优质课课件--生物膜的流动镶嵌模型.ppt

1、第2节 生物膜的流动镶嵌模型,安阳市二中 张炜,作为一个最小生命系统-细胞的边界，细胞膜有哪些特点和功能呢？,回忆：,选择透过性膜，能够控制物质的进出,有弹性,可以进行细胞间的信息交流, ,如果让你制作一个细胞模型，作为细胞膜的材料有三种：塑料袋、普通布和弹力布 ，你认为哪种材料最好？为什么？,想一想,资料补充：,塑料袋：无毒、无味、无臭。聚乙烯薄膜，轻盈透明，具有防潮、抗氧、耐酸、耐碱、气密性一般，热封性优异等性能。 普通布：用麻、棉等织成的。 弹力布：使用原料纱等原料制成的 针织物，在横向拉伸时有优良弹性， 不易卷边.,有没有更好的材料呢？,一、对生物膜结构的探索历程,要找到更好的材料，我

2、们还需要对细胞膜的结构有更深的认识。,第2节 生物膜的流动镶嵌模型,细胞内的每一种结构都是由化学物质构成的，那么细胞膜具有什么样的组成成分呢？,问题一：,细胞膜的组成成分是什么？,细胞膜的通透性实验,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进行上万次的通透 性实验，发现： 提出假说：,资料一：,( 根据相似相溶原理。),脂质更容易通过细胞膜。,结构上“相似” ，彼此就“互溶” 。,膜是由脂质组成的,资料二：,实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来， 然后用蛋白酶处理。（已知蛋白酶能专一性 的催化蛋白质的分解） 实验现象： 做出假设

3、：,细胞膜被破坏。,细胞膜的成分中含有蛋白质。,综上所述，生物膜是由 和 组成的。,脂质,蛋白质,想一想,1.这种认识（生物膜由脂质和蛋白质组成），是通 过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定得出的？,从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。,2.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？,有必要，通过鉴定能更准确地说明问题,3.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？,当时的技术不能实现,技术对科学研究具有重要的推动作用！,资料三：,时间：20世纪初 实验：科学家对哺乳动物红细胞的细胞膜进行了化学 分析 实验结论：确定细胞膜的主要成分是脂质和蛋白

4、质。,红细胞的细胞膜,“假说”是在实验与观察的基础上提出来的，但同时又需要更进一步的实验来证明！,问题二：,这些物质是如何组成膜的呢？,生物膜的主要成分是脂质和蛋白质，那么，,时间：1925年 人物：荷兰科学家Gorter和Grendel 实验：从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，,资料四：,磷脂分子,经检验证明： 细胞膜中的脂质主要是指磷脂。,磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸头部是亲水的，脂肪酸尾部是疏水的。,亲水,疏水,于是，我们可以将磷脂分子在 空气水界面上铺展成单分子层！,思考：,亲水性头部,疏水性尾部,水,将磷脂分子在空气水界面上铺展成单分子层时，磷脂分子的头尾将如何排

5、布？,模型建构1,空气,时间：1925年 人物：荷兰科学家Gorter和Grendel 实验：从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现：,资料四：,？,单层分子的面积是细胞膜的2倍。,提出假说：,细胞膜中的磷脂分子是双层排布的。,细胞膜中的磷脂分子是怎样排列成两层的呢？请大家自己动手尝试画一画。,模型建构2,模型建构2,资料补充：,1.体内细胞生活在液体环境中。,2.细胞内的细胞质基质主要成分也是水。,即：,细胞内外都是液体环境！,细胞内：液体环境,细胞外：液体环境,亲水性头部,疏水性尾部,模型建构2,细胞外水环境,模型建构2,生物膜中的磷脂的排列方式：,问题三：,蛋白质和磷脂的位置关系又是怎样

6、的呢？,生物膜的主要成分是磷脂和蛋白质，其中磷脂分子是双层排布的。,时间：1959年 人物：罗伯特森（J.D.Robertsen） 实验：用超薄切片技术获得清晰的细胞膜电镜照片， 显示暗明暗三层结构。,资料五：,小资料(关于电镜成像) 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。,时间：1959年 人物：罗伯特森（J.D.Robertsen） 实验：用超薄切片技术获得清晰的细胞膜电镜照片， 显示暗明暗三层结构。 提出假说：,资料五：,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,“蛋白质

7、脂质蛋白质”三明治模型,要点： 所有膜结构都相同； 静态的结构。,所谓耳听为虚，眼见为实。“亲眼看到”的“三明治”结构模型就一定是正确的吗？,新技术带来新发现,时间：20世纪60年代 实验：科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了 细胞膜结构中的蛋白颗粒所处位置状态。 方法： 结论：,资料六：,将标本用干冰等冰冻。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：,罗伯特森的“三明治”结构模型还有没有其他不足之处？,问题四：,生物膜会是静止的吗？,时间：1970年 人物：Larry Frye等 实验：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后

