高中生物-生物膜的流動鑲嵌模型精品課件-唐海

1、從物質(zhì)的跨膜運輸?shù)膶嵗梢钥闯?，生從物質(zhì)的跨膜運輸?shù)膶嵗梢钥闯?，生物膜對物質(zhì)進出細胞是有物膜對物質(zhì)進出細胞是有選擇性選擇性的為的為什么生物膜能夠什么生物膜能夠控制物質(zhì)的進出控制物質(zhì)的進出呢？這呢？這與與生物膜的結構生物膜的結構有什么關系？有什么關系？每一種結構都是由化學物質(zhì)構成的，那每一種結構都是由化學物質(zhì)構成的，那么細胞膜具有什么樣的么細胞膜具有什么樣的組成成分組成成分呢？呢？二部生物組二部生物組1.1. 1919世紀末（世紀末（18951895年），歐文頓用年），歐文頓用500500多種化學多種化學物質(zhì)對植物細胞的通透性進行上萬次實驗，物質(zhì)對植物細胞的通透性進行上萬次實驗，發(fā)現(xiàn)問發(fā)現(xiàn)問題

2、：題：細胞膜對不同物質(zhì)的通透性不同。細胞膜對不同物質(zhì)的通透性不同。非脂溶性物質(zhì)非脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)提出假說：膜是由脂質(zhì)組成的。一 對生物膜結構的探索歷程1.1.最初認識到生物膜是由脂質(zhì)組成的，是通最初認識到生物膜是由脂質(zhì)組成的，是通過對現(xiàn)象的推理分析還是通過膜成分的提取過對現(xiàn)象的推理分析還是通過膜成分的提取和鑒定？和鑒定？從生理功能上入手，通過對現(xiàn)象的推理分析的。從生理功能上入手，通過對現(xiàn)象的推理分析的。2.2.在推理分析得出結論后，還有必要對膜的成在推理分析得出結論后，還有必要對膜的成分進行提取、分離和鑒定嗎？分進行提取、分離和鑒定嗎？有必要，通過鑒定能更準確地說明問題有必要，通

3、過鑒定能更準確地說明問題?思考 討論3.3.那為什么一開始不直接對膜的成分進行提那為什么一開始不直接對膜的成分進行提取、分離和鑒定呢？取、分離和鑒定呢？當時的技術不能實現(xiàn)當時的技術不能實現(xiàn)一 對生物膜結構的探索歷程2.2.時間：時間：2020世紀初世紀初實驗：實驗：科學家對科學家對哺乳動物紅細胞哺乳動物紅細胞的細胞膜進行了化學的細胞膜進行了化學 分析分析紅細胞的細胞膜紅細胞的細胞膜成果：成果：確定細胞膜的主要成分的確是確定細胞膜的主要成分的確是脂質(zhì)脂質(zhì)和和蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。吸水吸水漲破漲破一 對生物膜結構的探索歷程 3.3.19251925年，兩位荷蘭科學家用丙酮從年，兩位荷蘭科學家用丙酮從紅細

4、胞紅細胞中抽提出脂質(zhì)，在空氣中抽提出脂質(zhì)，在空氣水界面上鋪展成單分水界面上鋪展成單分子層，子層，測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的的2 2倍。倍。一 對生物膜結構的探索歷程親水親水頭部頭部疏水疏水尾部尾部 磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸所組成的分子，磷酸“頭”部是親水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。一 對生物膜結構的探索歷程親水親水頭部頭部疏水疏水尾部尾部 磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸所組成的分子，磷酸“頭”部是親水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。一 對生物膜結構的探索歷程?思考 討論一 對生物膜結構的探索歷程 4 4請運用相關化學知識，解釋為什么請運用相關化學知

5、識，解釋為什么磷脂磷脂在空氣在空氣水界面上鋪展成單層？水界面上鋪展成單層？而科學家如何而科學家如何從這一現(xiàn)象推導出從這一現(xiàn)象推導出“脂質(zhì)在細胞膜中必然排列脂質(zhì)在細胞膜中必然排列為連續(xù)的兩層為連續(xù)的兩層”這一結論。這一結論。 磷脂分子磷脂分子“頭部頭部”親水，親水，“尾部尾部”疏水，疏水，所以空氣所以空氣水界面上磷脂分子水界面上磷脂分子“頭部頭部”朝下與朝下與水面接觸，水面接觸，“尾部尾部”朝向空氣，形成單層。而朝向空氣，形成單層。而科學家測得科學家測得單分子層的面積單分子層的面積恰為恰為紅細胞表面積紅細胞表面積的的兩倍兩倍，必然為，必然為連續(xù)兩層連續(xù)兩層。?思考 討論一 對生物膜結構的探索歷程

