人教版高中生物必修1第四章第2节　生物膜的流动镶嵌模型(共24张PPT)

1、第2节 生物膜的流动镶嵌模型 知识链接：知识链接： 物质的相似相溶性：通俗物质的相似相溶性：通俗 的讲就是的讲就是“结构相似的物质容结构相似的物质容 易相溶易相溶”。 （一）从生理功能入手对生物膜一）从生理功能入手对生物膜组成成分组成成分的探索的探索 细胞膜细胞膜 发现实验发现实验1 1： 1919世纪末，欧文顿细胞膜通透性实验。世纪末，欧文顿细胞膜通透性实验。 凡不溶于凡不溶于 脂质的物质脂质的物质 凡溶于凡溶于 脂质的物质脂质的物质 通透性实验通透性实验 提出假说：提出假说： 膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的 2 2 一、生物膜结构的探索历程一、生物膜结构的探索历程 发现实验发现实验2 2

2、： 2020世纪初，哺乳动物的成熟红细胞世纪初，哺乳动物的成熟红细胞 的细胞膜的细胞膜化学成分分析实验：化学成分分析实验： 3 3 证证 明明:欧文顿的假说是正确的。欧文顿的假说是正确的。 3 3 化学分析表明：化学分析表明：膜的主要成分是膜的主要成分是脂质和蛋白脂质和蛋白 质质，其中，组成膜的脂质中其中，组成膜的脂质中磷脂磷脂含量最高含量最高。 （二）对生物膜组成成分之间结合方式的探索（二）对生物膜组成成分之间结合方式的探索 磷脂分子磷脂分子的排列的排列 4 4 空气空气 水 亲水的头部亲水的头部 疏水的尾部疏水的尾部 磷脂单分子层磷脂单分子层 根据磷脂分子的结构特点，请同学们根据磷脂分子的

3、结构特点，请同学们分析判断它分析判断它 在空气在空气水界面上是如何排布的（尝试构建模型）水界面上是如何排布的（尝试构建模型） : : 细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜 水水 水水 5 5 疑问：生物膜中的磷脂是如何排布的？疑问：生物膜中的磷脂是如何排布的？ 是单层结构？还是双层结构？是单层结构？还是双层结构？ 结论：结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为细胞膜中的脂质分子必然排列为 连续的两层。连续的两层。 6 6 发现实验发现实验3 3：19251925年，荷兰科学家年，荷兰科学家用丙酮从人的红用丙酮从人的红 细胞中提取脂质，在空气细胞中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子水界面上铺展成单分子 层，测得

4、单分子层的面积恰为红细胞表面积的层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2 2倍倍。 细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜 水水 水水 请同学们利用请同学们利用手中的手中的磷脂分子模型在硬纸板上构磷脂分子模型在硬纸板上构 建细胞膜中磷脂分子的排布的平面模型：建细胞膜中磷脂分子的排布的平面模型： 7 7 模型构建：模型构建：生物膜中生物膜中磷脂分子分布平面模型磷脂分子分布平面模型 亲水性头部朝向两侧；亲水性头部朝向两侧； 疏水性尾部朝向内侧疏水性尾部朝向内侧 （部分细胞膜）（部分细胞膜） 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” 三层结构构成的三层结构构成的 关于电镜成像小知识关于电镜成像

5、小知识： 电子束照射大分子物质电子束照射大分子物质, ,散射度高，黑暗；散射度高，黑暗； 电子束照射小分子物质电子束照射小分子物质, ,散射度低，光亮。散射度低，光亮。 8 8 （二）对生物膜组成成分之间结合方式的探索（二）对生物膜组成成分之间结合方式的探索 蛋白质和磷脂的位置关系蛋白质和磷脂的位置关系 静态的静态的统一结构统一结构 蛋白质蛋白质 蛋白质蛋白质 脂质脂质 单位膜模型单位膜模型 变形虫摄取食物的过程变形虫摄取食物的过程 9 9 对罗伯特森模型的对罗伯特森模型的质疑一质疑一：生物膜是静态的吗？生物膜是静态的吗？ 进一步实验进一步实验: 相关生物学现象相关生物学现象 绿色荧光蛋白淬灭

6、和修复绿色荧光蛋白淬灭和修复 人鼠细胞融合实验人鼠细胞融合实验 1 1 1 1 对罗伯特森模型的对罗伯特森模型的质疑一质疑一：生物膜是静态的吗？生物膜是静态的吗？ 进一步实验进一步实验: 修修 正正 ： 相关生物学现象相关生物学现象 生物膜不是静态的，生物膜不是静态的， 而是具有一定的流动性。而是具有一定的流动性。 绿色荧光蛋白淬灭和修复绿色荧光蛋白淬灭和修复 人鼠人鼠细胞融合细胞融合实验实验 对罗伯特森模型的对罗伯特森模型的质疑二质疑二： 实验现象：生物膜中的膜蛋白有的很容易分离，实验现象：生物膜中的膜蛋白有的很容易分离， 有的则很难有的则很难. 生物膜中的蛋白质生物膜中的蛋白质 是全部平铺

