生物膜的流动镶嵌模型.ppt

第第4 4章章 细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出 第第2 2节节 生物膜的流动镶嵌生物膜的流动镶嵌 模型模型 教学目标教学目标 简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容 举例说明生物膜具有流动性特点举例说明生物膜具有流动性特点 探讨在建立生物膜模型的过程中，实验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。技术的进步所起的作用。 学习指导 1.1.最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通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过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取 和鉴定？和鉴定？ 2.2.在推理分析得出结论后，还有必要对膜的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？成分进行提取、分离和鉴定吗？ 3.3.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？ 4.4.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？ 5 5蛋白质蛋白质- -脂质脂质- -蛋白质结构模型有什么不足？蛋白质结构模型有什么不足？ 6.6.有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运 动的呢？动的呢？ 7.7.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？ 一、对生物膜结构的探索历程 问题探讨 1.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? 2.你还能想出更好的材料做细胞膜吗? 提示：提示：三种材料比较，弹力布更能体现细胞三种材料比较，弹力布更能体现细胞 膜的膜的柔变性柔变性和一定的和一定的通透性通透性，相对好一些。，相对好一些。 当然，这几种材料的特点与真实的细胞膜之当然，这几种材料的特点与真实的细胞膜之 间还有不小的差距间还有不小的差距。 提示：有条件的话，使用微孔塑胶或利用激光给气球提示：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。使用打上微孔都可以作为模型的细胞膜。使用透析袋透析袋也可也可 以。如果制作临时使用的模型，利用猪或其他以。如果制作临时使用的模型，利用猪或其他动物的动物的 膀胱膀胱做细胞膜是更加理想的材料。做细胞膜是更加理想的材料。 时间时间：1919世纪末世纪末 18951895年年 人物人物：欧文顿（：欧文顿（E.OvertonE.Overton） 实验实验：用用500500多种物质对植物细胞进行上万次的通透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性实验，发现脂质更容易通过细胞膜。 提出假说提出假说： 资料一资料一 不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质溶于脂质的物质 细胞膜细胞膜 膜是由膜是由脂质脂质组成的组成的 2.2.欧文顿的分析假说是如何提出的呢？欧文顿的分析假说是如何提出的呢？ 根据他的实验结果：凡可以溶于脂质的物质，比不溶根据他的实验结果：凡可以溶于脂质的物质，比不溶 于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。 3.3.在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行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？提取、分离和鉴定吗？ 有必要，通过鉴定能更准确地说明问题有必要，通过鉴定能更准确地说明问题 4.4.那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离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？和鉴定呢？ 当时的技术不能实现当时的技术不能实现 1.1.最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对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？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。从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。 时间时间：19251925年年 人物人物：荷兰科学家：荷兰科学家GorterGorter和和GrendelGrendel 实验实验：用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人 的红细胞膜中提取出脂质，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2倍。 提出假说提出假说： 资料二资料二 细胞膜中的磷脂是双层的细胞膜中的磷脂是双层的 磷脂双分子 时间时间：19591959年年 人物人物：罗伯特森（：罗伯特森（J.D.RobertsenJ.D.Robertsen） 实验实验：在电镜下看到细胞膜由在电镜下看到细胞膜由“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白蛋白 质质”的三层结构构成的三层结构构成 提出假说提出假说： 资料三资料三 思考 根据结构和功能相适应的观点， 它有什么不完善的地方？为什么？ 1.1.把生物膜描述为把生物膜描述为静态的刚性结构静态的刚性结构，这显然与膜，这显然与膜 功能的多样性相矛盾。功能的多样性相矛盾。 2.2.无法解释细胞的生长、变形虫的无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动变形运动、白细、白细 胞胞吞噬病毒吞噬病毒等现象。等现象。 生物膜是生物膜是由由“ “蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质 ” ”的三层结构构成的三层结构构成的静态统一结构的静态统一结构 时间时间：19701970年年 人物人物：Larry FryeLarry Frye等等 资料四资料四 实验实验1 1：随技术手段的发展，科学家对蛋白质在膜中 的排布有了什么新发现？ 实验实验2 2：科学家通过什么实验证明了膜的流动性？ （人和鼠两种细胞融合）（人和鼠两种细胞融合） 提出假说提出假说： 细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性 时间：1972年 人物：桑格和 尼克森 提出：流动镶嵌模型 对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程 1919世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 组成组成 的；的； 2020世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由 和和 组成；组成； 19591959年罗伯特森提出的年罗伯特森提出的“ “三明治三明治” ”结构模型：所有结构模型：所有 生物膜都由生物膜都由 三层结构；三层结构； 19701970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，年，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 ； 19721972年，桑格和年，桑格和 提出了提出了 。 脂质脂质 脂质脂质蛋白质蛋白质 蛋白质脂质蛋白质蛋白质脂质蛋白质 流动性流动性 尼克森尼克森 流动镶嵌模型流动镶嵌模型 小结 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是完美无缺。生物膜的流动镶嵌模型不是完美无缺。 2.2.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技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？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。实验技术的进步起到了关键性的推动作用。 3.3.分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应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？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 二、流动镶嵌模型的基本内容 流动镶嵌模型的基本内容：流动镶嵌模型的基本内容： 1 1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。、磷脂双分子层构成膜的基本支架。（其中磷脂分子（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）的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧） 2 2、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部、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或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双 分子层。分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）（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 4、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。（也体现了（也体现了 膜的流动性）膜的流动性） 5 5、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结、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。合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被与（糖被与细胞识别细胞识别、胞间、胞间 信息交流等有密切联系）信息交流等有密切联系） 生物膜模型建立和完善过程生物膜模型建立和完善过程 已有知识、现象 提出假说、模型 检验、修正和补充 解释相关现象 普遍被接受 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 课堂练习课堂练习 2.下列哪一种膜结构能通过生物大分子（ ） A 细胞膜 B 核膜 C 线粒体膜 C 叶绿体膜 3、一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散 出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共 穿过的磷脂分子层磷脂分子层层数是（ ） A 6 B 8 C 10 D 12 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 5、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 6、下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是 （ ） A 维生素D和性激素 B 水和尿素 C 氨基酸和葡萄糖 D 酶和胰岛素 7.一位科学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的 厚度变小而面积增大，这是由于细胞膜的什么特性所决定 ？ A.是选择透过性膜 B.具有一定的流动性 C.具有专一性 D.具有运输物质的功能 8.生物膜上的蛋白质通常与多糖结合成糖蛋白。在细胞生 命活动中，糖蛋白在细胞的识别以及细胞内外的信息传导 中有重要的功能。下列生物结构中，糖蛋白含量可能最多 的是 A.类囊体的膜 B.线粒体的膜 C.细胞膜 D.内质网膜 9.生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是 以磷脂双分子层为基本骨架 A B 蛋白质-脂质-蛋白质的三层结构 C D 静止的 流动的 10.根据细胞膜的结构和功能特点，分析并回 答下列问题 A、1985年科学家在研究各种未受精卵细胞的 透性时，发现脂溶性物质容易通过细胞膜，不 溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。这表明 组成细胞膜的主要成分中有 。 B、1925年科学家用丙酮提取细胞膜的脂类物 质，并将它在空气水界面上展开时，这个单 层分子的面积相当于原来的两倍。由此可以认 为细胞膜由 构成。 脂类物质 两层脂类物质 注：海绵”:多孔动物的通称, 全身布满小孔 。没有嘴，没 有消化腔，也没有中枢神经系统，是一个最原始的动物。 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 标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后 暴露断裂面。 用荧光染料标记 某种物质，利用其 荧光特性，来反应 研究对象的相关信 息。 荧光标记技术 3740min后 出现了什么现象 ？说明什么呢？ 细胞膜具有 流动性 磷脂分子的结构 头部 尾部 （亲水） （疏水） 1.磷脂在空气-水界面 如何铺展成单分子层？ 2.磷脂分子又是如何 构成细胞