第5节细胞的生物膜系统

武汉市十六中学杜秀丽,请问：紫洋葱为什么那么紫？请用生物学知识解释,洋葱细胞的液泡中含有花青素，花青素的一定pH下呈现紫色,质壁分离时，水分子可以出入细胞，而液泡中的色素不能随意离开细胞，说明液泡膜和细胞膜有什么功能？,控制物质进出的功能,第2节生物膜的流动镶嵌模型,实验1：1895年欧文顿(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.,不溶于脂质的物质,溶于脂质的物质,细胞膜,（一）探究生物膜成分,提出假说：,膜是由脂质组成的,易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,实验现象：,一、对生物膜结构的探索历程,实验2：人们发现，每一种物质都有一定的表面张力。1935年，Danielli和Davson测量了质膜的表面张力与油（一种脂质）的表面张力，发现质膜的表面张力要低很多。,实验结论：,细胞膜中不只含有脂质。,（一）探究生物膜的成分,实验3：膜易被脂类溶剂溶解，容易被蛋白酶溶解。（处理后消失）,（一）探究生物膜的成分,实验结论：膜的主要成分是脂质和蛋白质,脂质和蛋白质是怎样形成生物膜的呢？,20世纪初，科学家第一次将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来,进行化学分析。,磷脂是组成细胞的主要脂质，是一种由甘油、脂肪酸、和磷酸等所组成的分子。它有一个磷酸“头”部，和一个脂肪酸的“尾”部。,亲水“头部”,疏水“尾部”,资料1,（二）探究细胞膜的结构,活动主题一：画出许多磷脂分子在空气和水界面上单分子排布的情况,空气和水界面上,单分子排布,活动主题二：画出许多磷脂分子在空气和水界面上单分子排布后被搅动,在水溶液中形成的相对稳定排布情况,（二）探究细胞膜的结构,搅动后,水溶液中,单层脂分子形成球状的微团,双层脂分子的球形脂质体,空气和水界面上,单分子排布,表面积为1,表面积为2,（二）探究细胞膜的结构,实验4：戈特和格伦德用丙酮（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。,实验结论：,发现测得的脂单层的面积同红细胞的表面积之比为（1.8-2.2）:1,细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层（磷脂双分子层）,（二）探究细胞膜的结构,信息,蛋白质可以与水结合，有亲水性,蛋白质的性质,脂双层的两侧（1940年）,猜测一下蛋白质的位置？,实验5：1959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。,资料2电镜原理：电子束照射大分子物质散射度高，黑暗；电子束照射小分子物质，散射度低，光亮。,（二）探究细胞膜的结构,“蛋白质-脂质-蛋白质”三层的统一结构模式图,静态模型,资料3,科学家测得：细胞膜的厚度约7-8nm,单独测得：磷脂双分子层厚度约3.5nm单独测得：蛋白质的厚度约5-10nm,若按照罗伯特森的模型，细胞膜的最小厚度是多少呢？,13.5nm,7-8nm,质疑1,实验6：,20世纪60年代电镜冰冻蚀刻细胞膜示意图,随着科学的发展，一些新的技术手段被不断运用于生物膜的研究。这个图片呈现出，当把细胞膜剥开后，里面并不是平整的，在电镜下看到里边有很多突起的结构。,学生活动三：根据新的信息，修正自己的细胞膜模型,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,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2,变形虫的变形运动,变形虫在吞噬草履虫,上述的只能是通过现象的推测，有没有实验能证明细胞膜是动态的呢？,诱导融合,人细胞,鼠细胞,荧光标记蛋白质,40分钟后370C,实验7.人-鼠细胞融合实验(荧光标记法),实验结论：,细胞膜具有一定的流动性,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。,（二）探究细胞膜的结构,学生小组合作:总结流动镶嵌模型的主要内容,二、流动镶嵌模型的基本内容,小组合作：阅读课本构建生物膜流动镶嵌模型的知识框架,设计实验，进行实验,实验结果,观察现象，提出问题,作出假说,脂溶性物质比非脂溶性物质更容易通过细胞膜，细胞膜的成分是什么？,细胞膜是由脂质组成的。,细胞膜中大量磷脂、蛋白质,细胞膜的三明治模型。,提取红细胞膜进行化学检测,思考与讨论：分析生物膜模型的建立过程，科学研究方法？,建构模型,v,逐步修正,正确的模型,细胞膜的流动镶嵌模型模型。,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。