生物膜的流动镶嵌模型(优质课比赛)

1、2015-05-15安安 徽徽 省省 宿宿 州州 市市 第第 三三 中中 学学 校训：校训： 崇德崇德 善思善思 励志励志 笃行笃行 SU ZHOU NO.3 MIDDLE SCHOOL4 -2 4 -2 生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型宿州三中：赵亮宿州三中：赵亮2015-05-152015-05-15本节学习目标：本节学习目标：1、生物膜流动镶嵌模型的基本内容是、生物膜流动镶嵌模型的基本内容是什么？什么？2、通过分析科学家建立生物膜模型的、通过分析科学家建立生物膜模型的过程，你对科学的过程和方法有哪些过程，你对科学的过程和方法有哪些领悟？领悟？2015-05-15科幻之旅：科幻之旅

2、： 如果有如果有“时光机器时光机器”，将此刻的你送回，将此刻的你送回19世纪，你会从哪几个方面去研究细胞膜世纪，你会从哪几个方面去研究细胞膜的结构的结构?2015-05-15细胞膜的组成成分是什么呢？细胞膜的组成成分是什么呢？一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程:2015-05-15资料一资料一时间时间:19:19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多种物质对植物细胞进行上万次的的 通透性实验。通透性实验。结论：结论：_欧文顿认为膜是由欧文顿认为膜是

3、由脂质脂质组成组成的的2015-05-151 1、欧文顿最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通、欧文顿最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对实验现象的推理分析还是通过膜成分的提取和过对实验现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？鉴定？2 2、在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进、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？行提取、分离和鉴定吗？3 3、为什么当时欧文顿不对膜的成分提取和鉴定呢？、为什么当时欧文顿不对膜的成分提取和鉴定呢？对实验现象的推理分析对实验现象的推理分析有必要。仅靠推理得出的结论不一定正确，假说也有必要。仅靠推理得出的结论不一定正确，假说也需要

4、通过观察和实验进一步验证和完善。需要通过观察和实验进一步验证和完善。当时的科学技术条件还不够发达当时的科学技术条件还不够发达2015-05-15 实验实验: : 科学家第一次将膜从哺乳动科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞物的红细胞化学分析表明：膜的成分主要是化学分析表明：膜的成分主要是脂质和蛋白质。脂质和蛋白质。时间：时间：2020世纪初世纪初资料二资料二中分离出来中分离出来然后用蛋白酶（然后用蛋白酶（分解蛋白质分解蛋白质）处理处理。实验现象：细胞膜被破坏实验现象：细胞膜被破坏实验结论：实验结论：细胞膜中含有蛋白质磷脂磷脂2015-05-15小资料小资料磷脂磷脂是组成细是组成细胞的主要脂质，胞

5、的主要脂质，是一种由甘油、是一种由甘油、脂肪酸、和磷脂肪酸、和磷酸等所组成的酸等所组成的分子。分子。它有一个它有一个亲水亲水磷酸磷酸“头头”部，部，和一个和一个疏水疏水的的脂肪酸的脂肪酸的“尾尾”部。部。亲水亲水“头部头部”疏水疏水“尾部尾部”磷脂分子磷脂分子2015-05-15磷脂分子在空气磷脂分子在空气水界面上铺展成单分子层水界面上铺展成单分子层水水空气空气1 1、根据磷脂分子的结构特点，展开你的想像力，、根据磷脂分子的结构特点，展开你的想像力，尝试构建磷脂分子在尝试构建磷脂分子在水水空气界面中空气界面中的模型的模型2015-05-152 2、细胞膜的两侧都有水环境存在，细胞膜的两侧都有水

6、环境存在，同学们尝试着同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？膜外（水）膜外（水）膜内膜内( (水）水）水水水水2015-05-15 资料三资料三结论：结论：人物：荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel实验：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空实验：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的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面积恰为红细胞表面积的2 2倍倍。时间：时间：19251925年年细胞膜中的脂质分子必然

7、排列为连续的两层细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层2015-05-15 脂质和蛋白质是怎样有机结合脂质和蛋白质是怎样有机结合构成细胞膜的呢？构成细胞膜的呢？2015-05-152015-05-15罗伯特森提出膜的“三明治”模型：内容：内容：所有的生物膜所有的生物膜都都由由蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质三层三层结构构成，蛋白质均匀分布在磷脂双分子层两侧结构构成，蛋白质均匀分布在磷脂双分子层两侧膜为膜为静态静态的统一结构的统一结构2015-05-15你觉得你觉得“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质” 1、各种生物膜功能不同，应该结构也不同、各种生物膜功能不同，应该结构也不同 2、细胞的分裂、白

