必修.生物膜的流动镶嵌模型

1、尿毒症患者正在接受尿毒症患者正在接受血液透析血液透析血血透透工工作作原原理理 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185

2、5年瑞典科学家奈利的实验：色素分子进入受年瑞典科学家奈利的实验：色素分子进入受损的植物细胞的速度比进入完整细胞的速度要损的植物细胞的速度比进入完整细胞的速度要快得多；在显微镜下用微细的探针刺向细胞时快得多；在显微镜下用微细的探针刺向细胞时能看到细胞表面出现褶皱，并感到阻力，一旦能看到细胞表面出现褶皱，并感到阻力，一旦刺破细胞进入细胞内部，阻力就随之消失，这刺破细胞进入细胞内部，阻力就随之消失，这些都说明细胞表面有一层膜，即细胞的边界。些都说明细胞表面有一层膜，即细胞的边界。第第2 2节节生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型1.细胞膜的功能有哪些？2.细胞膜具有弹性吗？问题探讨塑料袋普通布弹

3、力布其他用结构跟功能相适应的观点分析，用哪种材料做细胞膜更适于体现细胞膜的功能？细胞膜具有：1.屏障分隔作用2.选择透过性3.弹性弹力布能完全表现细胞膜的功能吗？一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程生物膜结构模型的建构历程是比较长，生物膜结构模型的建构历程是比较长，也是一个不断继承、发展、开拓、修正也是一个不断继承、发展、开拓、修正的过程，这方面资料很多，教材仅按时的过程，这方面资料很多，教材仅按时间进程选取部分。间进程选取部分。一一、对生物膜结构的探索历程、对生物膜结构的探索历程欧文顿的推论是否正确？欧文顿的推论是否正确？细胞膜中除了含脂质外，还有没有其他细胞膜中除了含脂质外

4、，还有没有其他的成分呢？的成分呢？ 单层磷脂分子在空气单层磷脂分子在空气水界面上水界面上是如何排布的呢？是如何排布的呢？细胞膜中的脂质分子必然为连续的两层！细胞膜中的脂质分子必然为连续的两层！磷脂分子磷脂分子时间：时间：1925年 人物：人物：两位荷兰科学家实验：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。胆胆 碱碱磷酸基磷酸基甘甘 油油脂肪酸脂肪酸 磷脂是一种由甘油，胆碱，脂肪酸和磷酸所组成磷脂是一种由甘油，胆碱，脂肪酸和磷酸所组成的分子的分子.亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分磷脂是一种由甘

5、油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，子，磷酸磷酸“头头”部是亲水的，脂肪酸部是亲水的，脂肪酸“尾尾”部部是疏水的。是疏水的。请运用化学知识解释请运用化学知识解释, ,为什么磷脂在空气为什么磷脂在空气-水界面上铺展成单分子层水界面上铺展成单分子层, ,而科学家而科学家如何从这一现象推导出如何从这一现象推导出“脂质在细胞膜脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层中必然排列为连续的两层”这一结论的。这一结论的。活动主题一：活动主题一：利用你小组的知识推利用你小组的知识推理和想象，提出许多磷理和想象，提出许多磷脂分子在脂分子在空气和水界面空气和水界面上上单分子排布单分子排布的假说，的假说，并用画图来表达。并用画图

6、来表达。活动主题二：活动主题二：利用你小组的知识推利用你小组的知识推理和想象，提出许多磷理和想象，提出许多磷脂分子在空气和水界面脂分子在空气和水界面上单分子排布后被上单分子排布后被搅动搅动,在在水溶液中水溶液中形成的相对形成的相对稳定稳定排布假说，并用画排布假说，并用画图来表达。图来表达。脂质和蛋白质是怎样形成生物膜的呢？脂质和蛋白质是怎样形成生物膜的呢？磷脂是组成细胞的主要脂质，是一种由甘油、脂肪酸、和磷酸等所组成的分子。它有一个亲水磷酸“头”部，和一个疏水的脂肪酸的“尾”部。亲水“头部”疏水“尾部”小资料小资料搅动后搅动后水溶液中水溶液中形形成成球球状状的的微微团团双双层层脂脂分分子子的的

