生物膜的流动镶嵌模型新

1/23,第二节生物膜的流动镶嵌模型,2/23,问题探讨,1、根据细胞膜结构与功能相适应的观点，你会选择哪一种材料做细胞膜，为什么？(塑料袋、普通布、弹力布)2、你还能想出更好的材料做细胞膜吗？,选择依据:,系统的边界薄选择透过性伸缩性,3/23,问题1,细胞膜的组成成分是什么呢？,对生物膜结构的探索历程:,4/23,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,5/23,实验:采用哺乳动物成熟的红细胞,经过特殊处理使细胞发生溶血现象,一些物质溶出,再将溶出细胞外的物质洗掉,即可得到纯净的细胞膜(又称血影).,化学分析表明：膜的成分主要是脂质和蛋白质。,时间：20世纪初,资料2.其他科学家的实验,6/23,问题2,脂质和蛋白质是怎样有机结合构成膜的呢？,7/23,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2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,8/23,磷脂分子的结构,亲水,疏水,9/23,绘图活动1：将磷脂分子在空气水界面上铺展成单分子层，磷脂分子的头尾将如何排布？,空气,水,10/23,磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层。,11/23,绘图活动2：如果将水空气界面上磷脂分子压入水中，磷脂分子在水中如何分布？,12/23,3、细胞膜中的两层磷脂分子是怎样排列的呢？,A,B,C,提示：细胞内外均为水环境。,13/23,连续两层排列,14/23,尝试细胞画出膜中的磷脂分子的排布模型,15/23,蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？,推测:?,16/23,资料4.罗伯特森的实验和模型,时间：1959年人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）实验：在电镜下看到细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构。,提出假说：生物膜是由“蛋白质脂质蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构,17/23,“蛋白质-脂质-蛋白质”三层的统一结构模式图,18/23,问题3,静态“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构与膜功能的多样性相矛盾，有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢?,19/23,时间：1970年实验：将人和鼠的细胞表面膜蛋白分别用不同的荧光标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布提出假说：,资料5.人-鼠细胞融合实验(荧光标记法),细胞膜具有流动性（膜的结构特点）,20/23,举例说明细胞膜具有流动性,1.变形虫的变形运动,2.植物细胞的质壁分离与质壁分离复原,3.动物细胞吸水膨胀和失水皱缩,4.草履虫的摄食和排泄,6.分泌蛋白通过细胞膜的分泌,7.受精时细胞的融合过程,5.白细胞吞噬细菌、病毒,21/23,桑格和尼克森在继承中创新提出流动镶嵌模型,时间：1972年人物：桑格和尼克森提出：流动镶嵌模型,22/23,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，科学家的化学分析结果，指出膜主要由组成；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,脂质和,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,23/23,1、膜是由蛋白质和脂质组成的。（还有少量多糖）2、膜的基本支架：磷脂双分子层（亲水头部朝外，疏水尾部朝内）3、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4、膜的结构特点：具有流动性（磷脂和大部分的蛋白质分子都是可以运动的）,5、膜的功能特点：选择透过性,6、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）,24/23,第二节生物膜的流动镶嵌模型,25/23,问题探讨,1、根据细胞膜结构与功能相适应的观点，你会选择哪一种材料做细胞膜，为什么？(塑料袋、普通布、弹力布)2、你还能想出更好的材料做细胞膜吗？,选择依据:,系统的边界薄选择透过性伸缩性,26/23,一、对生物膜结构的探索历程,让我们跟随科学家一同去探索,19世纪欧文顿,1925年两位荷兰科学家,1959年罗伯特森,1970年小鼠细胞和人细胞融合,1972年桑格和尼克森,27/23,时间：19世纪末1895年人物：欧文顿（E.Overton）,实验：用500多种物质对植物细胞的通透性进行上万次的实验。细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：溶于脂质的物质比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。,相似相溶原理,1对生物膜成分的探索脂质,资料1,假说：膜是由脂质组成的,发现:,生物膜的成分是否只有脂质一种？还有其他成分？,生物膜中的脂质主要是哪一种？