6、 細胞膜中還有蛋白質(zhì)，那么細胞膜中還有蛋白質(zhì)，那么蛋白質(zhì)又存在于什么位置呢？蛋白質(zhì)又存在于什么位置呢？問題：一 對生物膜結構的探索歷程 4.4.19591959年年，羅伯特森羅伯特森利用電鏡，獲得了清晰利用電鏡，獲得了清晰的細胞膜照片，顯示的細胞膜照片，顯示暗暗明明暗暗的三層結構。的三層結構。一 對生物膜結構的探索歷程 4.4.19591959年年，羅伯特森羅伯特森利用電鏡，獲得了清晰利用電鏡，獲得了清晰的細胞膜照片，顯示的細胞膜照片，顯示暗暗明明暗暗的三層結構。的三層結構。“蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)”三明治模型三明治模型提出靜止模型的觀點: 蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì) （三層結構）要點：所有膜

7、結構都相同靜態(tài)的結構質(zhì)疑：）各種生物膜功能不同，應該結構也）各種生物膜功能不同，應該結構也 不同不同）細胞的生長、變形蟲的變形運動等）細胞的生長、變形蟲的變形運動等 現(xiàn)象不好解釋現(xiàn)象不好解釋變形蟲在吞噬草履蟲一 對生物膜結構的探索歷程新的發(fā)現(xiàn)：隨著新技術的運用，科學家發(fā)隨著新技術的運用，科學家發(fā)現(xiàn)膜蛋白并不是全部鋪在脂質(zhì)的現(xiàn)膜蛋白并不是全部鋪在脂質(zhì)的表面，有的蛋白質(zhì)是鑲嵌在脂質(zhì)表面，有的蛋白質(zhì)是鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中的。雙分子層中的。一 對生物膜結構的探索歷程小鼠細胞和人細胞融合實驗5.5.時間：時間：19701970年年 人物：人物：費雷和埃迪登等費雷和埃迪登等實驗：實驗：將人和鼠的細胞膜蛋白

8、質(zhì)用不同將人和鼠的細胞膜蛋白質(zhì)用不同熒光染料標記熒光染料標記后融合后融合結論：細胞膜具有流動性結論：細胞膜具有流動性一 對生物膜結構的探索歷程5.5.時間：時間：19701970年年 人物：人物：費雷和埃迪登等費雷和埃迪登等實驗：實驗：將人和鼠的細胞膜蛋白質(zhì)用不同將人和鼠的細胞膜蛋白質(zhì)用不同熒光染料標記熒光染料標記后融合后融合一 對生物膜結構的探索歷程一 對生物膜結構的探索歷程 6.6.19721972年年，桑格和尼克森在新的觀察和實，桑格和尼克森在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎上，提出了驗證據(jù)的基礎上，提出了流動鑲嵌模型。流動鑲嵌模型。年代年代科學家科學家科學實驗科學實驗結論結論1919世世紀末紀

9、末歐文頓歐文頓用用500500多種物質(zhì)對植物細胞進多種物質(zhì)對植物細胞進行的通透性實驗行的通透性實驗- -發(fā)現(xiàn)可以溶發(fā)現(xiàn)可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細胞于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細胞膜膜膜是由脂質(zhì)組膜是由脂質(zhì)組成的成的19251925年年兩位荷兩位荷蘭科學蘭科學家家從細胞膜中提取的脂質(zhì)鋪成的從細胞膜中提取的脂質(zhì)鋪成的單層分子面積是細胞膜的單層分子面積是細胞膜的2 2倍倍細胞膜中脂質(zhì)細胞膜中脂質(zhì)為連續(xù)兩層為連續(xù)兩層19591959年年羅伯特羅伯特森森在電鏡下看到細胞膜由蛋白質(zhì)在電鏡下看到細胞膜由蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)三層結構蛋白質(zhì)三層結構生物膜為三層生物膜為三層靜態(tài)的統(tǒng)一結靜態(tài)的統(tǒng)一結構構1970197

10、0年年弗雷和弗雷和埃迪登埃迪登分別用綠色和紅色熒光染料標分別用綠色和紅色熒光染料標記兩種細胞的蛋白質(zhì)，并將兩記兩種細胞的蛋白質(zhì)，并將兩細胞胞融合發(fā)現(xiàn)熒光均勻細胞胞融合發(fā)現(xiàn)熒光均勻細胞膜具有流細胞膜具有流動性動性19721972年年桑格和桑格和尼克森尼克森在新的觀察和實驗證據(jù)基礎上在新的觀察和實驗證據(jù)基礎上 提出流動鑲嵌提出流動鑲嵌模型模型對生物膜結構的探索歷程對生物膜結構的探索歷程1919世紀末，歐文頓的實驗和推論：膜是由世紀末，歐文頓的實驗和推論：膜是由 組組成的；成的；2020世紀初，科學家的化學分析結果，指出膜主要由世紀初，科學家的化學分析結果，指出膜主要由 和和 組成；組成；19591