8、， 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，37下放置一段时 间后发现两种荧光抗体均匀分布。,资料七：,提出假说：,细胞膜具有流动性。,？,生物膜的流动性会体现在其形态的改变上，你还能列举出一些可以证明生物膜具有流动性的例子吗？,分泌蛋白产生过程中会出现囊泡； 植物细胞的质壁分离及复原； 动物细胞吸水膨胀和失水皱缩； 变形虫在摄食时可以伸出伪足； ,变形虫正在吞噬草履虫,变形虫体内 已经被吞噬的草履虫,正在被消化 的食物泡,静止模型的观点从而被推翻了。,静止模型的观点从而被推翻了。 1972年，桑格和尼克森在继承中创新提出流动镶嵌模型（现被大多数人所接受） 。,1、生物膜

9、的成分：,2、生物膜的结构：,：,3、生物膜的结构特点：,二、流动镶嵌模型的基本内容,脂质、蛋白质、（少量）多糖。,磷脂双分子层： 蛋白质： 糖蛋白：,流动性。,生物膜的结构模型示意图,基本骨架。,镶在、嵌入、横跨在磷 脂双分子层中。,具有保护、润滑、细胞 识别的作用。,为什么呢？,阅读课本P68 全部内容（包括小字部分），并总结要点。,课堂小结：,1.生物膜的组成：,生物膜主要是由_和_组成的。,脂质,蛋白质,2.生物膜的流动镶嵌模型。,生物膜的流动模型认为，_构成了膜的基本骨架；构成生物膜的磷脂具有_；大多数蛋白质分子也是可以_的。,磷脂双分子层,3.糖被的结构及功能。,糖被是细胞膜的外表

10、，一层由细胞膜上的_和_结合形成的糖蛋白，其作用是_、_等。,蛋白质,糖类,保护和润滑,细胞识别,流动性,运动,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：,2.提出生物膜的流动镶嵌模型的科学家是（ ）,A 欧文顿 B 桑格和尼克森 C 施旺和施莱登 D 罗伯特森,课堂练习：,3、异体器官移植手术往往很难成功，最大的障碍就是异体细胞间的排斥，这主要是由于细胞膜具有识别作用。这种生理功能的结构基础是() A细胞膜主要

11、由脂质和蛋白质分子构成 B细胞膜表面有糖蛋白 C细胞膜具有一定的流动性 D细胞膜具有选择透过性,课堂练习：,4、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,课堂练习：,5、如图表示细胞膜的 亚显微结构模式图，请 根据图回答： （1）图中【B】_的 基本组成单位是_。构成细胞膜基本支架的结构是【 】_。 （2）与细胞膜的识别作用相关的结构是【 】_。 （3）细胞膜的外侧是_（M、N）侧， 判断的依据是_ _。,课堂练习：,B,D,N,M,C,A,E,蛋白质,氨基酸,D,磷脂双分子层

12、,E,糖蛋白,M,M侧有糖蛋白，,糖蛋白分布在细胞膜外侧,5、如图表示细胞膜的 亚显微结构模式图，请 根据图回答： （4）吞噬细胞吞噬细菌 的过程体现了细胞膜具有_性。这是因为_ _。 （5）不同细胞细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的哪些结构？_（填写序号）。 （6）细胞膜的这种结构模型被称为：_。,课堂练习：,D,N,C,A,E,B,M,流动,组成细胞膜,的磷脂分子和多数蛋白质分子都是可以运动的,B,流动镶嵌模型,生物膜的流动镶嵌模型是否就已经完美无缺了呢？,人类对自然界的认识永无止境，对膜的研究将更加细致入微。,2003年度诺贝尔化学奖授予两名 研究细胞膜的美国科学家Peter A

13、gre和Roderick MacKinnon。,流动镶嵌模型是目前被大多数人广泛接 受的生物膜模型，但它仍有一定的局限性。 那么，目前还有哪些模型是与其并行存在呢？ 请大家利用课外时间上网或去图书馆查 找相关资料，了解其他生物膜结构模型的基本内容。,课外拓展：,参考网页： http：/ http：/ http：/ http：/,流动镶嵌模型与蛋白质脂质蛋白质三层结构模型有何异同？,相同： 都认为组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质。 不同： 1、流动镶嵌模型：蛋白质在膜中的分布是不均匀的； 三层结构模型：蛋白质均匀分布在脂质分子的两侧 2、流动镶嵌模型：组成膜的分子是运动的； 三层结构模型：生物

14、膜是静态结构,19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 组成； 20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要 由 和 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；,脂质,脂质,蛋白质,蛋白质脂质蛋白质,回顾刚才的探索历程，如果你是桑格或尼克森，你的“流动镶嵌模型”会是什么样？,20世纪60年代，科学家发现其实蛋白质在膜中的分布是不对称的。 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，桑格和尼克森提出了 。,流动性,流动镶嵌模型,回顾刚才的探索历程，如果你是桑格或尼克森，你的“流动镶嵌模型”会是什么样？,构建模型：,具有流动性！,在前一章节中我们曾经提到：要想真正看到细胞膜需要使用电子显微镜，可是，在电镜发明之前，人们就已经推测出了细胞膜的存在。那么，我们可以根据什么来证明这一论断呢？ 在细胞学说提出前后，细胞吸引了很多学者(包括业余爱好者)进行观察研究。 例如：1855年，耐格里(K.W.Mageli)发现细胞表面有阻碍染料进入的现象，这提示了膜结构的存在。他发现色素透入已损伤和未损伤的植物细胞的情况并不相同。于是便通过细胞的渗透特性