7、球球形形脂脂质质体体 空空气气和和水水界界面面上上单单分分子子排排布布表面积为表面积为1表面积为表面积为2 2提出假说提出假说:膜中脂质分子排列为连续两层膜中脂质分子排列为连续两层实验证据材料三、材料三、时间：时间：1925年年 人物：两位荷兰科学家人物：两位荷兰科学家Gorter和和Grendel实验：用丙酮从红细胞中抽提出脂质，在空气实验：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，水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的两倍。面积恰为红细胞表面积的两倍。结论：结论：脂质分子必然排列脂质分子必然排列为连续的两层为连续的两层GORTER脂单分子

8、层脂单分子层=2 双层磷脂分子是如何排布构成生物双层磷脂分子是如何排布构成生物膜结构的呢？膜结构的呢？ A B C材料四、 20世纪50年代电子显微镜诞生。在电子显微镜下观察蛋白质显得灰暗，磷脂分子显得光亮。1959年罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构。蛋白质位于脂双层的什么位置呢？蛋白质位于脂双层的什么位置呢？思考思考提出静止模型的观点：提出静止模型的观点： 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质蛋白质”三明治模型三明治模型 能不能举一些例子来说明生物膜不是静态的？能不能举一些例子来说明生物膜不是静态的？变形虫的变形运动变形虫的变形运

9、动变形虫在吞噬草履虫变形虫在吞噬草履虫返回白细胞吞噬病毒的过程白细胞吞噬病毒的过程实例还有那些？实例还有那些？侧向扩散运动；旋转运动；摆动运动小资料磷脂分子的运动结论：结论：细胞膜细胞膜具有流动性具有流动性 冰冻蚀刻冰冻蚀刻( (冰冻断裂冰冻断裂) )。标本用干冰等。标本用干冰等冰冰冻冻后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。材料六、材料六、蛋白质蛋白质镶镶、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新技术带来新模型新技术带来新模型在新的观察和实验证据的基础上，1972年桑格(S.J.Singer)和尼

10、克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型流动镶嵌模型，为多数人所接受。流动镶嵌模型流动镶嵌模型：19721972年年桑格和尼克森桑格和尼克森流动镶嵌模型流动镶嵌模型20032003年度诺贝尔化学奖授予两名研究细胞膜的美国科学家年度诺贝尔化学奖授予两名研究细胞膜的美国科学家Peter AgrePeter Agre和和Roderick MacKinnonRoderick MacKinnon。 20032003年度诺贝年度诺贝尔化学奖授予两名研尔化学奖授予两名研究细胞膜的美国科学究细胞膜的美国科学家阿格雷和麦金农。家阿格雷和麦金农。以表彰他们在细胞膜以表彰他们在细胞膜物质运输的通道方面物质运

11、输的通道方面所做的贡献。所做的贡献。 不断完善和发展的流动镶嵌模型不断完善和发展的流动镶嵌模型6.6.细胞膜的流动性与细胞功能的关系细胞膜的流动性与细胞功能的关系 吞噬作用吞噬作用二、流动镶嵌模型的基本内容二、流动镶嵌模型的基本内容二、生物膜的流动镶嵌模型二、生物膜的流动镶嵌模型1、细胞膜主要由流动的磷脂双分子层和嵌在其中、细胞膜主要由流动的磷脂双分子层和嵌在其中的蛋白质组成。还有少量的多糖。的蛋白质组成。还有少量的多糖。3、蛋白质或镶嵌在脂双层的表面，或嵌插蛋白质或镶嵌在脂双层的表面，或嵌插在其内部，或横跨整个磷脂双分子层，表现在其内部，或横跨整个磷脂双分子层，表现出分布的不对称性。出分布的

12、不对称性。4、在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白，叫做糖被。有些多糖与磷脂分子结合形成糖脂 磷脂分子的运动磷脂分子的运动蛋白质分子的运动成分成分:基本支架基本支架:蛋白质排布方式蛋白质排布方式:结构特点结构特点:功能特点功能特点:多糖：多糖：糖被糖被（仅（仅外侧外侧） 识别、保护、润滑识别、保护、润滑磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量不同磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量不同,呈现呈现了膜的不对称性了膜的不对称性;糖类在细胞膜中的分布很少糖类在细胞膜中的分布很少,并且与蛋白质或脂质并且与蛋白质或脂质结合成糖蛋白或糖脂分布在膜的外表面结合成糖蛋白或糖脂分布在膜的外表面

