戴燕-生物膜的流动镶嵌模型

1、第2节 生物膜的流动镶嵌模型第四章 细胞的物质输入和输出佛山市南海区桂城中学 戴燕用凉水洗红苋菜， 水不变红水煮红苋菜，水变红细胞膜的组成成分是什么？这些化学成分如何构成细胞膜？生物膜的结构有哪些特点？一、生物膜结构的探索历程 时间：19世纪末 人物：欧文顿（E.Overton） 实验：植物细胞通透性实验资料1:欧文顿的实验（P65第二段）不溶于脂质的物质溶于脂质的物质提出假说：膜是由脂质组成的。G1任务一 探索生物膜的成分实验证据 实验:科学家对哺乳动物成熟红细胞膜进行了化学分析时间：20世纪初资料2:成果：确定膜的主要成分是脂质和蛋白质。提出假说观察和实验证据观察和实验依据推理想象验证完善

2、得出结论科学方法：提出假说任务二 探索脂质分子的排布尾部疏水端头部亲水端磷脂分子的结构水利用你小组的知识推理想象，提出许多磷脂分子在空气水界面上单分子排布的假说，并用提供的材料构建模型。利用你小组的知识推理和想象，提出磷脂分子在空气水界面上单分子排布后被激烈搅动,在水溶液中形成的相对稳定排布假说，并用提供的材料构建模型。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 资料4:Langmuir用苯将脂溶解，然后将苯-脂溶液置于水面上展层，当苯挥发后，留下的脂在水面上形成单分子层。探究活动

3、1探究活动2搅动后水溶液中形成球状的微团双层脂分子的球形脂质体 空气和水界面上单分子排布表面积为1表面积为2提出假说:膜中脂质分子排列为连续两层水水脂单分子层=2实验证据时间：1925年实验：膜展层实验资料3：荷兰科学家的实验 两位荷兰科学家Gorter和Grendel用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的 2 倍。 时间：1959年 人物：罗伯特森 实验：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。资料5：罗伯特森的实验G4蛋白质

4、蛋白质脂质单位膜模型提出假说：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。（1）蛋白质-脂质-蛋白质“三明治”（2）蛋白质对称分布（3）静态（单位膜）要点：蛋白质蛋白质脂质单位膜模型白细胞吞噬病菌的过程静止生物膜模型无法解释的现象细胞分裂的过程G5任务三 探索蛋白质分子位置请在原图上加上蛋白质：镶在表层蛋白质的位置部分或全部嵌入磷脂双分子层贯穿磷脂双分子层（膜结构内外不对称）磷脂双分子层（膜的基本支架）相关信息 蛋白质分子类型 构成蛋白质的氨基酸的侧链基团，有的疏水，有的亲水。若蛋白质外围都是亲水基团，疏水基团藏于内部，则该蛋白质亲水；若蛋白质外围都是疏水基团，亲水基团藏于内部

5、，则该蛋白质疏水；有的蛋白质部分亲水，部分疏水。资料6：冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术冰冻蚀刻电镜技术观察的蛋白质分布模型 冰冻蚀刻(冰冻断裂)。标本用干冰等冰冻后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。蛋白质在膜中的分布是不对称的；蛋白质镶、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中。实验证据结论： 用荧光染料标记某种物质，利用其荧光特性，来反应研究对象的相关信息。荧光标记技术37下40min后出现了什么现象？说明什么？膜上的蛋白质分子是可以运动的时间：1970年 人物：弗雷(Frye)和埃迪登(Edidin) 实验：将人和鼠的细胞膜表面的蛋白质用不同荧光标记后，让两种细胞融合。资料7：人-鼠细胞融合实验（荧光标记

6、实验）磷脂分子的运动 小资料侧向扩散运动 旋转运动 摆动运动结论：细胞膜是动态的弹性结构，具有流动性时间：1972年人物：桑格和尼克森提出：生物膜的 流动镶嵌模型资料8：流动镶嵌模型G8G7S. J. SingerG. Nicolson观察生物膜的结构示意图，讨论并总结生物膜“流动镶嵌模型”基本内容探究活动3磷脂蛋白质生物膜磷脂双分子层基本支架镶在部分或全部嵌入贯穿磷脂双分子层结构特点：主要成分糖蛋白：细胞膜的外表面 （识别、保护和润滑）细胞膜结构模型示意图一定的流动性二、生物膜流动镶嵌模型的基本内容 对生物膜结构的探索历程: 欧文顿：从研究生物膜的功能入手 提出假说：生物膜是由脂质组成的 欧

7、文顿的假说是否正确？细胞膜中 除含有脂质外还有没有其他成分？化学分析：膜的主要成分是脂质和蛋白质探究成分探究磷脂在生物膜中的分布探究蛋白质在生物膜中的分布探究结构 进一步探究生物膜的结构特点单位膜结构模型生物膜的流动镶嵌模型小结：概念图基本支架具有流动性有的贯穿整个磷脂双分子层生物膜成分大多数可以运动生物膜具有结构特性: 磷脂双分子层蛋白质分子部分镶在磷脂双分子层表面部分或全部嵌入磷脂双分子层中流动性生物膜的功能特性：选择透过性1.科学研究离不开先进的实验技术2.科学探究的一般历程提出问题 作出假说 设计实验 进行实验 分析结果 表达和交流 进一步探究 课堂小结 在建立生物膜模型的过程中，实验

8、技术的进步起到了关键性的推动作用。 电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在； 冰冻断裂技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称； 荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。 没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。 讨论与交流2.生物膜的流动镶嵌模型是否完美无缺？谈谈你的看法。1.人类认识生物膜的过程，你有哪些感受？受到哪些启示？课 后 思 考 生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺了呢？科学无止境2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜蛋白的美国科学家，这是自1991年来诺贝尔奖第三次颁发给与细胞膜蛋白质有关的研究成果。皮特阿格雷罗德里克麦金农不断完善和发展的流动

9、镶嵌模型科学无止境2011年10月3日，诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家布鲁斯博伊特勒、法国籍科学家朱尔斯霍夫曼，以表彰他们发现了细胞膜上参与免疫的关键“受体蛋白质”。 布鲁斯博伊特勒朱尔斯霍夫曼据研究发现，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第一关A不要灰心，再来一次！CDB不要灰心，再来一次！不要灰心，再来一次！恭喜你，答对了！再接再厉！知识闯关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 选择透过性第二关A不要灰心，再来一次！BDC不要灰心，再来一次！不要灰心，再来一次！恭喜你，答对了！再接再厉！细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是（ ）A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸第三关B不要灰心，再来一次！ADC不要灰心，再来一次！不要灰心，再来一次！恭喜你，答对了！再接再厉！4、下图表示细胞膜的亚显微结构， 请回答：（1）图中A表示_，B表示_（2）线粒体和内质网等细胞器中