河北省邯郸四中高二生物《节生物膜的流动镶嵌模型》课件

1、 第二节生物膜的流动镶嵌模型第二节生物膜的流动镶嵌模型 教学目标教学目标1.简述生物膜的结构。简述生物膜的结构。2.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。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。3.探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。教学重点和难点教学重点和难点1.教学教学流动镶嵌模型的基本内容。流动镶嵌模型的基本内容。2.教学难点教学难点探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。重点重点科幻之旅 如果有“时光机器”

2、，将此刻的你送回19世纪，你会从哪几个方面去研究细胞膜的结构?细胞膜的组成成分是什么呢？细胞膜的组成成分是什么呢？对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程: : 时间：时间：18951895年年 人物：人物：欧文顿（欧文顿（E.OvertonE.Overton） 实验：实验：用用500500多种化学物质对植物细胞的多种化学物质对植物细胞的通透性通透性进进 行了上万次行了上万次实验实验。 发现：发现：细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：溶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于脂质的物质比不溶于脂质的物质更容易通 过细胞膜。过细胞膜。 对生物膜结构的探

3、索历程对生物膜结构的探索历程资料资料1 1时间：时间：20世纪初世纪初实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，然后进行化学分析。然后进行化学分析。实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被也会被蛋白酶蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质能专一地分解蛋白质的物质)分解。分解。 得出结论：得出结论： 推测膜中可能还含有蛋白质等推测膜中可能还含有蛋白质等2 2、对生物膜、对生物膜组分组分的探索的探索蛋白质蛋白质资料资料2 2脂质和蛋白质是怎样有机结合构脂质和蛋白质是怎样有机结合构成膜的呢？成膜的呢

4、？B B：根据磷脂分子的结构特点，猜想：根据磷脂分子的结构特点，猜想: :磷脂分子在磷脂分子在水水空气界面中空气界面中以及以及水溶液中水溶液中的排布方式？的排布方式？A A：磷脂是一种由甘油、脂肪：磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子酸和磷酸所组成的分子 ， 磷磷酸酸 “头头” 部是部是亲水亲水的，脂肪的，脂肪酸酸“尾尾”部是部是疏水疏水的。的。资料资料3 3：磷脂分子结构磷脂分子结构磷脂分子磷脂分子时间：时间：19251925年年 人物：人物：荷兰科学家荷兰科学家E.GorterE.Gorter和和F.GrendelF.Grendel 实验：实验：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气用

5、丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气水水 界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积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恰为红细胞表面积的2 2倍倍。结论：结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！3 3、对生物膜、对生物膜结构结构的探索的探索磷脂双分子层磷脂双分子层资料资料4 4两层脂质分子是怎样排列的呢？两层脂质分子是怎样排列的呢？ 空气空气 水水连续两连续两层排列层排列 蛋白质位于脂双分子层蛋白质位于脂双分子层的什么位置呢？的什么位置呢？ 20 20世纪初，人们通过研究发现，构成蛋白世纪初，人们通过研究发现，构成蛋白质的质的

6、2020种氨基酸的侧链有的是亲水的，也种氨基酸的侧链有的是亲水的，也有的是疏水的。有的是疏水的。蛋白质分子的亲水性和疏水性情况蛋白质分子的亲水性和疏水性情况: 蛋白质分子表面基团，有的全部都是亲水蛋白质分子表面基团，有的全部都是亲水的或疏水的，有的部分是亲水的而另一部的或疏水的，有的部分是亲水的而另一部分则是疏水的。分则是疏水的。资料资料5 5资料资料6 6：罗伯特森的实验：罗伯特森的实验电子显微镜是用电子束照射电子显微镜是用电子束照射被检样品，由于电子与不同被检样品，由于电子与不同物质发生碰撞而产生不同散物质发生碰撞而产生不同散射度。因射度。因蛋白质蛋白质电子密度高，电子密度高，故显故显暗带