13、,也呈现了膜也呈现了膜的不对称性的不对称性. 因此因此,根据糖蛋白的分布根据糖蛋白的分布,可以判断细可以判断细 胞膜的内外胞膜的内外侧。侧。膜的不对称性膜的不对称性成分成分:基本支架基本支架:蛋白质排布方式蛋白质排布方式:结构特点结构特点:功能特点功能特点:多糖：多糖：糖被糖被（仅（仅外侧外侧） 识别、保护、润滑识别、保护、润滑思考思考3、思考：、思考：流动镶嵌模型与蛋白质流动镶嵌模型与蛋白质脂质脂质蛋白质三层蛋白质三层结构模型有何异同？结构模型有何异同？1.1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？在建立生物膜模型的过程中，结构和功能相适应在建立

14、生物膜模型的过程中，结构和功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜的真相。再认识；使人类一步步接近生物膜的真相。思考思考1.1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？思考思考3.3.分析生物膜模型的建立和完善过程，你受到哪些启分析生物膜模型的建立和完善过程，你受到哪些启示？示？科学发现是很多位科学家共同参与，共同努力的结果。科学发现是很多位科学家共同参与，共同努力的结果。科学研究的过程离不开技术的支持。科学研究的过程离不开技术的支持。科学研究需要理性思维和实验结合，

15、需要在实验和观察科学研究需要理性思维和实验结合，需要在实验和观察的基础上，通过严谨的推理和大胆的想象，提出假说，再的基础上，通过严谨的推理和大胆的想象，提出假说，再通过实验进一步地去验证。通过实验进一步地去验证。科学研究的过程是一个不断开拓，继承，修正和发展的科学研究的过程是一个不断开拓，继承，修正和发展的过程。过程。科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证，科科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证，科学学说不是一成不变的，需要不断完善。学学说不是一成不变的，需要不断完善。下一页 电子显微镜是用电子束来照射被检验样品。由于电子显微镜是用电子束来照射被检验样品。由于样品不同部位本身组成

16、物质的不同样品不同部位本身组成物质的不同,比如（比如（27：25）本身碳、本身碳、 氢、氧、氢、氧、 氮、氮、 磷、这种形成化学键的电子磷、这种形成化学键的电子排布不同，而电子与蛋白质和磷脂不同的原子发生排布不同，而电子与蛋白质和磷脂不同的原子发生碰撞，对电子有不同散射度，碰撞，对电子有不同散射度，蛋白质电子密度高蛋白质电子密度高,显显得灰暗，磷脂分子的电子密度低，光亮。得灰暗，磷脂分子的电子密度低，光亮。小资料小资料六、复习小结：六、复习小结：对生物膜结构的探索历程：对生物膜结构的探索历程：1 1、1919世纪末，欧文顿提出：膜由世纪末，欧文顿提出：膜由 组成；组成；2 2、2020世纪初，

17、化学分析得出：膜的成分是世纪初，化学分析得出：膜的成分是和和 ；3 3、19251925年，荷兰科学家得出：脂质分子是年，荷兰科学家得出：脂质分子是 的；的；4 4、19591959年，罗伯特森在电镜观察下得出：年，罗伯特森在电镜观察下得出： 的三分层结构；的三分层结构；5 5、19701970年，用荧光标记技术证明：膜具有年，用荧光标记技术证明：膜具有 性；性；6 6、19721972年，桑格和尼克森提出：年，桑格和尼克森提出： 模型。模型。 你能不能用一个平面简图来表示生物膜你能不能用一个平面简图来表示生物膜的流动镶嵌模型？的流动镶嵌模型？1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素据研究

18、发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D D等等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（ ）A A 细胞膜具有一定流动性细胞膜具有一定流动性B B 细胞膜是选择透过性细胞膜是选择透过性C C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架D D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子C1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D D等等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（ ）A A 细胞膜具有一定流动性细胞膜具有一定流动性B B 细胞膜是选择透过

19、性细胞膜是选择透过性C C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架D D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子2.2.下列哪一种膜结构能通过生物大分子（下列哪一种膜结构能通过生物大分子（ ）A 细胞膜细胞膜 B 核膜核膜C 线粒体膜线粒体膜 C 叶绿体膜叶绿体膜3、一分子一分子COCO2 2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是（穿过的生物膜层数是（ ）A 5 B 6 C 7 D 8A 5 B 6 C 7 D 84、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（和血型决定有着密切关系的化学物质是（ ）A A 糖蛋白糖蛋白 B B 磷脂磷脂 C C 脂肪脂肪 D D 核酸核酸4、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（和血型决定有着密切关系的化学物质是（ ）A A 糖蛋白糖蛋白 B B 磷脂磷脂 C C 脂肪脂肪 D D 核酸核酸5 5、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体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