8、细胞的变形运动等现象、细胞的分裂、白细胞的变形运动等现象不好解释不好解释2015-05-15新技术手段：用干冰等新技术手段：用干冰等冰冻冰冻细胞膜。后用冷刀断细胞膜。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。开，升温后暴露断裂面。结论：结论：蛋白质并不是全部铺在脂质表面蛋白质并不是全部铺在脂质表面，还有，还有的蛋白质的蛋白质嵌入嵌入在磷脂双分子层中。在磷脂双分子层中。2015-05-15实验结论实验结论细胞膜具有细胞膜具有流动性流动性2015-05-15 根据已获取的知识根据已获取的知识,利用老师所利用老师所给的材料，大胆尝试制构建细胞给的材料，大胆尝试制构建细胞膜结构模型。膜结构模型。2015-05-

9、15时间：时间：19721972年年人物：人物：桑格（桑格（S.J.Singer）和尼克森（）和尼克森（G.Nicolson）提出：提出：流动镶嵌模型流动镶嵌模型 2015-05-151 1、膜的组成成分：、膜的组成成分： 主要是主要是磷脂磷脂和和蛋白质蛋白质，还有少量的，还有少量的糖类糖类磷脂双分子层（磷脂分子的亲水性头部朝向两磷脂双分子层（磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）具有侧，疏水性的尾部朝向内侧）具有流动性流动性。 有的有的镶嵌镶嵌在磷脂双分子层表面在磷脂双分子层表面, ,有的部分或全部有的部分或全部嵌入嵌入磷脂双分子层中，有的磷脂双分子层中，有的横跨横跨整个磷脂双

10、分子整个磷脂双分子层。层。4 4、膜外少量的糖类和蛋白质结合形成糖蛋白、膜外少量的糖类和蛋白质结合形成糖蛋白2015-05-15蛋白质蛋白质磷脂双分子层磷脂双分子层糖类糖类2015-05-15实验和观察、实验和观察、推理和想像推理和想像提出提出假说假说 观察和实验观察和实验（进一步验证假说）（进一步验证假说）不断修正、不断修正、完善模型完善模型结合结合“流动镶嵌模型流动镶嵌模型”的的内容对自己刚才构建的的的内容对自己刚才构建的模型进行修正，并总结在科学研究中构建模型的模型进行修正，并总结在科学研究中构建模型的一般流程一般流程2015-05-15科学绝不是也永远不科学绝不是也永远不是一本写完了的

11、书，是一本写完了的书，每一项重大成就都会每一项重大成就都会带来新的问题。带来新的问题。畅所欲言：畅所欲言： 在生物膜模型的建立和完善过程在生物膜模型的建立和完善过程中，你受到哪些启示中，你受到哪些启示? ?流动镶嵌模型是完美的流动镶嵌模型是完美的吗？吗？2015-05-1520032003年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜蛋白的美国科学家，年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜蛋白的美国科学家，这是自这是自19911991年来诺贝尔奖第三次颁发给与细胞膜蛋白质有年来诺贝尔奖第三次颁发给与细胞膜蛋白质有关的研究成果关的研究成果 。 皮特皮特阿格雷阿格雷罗德里克罗德里克麦金农麦金农2015-05-15时间和人

12、物时间和人物历史事件历史事件历史结论历史结论 多种物质对膜通透性实验多种物质对膜通透性实验对红细胞膜化学分析对红细胞膜化学分析红细胞膜的脂质铺展成单红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面层分子的面积是原膜表面积的两倍积的两倍电镜下膜呈电镜下膜呈“暗暗亮亮暗暗”三层结构三层结构蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质人、鼠细胞融合实验。人、鼠细胞融合实验。新的观察和实验证据的基础新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型。上，提出分子结构模型。膜是由膜是由脂质组成的脂质组成的膜中含膜中含脂质脂质和和蛋白质蛋白质脂质双层脂质双层结构结构膜具膜具流动流动性性流动镶嵌流动镶嵌模型模型19721972，

13、桑格，桑格和尼克森和尼克森19701970年年19591959年，年，罗伯特森罗伯特森19251925年，年，两位荷兰两位荷兰科学家科学家2020世纪初世纪初1919世纪末世纪末欧文顿欧文顿2015-05-15A不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！CDB不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！恭喜你，答恭喜你，答对了！再接对了！再接再厉！再厉！知识闯关：第一关知识闯关：第一关人体内的白细胞能进行变形运动，穿出毛细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的完成依靠细胞膜的 （ ）选择透过性选择透过性 保护作用保护作用 流动性流动性扩散扩散2015-05-15A不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！CDB不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！恭喜你，答恭喜你，答对了！再接对了！再接再厉！再厉！知识闯关：第二关知识闯关：第二关使磷脂特别适于形成细胞膜的原因是（使磷脂特别适于形成细胞膜的原因是（ ）磷脂是疏水性磷脂是疏水性磷脂是亲水性的磷脂是亲水性的磷脂能迅速吸水磷脂能迅速吸水 磷脂既是疏水性的又是亲水性的磷脂既是疏水性的又是亲水性的2015-05-15A不要灰心，不要灰