7、暗带，磷脂磷脂分子电子密分子电子密度低则呈度低则呈亮带亮带。超薄切片技术获得的细胞膜照片超薄切片技术获得的细胞膜照片 生物膜是由生物膜是由“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”构成构成的三层的三层静态统一静态统一结构（单位膜模型）结构（单位膜模型）。4 4、对生物膜、对生物膜架构架构的探索的探索脂质和蛋白质的脂质和蛋白质的排布排布方方式式假说：假说： 提出提出静止模型静止模型的观点的观点 蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质（单位膜）蛋白质（单位膜）“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白蛋白质质”三明治三明治模型模型 静态静态“蛋白质蛋白质- -脂质脂质- -蛋白质蛋白质”三层结构是否能体现膜的功能三层结构是否能体现

8、膜的功能呢呢? ?变形虫的变形运动变形虫的变形运动变形虫在吞噬草履虫变形虫在吞噬草履虫标本用干冰等标本用干冰等冰冻冰冻。后用冷刀断开，升温。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。后暴露断裂面。蛋白质蛋白质镶在镶在、嵌入嵌入、横跨横跨在在磷脂双分子层中磷脂双分子层中。蛋白质在膜中的分布是蛋白质在膜中的分布是不对称不对称的的 2020世纪世纪6060年代，荧光染料标记技术（标记年代，荧光染料标记技术（标记大分子，并能检测到被标记的大分子的具大分子，并能检测到被标记的大分子的具体分布）已经得到广泛的应用体分布）已经得到广泛的应用设计实验：说明细胞膜是动态的，而不是设计实验：说明细胞膜是动态的，而不是 静态

9、的静态的科学背景科学背景诱导融合人细胞人细胞鼠细胞鼠细胞荧光标记 膜蛋白40分钟后370C资料资料8 8：人：人- -鼠细胞融合实验鼠细胞融合实验19701970年年 弗雷和埃迪登弗雷和埃迪登( Frye ( Frye 和和 Edidin )Edidin ) 1972年，桑格和尼克森在新的观桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了流动察和实验证据的基础上，提出了流动镶嵌模型镶嵌模型。流动镶嵌模型的基本内容：流动镶嵌模型的基本内容：1、磷脂双分子层、磷脂双分子层构成膜的构成膜的基本支架。基本支架。（其（其中磷脂分子中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝

10、向内侧）性的尾部朝向内侧）2、蛋白质分子、蛋白质分子有的有的镶嵌镶嵌在磷脂双分子层表在磷脂双分子层表面，有的部分或全部面，有的部分或全部嵌入嵌入磷脂双分子层中，磷脂双分子层中，有的有的横跨横跨整个磷脂双分子层。（体现了膜整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的结构内外的不对称性不对称性）镶镶嵌入嵌入横跨横跨3、磷脂分子是可以运动的，具有流动性、磷脂分子是可以运动的，具有流动性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。（也体现了膜的流动性）（也体现了膜的流动性）5、细胞膜细胞膜外表，外表，有一层由细胞膜上的有一层由细胞膜上的蛋蛋白质白质与与糖类糖类结合形成的结合形成

11、的糖蛋白，叫做糖糖蛋白，叫做糖被。被。（糖被与（糖被与细胞识别、胞间信息交流细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）等有密切联系）糖蛋糖蛋白白生物膜结构模型示意图生物膜结构模型示意图细胞膜的流动.swf问题：问题：在生物膜模型的建立和完善过程中，在生物膜模型的建立和完善过程中，你受到哪些启示你受到哪些启示? ?根 据 现 象根 据 现 象和 已 有 知和 已 有 知识 提 出 假识 提 出 假说 或 模 型说 或 模 型用观察和实验用观察和实验对假说或模型对假说或模型进行检验、修进行检验、修正和补充正和补充 实实践践检检验验建模的基本方法建模的基本方法 问题：问题：在生物膜模型的建立和完善过程中，

12、在生物膜模型的建立和完善过程中，你受到哪些启示你受到哪些启示? ?时间和人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脂质和膜中含脂质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，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列表总结：列表总结：生物膜结构的探究历程生物膜结构的探究历程概念图小结概念图小结生物膜生物膜结构特点结构特点功能特点功能特点结构组成结构组成结构探究历程结构探究历程决定决定 流动性流动性选择透过性选择透过性磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子 1 1、生物膜的流