7、在磷脂是全部平铺在磷脂 的两侧表面吗？的两侧表面吗？ 冰冻蚀刻电镜技术带来了新模冰冻蚀刻电镜技术带来了新模 型型 冰冻蚀刻电镜技术观察的蛋白质分布模型冰冻蚀刻电镜技术观察的蛋白质分布模型 新技术带来新模型新技术带来新模型 1 1 4 4 二十世纪二十世纪70年代，随着年代，随着冰冻蚀刻电镜技术冰冻蚀刻电镜技术的成熟，科学的成熟，科学 家通过对细胞膜的观察构建了蛋白质的分布的新模型。家通过对细胞膜的观察构建了蛋白质的分布的新模型。 将标本置于将标本置于-100C的干冰或的干冰或-196C 的液氮中，进行冰冻，然后用冷刀的液氮中，进行冰冻，然后用冷刀 骤然将标本断开，升温后冰升华，骤然将标本断开，

8、升温后冰升华， 暴露出断面结构，称为蚀刻。在电暴露出断面结构，称为蚀刻。在电 镜下得到的影像即代表标本中细胞镜下得到的影像即代表标本中细胞 断裂面处的结构。断裂面处的结构。 结合冰冻蚀刻电镜技术下观察得到的蛋白质的分结合冰冻蚀刻电镜技术下观察得到的蛋白质的分 布模型，请同学们利用手中的蛋白质分子模型和磷脂布模型，请同学们利用手中的蛋白质分子模型和磷脂 分子模型重新构建出生物膜的平面结构模型分子模型重新构建出生物膜的平面结构模型: : 镶镶 嵌嵌 贯穿贯穿 蛋白质蛋白质镶在镶在、嵌入嵌入、贯穿贯穿在磷脂双分子层中在磷脂双分子层中。 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 在新的

9、观察和实验证据的基础上，在新的观察和实验证据的基础上，19721972年桑格年桑格 和尼克森提出了和尼克森提出了流动镶嵌模型流动镶嵌模型。 19721972年，桑格和尼克森提出了生物膜流动镶嵌模型：年，桑格和尼克森提出了生物膜流动镶嵌模型： 二、流动镶嵌模型的基本内容二、流动镶嵌模型的基本内容 1 1 7 7 细胞膜的结构模型示意图细胞膜的结构模型示意图 1 1 8 8 思考问题：思考问题： 1.1.生物膜的基本骨架是什么？生物膜的基本骨架是什么？ 2.2.蛋白质分子在生物膜中的分布方式有哪些？蛋白质分子在生物膜中的分布方式有哪些？ 3.3.生物膜具有流动性的原因有哪些？生物膜具有流动性的原因

10、有哪些？ 4.4.糖被有哪些功能？它分布在细胞膜的哪侧？糖被有哪些功能？它分布在细胞膜的哪侧？ 概念图概念图 1 1 9 9 生物膜流动镶嵌模型生物膜流动镶嵌模型 特特 点点 流动性流动性 功能功能 分布分布 板书 组成成分组成成分 磷脂分子磷脂分子 蛋白质蛋白质 磷脂双分子层磷脂双分子层 镶镶嵌嵌 贯穿贯穿 可以运动可以运动 结构结构 特特 点点 选择透过性选择透过性 基本支架基本支架 具有具有 基础基础 决定决定 19世纪末欧文顿世纪末欧文顿 20世纪初科学家世纪初科学家 1925年两位荷兰年两位荷兰 科学家科学家 1959年罗伯特森年罗伯特森 1970年科学家年科学家 1972年桑格和尼

11、克森年桑格和尼克森 总结：总结： 膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的 膜的主要成分是脂膜的主要成分是脂 质和蛋白质质和蛋白质 脂质分子排列为连脂质分子排列为连 续的两层续的两层 蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白蛋白 质三层静态结构模型质三层静态结构模型 细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性 生物膜的流生物膜的流 动镶嵌模型动镶嵌模型 时间时间重要发现重要发现 2 2 0 0 桑格和尼克森提出的流动镶桑格和尼克森提出的流动镶 嵌模型是最完善的模型吗？嵌模型是最完善的模型吗？ 2 2 1 1 通过对科学史料的学习，一起通过对科学史料的学习，一起 构建生物膜的流动镶嵌模型的构建生物膜的流动镶嵌模型的 过程中，你有哪些收获呢？过程中，你有哪些收获呢？ 2222 2011年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家布鲁斯年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家布鲁斯博博 伊特勒、法国科学家朱尔斯伊特勒、法国科学家朱尔斯霍夫曼和加拿大科学家拉尔夫霍夫曼和加拿大科学家拉尔夫斯斯 坦曼，以表彰他们在人类免疫系统领域做出的独特发现。博坦曼，以表彰他们在人类免疫系统领域做出的独特发现。博 伊特勒和霍夫曼