构。,草履虫,变形虫,请思考：细胞膜是静态的吗？（举例说明）,提出假说：细胞膜具有流动性,单位膜模型无法解释的现象,新技术带来新模型：,冰冻蚀刻技术发现，膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面，有的蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中。,部分嵌入,贯穿膜的蛋白质,镶在膜表面的蛋白质,全部嵌入,膜上的蛋白质具有流动性。,5.资料五：人鼠细胞融合实验（荧光标记法）,37下40min后出现了什么现象？说明什么？,6.资料六： 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。,1.生物膜的组成：,2.生物膜的基本骨架：,3.蛋白质分子存在形态：,主要由蛋白质和脂质组成,磷脂双分子层,有镶在表面、嵌入、贯穿,二.生物膜流动镶嵌模型,具有流动性,4.生物膜的结构特点：,5. 在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白，叫做糖被。,糖蛋白的作用：,有些多糖与磷脂分子结合形成糖脂。,有保护和润滑作用； 与细胞表面的识别、细胞间信息交流等 有密切关系。,根据已有的生物知识或生活经验， 你能列举哪些证明细胞膜具有流动性的证据,分泌蛋白的分泌过程; 变形虫的变形运动现象； 受精时细胞的融合过程； 白细胞吞噬细菌的过程.,多种物质对膜通透性实验,对红细胞膜化学分析,红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面积的两倍,电镜下膜呈“暗亮暗”三层结构,蛋白质脂质蛋白质,人、鼠细胞融合实验。,新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型。,膜是由脂质组成的,膜中含脂质和蛋白质,脂质双层结构,膜具流动性,流动镶嵌模型,1972，桑格和尼克森,1970年,1959年， 罗伯特森,1925年， 两位荷兰 科学家,20世纪初,19世纪末 欧文顿,列表总结：生物膜结构的探究历程,流动镶嵌模型基本内容的总结:,1、生物膜的组成：,2、生物膜的基本支架：,3、蛋白质分子存在形态：,4、生物膜的结构特点：,主要由蛋白质和磷脂组成,磷脂双分子层 （亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）。,有镶在表面、嵌入、贯穿三种（膜外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。体现了生物膜的不对称性。糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）,流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）,概念图小结,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,概念图,磷脂双分子层,蛋白质分子,部分镶在磷脂双分子层表面,部分或全部嵌入磷脂双分子层中,流动性,成分,1.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。,2.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，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。,思考,3.分析生物膜模型的建立过程,你受到什么启示?,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模型，用观察和实验对假说或模型进行检验、修正和补充。一种模型最终能否被普遍接受，取决于它能否与以后的观察和实验结果相吻合，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。,不断完善和发展的流动镶嵌模型,2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究细胞膜的美国科学家阿格雷和麦金农。以表彰他们在细胞膜物质运输的通道方面所做的贡献。,教材69页第3题： 流动镶嵌模型与蛋白质脂质蛋白质三层结构模型有何异同？,相同点：,都认为组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质。,不同点：,1.流动镶嵌模型认为蛋白质在膜中的分布是不均匀的。 而三层结构模型认为蛋白质均匀分布在脂双层的两侧,2.流动镶嵌模型强调组成膜的分子是运动的， 而三层结构认为生物膜是静止结构。,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双分子层为基本骨架 D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子,2.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,c,A,知识闯关,第一关,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,C,恭喜你，答对了！再接再厉！,A,不要灰心，再来一次！,C,D,B,不要灰心，再来一次！,不要灰心，再来一次！,恭喜你，答对了！再接再厉！,人体内的白细胞能进行变形运动，穿出毛细血管壁，吞噬侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的 （ ）,选择透过性,保护作用,流动性,扩散,第二关,C,A,