,28/23,科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。,根据实验现象,你对膜化学成分在种类上认识是否还有新的结论?,问题探讨：,得出结论：,资料2,脂质分子与蛋白质在膜中如何排列,29/23,不要着急！先来了解下磷脂分子结构特点：,30/23,磷脂分子的结构,亲水,疏水,31/23,1画出下面两种情况下磷脂的分布情况：在空气水界面上完全浸没在水中。2人体组织细胞内外环境如何，预测生物膜中磷脂的排列方式，并画出来。,根据磷脂分子的结构特点,32/23,以人细胞为例，预测生物膜中磷脂的排列方式为哪一种,33/23,时间：1925年人物：荷兰科学家Gorter和Grendel实验：用丙酮从红细胞中抽提出脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的两倍。,膜中脂质分子排列为连续两层,资料,3对生物膜结构的探索磷脂双分子层,结论：,34/23,猜想,利用给定的材料猜想磷脂双分子层与蛋白质的排布方式，试着画出它们的排布方式,35/23,资料4：罗伯特森的实验电子显微镜是用电子束照射被检样品，由于电子与不同物质发生碰撞而产生不同散射度。因蛋白质电子密度高，故显暗带，磷脂分子电子密度低则呈亮带。(照片),超薄切片技术获得的细胞膜照片,生物膜是由“蛋白质脂质蛋白质”构成的三层静态统一结构（单位膜三明治模型）。,4对生物膜架构的探索脂质和蛋白质的排布方式,假说：,36/23,三明治模型,37/23,那么变形虫的变形运动，细胞的生长怎样解释？,如果生物膜是静态统一的结构,变形虫,38/23,标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。,蛋白质镶在、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。,蛋白质在膜中的分布是不对称的,39/23,1蛋白质与磷质排布与你先前的猜想有何区别？与三明治模型呢？2三明治模型还有何不足之处，找出证据说明。,40/23,时间：1970年人物：费雷和埃迪登等实验：将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合。（动画）,结论：细胞膜具有一定的流动性,资料6：人-鼠细胞融合实验,41/23,举例说明细胞膜具有流动性,1.变形虫的变形运动,2.植物细胞的质壁分离与质壁分离复原,3.动物细胞吸水膨胀和失水皱缩,4.草履虫的摄食和排泄,6.分泌蛋白通过细胞膜的分泌,7.受精时细胞的融合过程,5.白细胞吞噬细菌、病毒,42/23,桑格和尼克森在继承中创新提出流动镶嵌模型,经历了探索的历程,你能总结出流动镶嵌模型的内容吗？,43/23,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,总结：生物膜结构的探究历程,44/23,1磷脂双分子层构成膜的基本支架。2蛋白质分子有的镶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。3磷脂分子和蛋白质分子都不是静止不动的,而是具有一定的流动性。,二、流动镶嵌模型的基本内容,45/23,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,46/23,1在生物膜模型的建立和完善过程中，你受到哪些启示?,思考,2生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺？说说你的看法。,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。,（1）科学研究的艰辛历程；（2）告诉我们建立模型的一般方法；（3）实验技术的进步推动科学发展；（4）结构与功能相适应；（5）科学理论是在不断修正中完善的。,47/23,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,第一关,C,随堂闯关,48/23,下列哪种膜结构能通过生物大分子（）A细胞膜B核膜C线粒体膜D叶绿体膜,第二关,不要灰心，再来一次！,不要灰心，再来一次！,不要灰心，再来一次！,B,随堂闯关,49/23,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,第三关,B,随堂闯关,50/23,细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是（）A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸,第四关,A,随堂闯关,51/23,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,第五关,D,随堂闯关,52/23,在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物分别标记两种抗体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上（如下图）。实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细胞的表面抗原“泾渭分明”，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面了。请分析回答下面的问题。细胞融合的实验表明了组成细胞膜的_分子