生物膜的流动镶嵌模型课件

1、科幻之旅 如果有“时光机器”，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?对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程膜是由膜是由脂脂质组成的。质组成的。1 1、对生物膜、对生物膜组分组分的探索的探索脂质脂质资料资料1 1 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

2、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。 E.OvertonE.Overton的假说：的假说： 科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被质的物质溶解，也会被蛋白酶蛋白酶( (能专一地分解蛋白能专一地分解蛋白质的物质质的物质) )分解。分解。 根据实验现象根据实验现象, ,你对膜化学成分在种类上认识是你对膜化学成分在种类上认识是否还有新的结论否还有新的结论? ? 怎样鉴定怎样鉴定? ?问题探讨问题探讨：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

3、蛋白质蛋白质资料资料2 2B 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疏水尾部疏水尾部亲水头部亲水头部 空气空气 水水活动主题一：活动主题一：利用你小组的知识推理和想利用你小组的知识推理和想象，提出许多磷脂分子在象，提出许多磷脂

4、分子在空气空气和水界面上和水界面上单分子排布的假说，单分子排布的假说，并用画图或模型来表达。并用画图或模型来表达。活动主题二：活动主题二：利用你小组的知识推理和想象，利用你小组的知识推理和想象，提出许多磷脂分子在空气和水界提出许多磷脂分子在空气和水界面上单分子排布后被面上单分子排布后被搅动搅动,在在水溶水溶液中液中形成的相对形成的相对稳定稳定排布假说，排布假说，并用画图或模型来表达。并用画图或模型来表达。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，在空气用丙

5、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活动主题三：利用材料，提出脂质双分子层的排活动主题三：利用材料，提出脂质双分子层的排布假说，并用画图或模型来表达。布假说，并用画图或模型来表达。资料资料5 5：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

6、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式方式假说：假说： 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

7、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资料6 冰冻蚀刻电子显微法科学背景科学背景 2020世纪世纪6060年代，荧光年代，荧光染料标记技术（标记染料标记技术（标记大分子，并能检测到大分子，并能检测到被标记的大分子的具被标记的大分子的具体分布）已经得到广体分布）已经得到广泛的应用泛的应用设计实验：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 静态的静态的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7 7：人：人- -鼠细胞融合实验鼠细胞融合实验19701970年年

8、 弗雷和埃迪登弗雷和埃迪登( Frye ( Frye 和和 Edidin )Edidin )1 1、磷脂双分子层构成膜的基本支架、磷脂双分子层构成膜的基本支架。2 2、蛋白质分子有的、蛋白质分子有的镶在镶在磷脂双分子层表磷脂双分子层表面，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磷脂双分子层中，有的中，有的横跨横跨整个磷脂双分子层。整个磷脂双分子层。3 3 、磷脂分子和蛋白质分子都不是静止、磷脂分子和蛋白质分子都不是静止不动的不动的, ,而是具有一定的而是具有一定的流动性流动性。活动：活动：1、发挥空间想象力，想象一个近似球型的细胞，其细胞膜的立体结发挥空间想象力，想象一个近似球型的

9、细胞，其细胞膜的立体结构！利用给你的图来表达它的一个切面。构！利用给你的图来表达它的一个切面。讨论：讨论：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？2.2.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术的进步所起到怎样的作用的进步所起到怎样的作用? ?3.3.分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是如何体现的如何体现的？ 2、利用废旧物品制作生物膜模型利用废旧物品制作生物膜模型 流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，但它无法流动镶嵌模型是目前人们普遍认

10、同的，但它无法完美地回答生物膜的所有功能。所以后来不断提出一完美地回答生物膜的所有功能。所以后来不断提出一些新的模型，如些新的模型，如Wallach于于1975年提出年提出晶格镶嵌晶格镶嵌模型；模型；Jain和和White于于1977年提出年提出板块镶嵌板块镶嵌模型等。迄今为模型等。迄今为止，已提出的生物膜结构模型达几十种之多。生物膜止，已提出的生物膜结构模型达几十种之多。生物膜的结构模型虽然有很多种，但被广泛接受的结构模型的结构模型虽然有很多种，但被广泛接受的结构模型基本内容是趋向一致的，其要点和特点基本相同，主基本内容是趋向一致的，其要点和特点基本相同，主要包括要包括膜的分子组成和结构特征

11、膜的分子组成和结构特征。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

12、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、生物膜的流动镶嵌模型是否已完美、生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺的呢？细胞膜上除了含有磷脂和蛋无缺的呢？细胞膜上除了

13、含有磷脂和蛋白质分子外，还有其它物质吗？请你课白质分子外，还有其它物质吗？请你课后搜索这方面的信息。后搜索这方面的信息。课后探究课后探究2 2、制作细胞膜模型有没有更好的设计、制作细胞膜模型有没有更好的设计方法和更合适的实验材料。希望你课方法和更合适的实验材料。希望你课后能尝试一下。后能尝试一下。 1 1、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等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（等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

14、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C2 2、一分子、一分子COCO2 2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶绿体基质内，共穿过的磷脂分子进入一相邻细胞叶绿体基质内，共穿过的磷脂分子层数是（层数是（ ） A.6 B.12 C.18 D.16A.6 B.12 C.18 D.16B5 5、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血、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（型决定有着密切关系的化学物质是（ ） A. A. 糖蛋白糖蛋白

15、B. B. 磷脂磷脂 C. C. 脂肪脂肪 D. D. 核酸核酸A4 4、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细、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胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（膜的（ ） A. A. 保护作用保护作用 B. B. 流动性流动性 C. C. 主动运输主动运输 D. D. 选择透过性选择透过性B3 3、最可能构成细胞膜的一组元素是、最可能构成细胞膜的一组元素是( ( ） A. CA. C、H H、O B. CO B. C、H H、O O、N N C. C C. C、H H、O O、P D. CP D. C、H