11、959羅伯特森年提出的羅伯特森年提出的“三明治三明治”結構模型：所有生結構模型：所有生物膜都由物膜都由 三層結構；三層結構；19701970年，熒光標記小鼠細胞和人細胞融合實驗，指出年，熒光標記小鼠細胞和人細胞融合實驗，指出細胞膜具有細胞膜具有 ；19721972年，桑格和年，桑格和 提出了提出了脂質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)流動性流動性尼克森尼克森流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型練一練：1 1、細胞膜主要由流動的、細胞膜主要由流動的磷脂雙分子層磷脂雙分子層和嵌在和嵌在其中的其中的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)組成。還有少量的組成。還有少量的多糖多糖。二 流動鑲嵌模型的具體內(nèi)容2 2、磷脂

12、分子磷脂分子以疏水性尾部相對朝向膜的內(nèi)側以疏水性尾部相對朝向膜的內(nèi)側，親水性頭部朝向膜的外側，組成生物膜的，親水性頭部朝向膜的外側，組成生物膜的基基本骨架本骨架；二 流動鑲嵌模型的具體內(nèi)容3 3、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)或或鑲嵌鑲嵌在脂雙層的表面，或在脂雙層的表面，或嵌插嵌插在其內(nèi)部，或在其內(nèi)部，或橫跨橫跨整個磷脂雙分子層，表現(xiàn)整個磷脂雙分子層，表現(xiàn)出分布的不對稱性。出分布的不對稱性。二 流動鑲嵌模型的具體內(nèi)容4 4、在細胞膜的外表，有一層由細胞膜上、在細胞膜的外表，有一層由細胞膜上的蛋白質(zhì)與多糖結合形成的的蛋白質(zhì)與多糖結合形成的糖蛋白糖蛋白，叫做，叫做糖被糖被。有些多糖與磷脂分子結合形成有些多糖與磷脂分

13、子結合形成糖脂糖脂糖蛋白的作用：糖蛋白的作用：1有保護和潤滑作用，有保護和潤滑作用，2還與細胞膜表面的識別有密切關系還與細胞膜表面的識別有密切關系二 流動鑲嵌模型的具體內(nèi)容（2 2）膜蛋白的運動性）膜蛋白的運動性5 5、磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)是可以運動的、磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)是可以運動的，體現(xiàn)了，體現(xiàn)了膜的流動性膜的流動性（結構特點結構特點）（1 1）磷脂分子的運動性）磷脂分子的運動性二 流動鑲嵌模型的具體內(nèi)容二 流動鑲嵌模型的具體內(nèi)容二 流動鑲嵌模型的具體內(nèi)容5 5、生物膜的結構特點、生物膜的結構特點: : 流動性流動性.(.(磷脂分子是可以運動的，具有磷脂分子是可以運動的，具有流流動性動

14、性; ;大多數(shù)的蛋白質(zhì)分子也是可以運動的大多數(shù)的蛋白質(zhì)分子也是可以運動的, ,也也體現(xiàn)了流動性。體現(xiàn)了流動性。) )小結：概念圖基本支架基本支架具有運動性具有運動性有的橫跨整個磷有的橫跨整個磷脂雙分子層脂雙分子層生物膜生物膜大多數(shù)可以運動大多數(shù)可以運動生物膜具有結構特性生物膜具有結構特性: : 磷脂雙分子層磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子蛋白質(zhì)分子部分鑲在磷脂部分鑲在磷脂雙分子層表面雙分子層表面部分或全部嵌入部分或全部嵌入磷脂雙分子層中磷脂雙分子層中一定流動性一定流動性成分成分人類對自然界的認識永無止境，對膜的研究將更加細致入微。 2003年度諾貝爾化學獎授予兩名研究細胞膜的美國科學家Peter Agr

15、e和Roderick MacKinnon。 皮特阿格雷羅德里克麥金農(nóng)1 1. .據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素維生素D D等物質(zhì)較容易優(yōu)先通過細胞膜，等物質(zhì)較容易優(yōu)先通過細胞膜，這是因為（這是因為（ ）A A、細胞膜具有一定流動性、細胞膜具有一定流動性B B、細胞膜是選擇透過性、細胞膜是選擇透過性C C、細胞膜的結構是以磷脂分子層為基、細胞膜的結構是以磷脂分子層為基本骨架本骨架D D、細胞膜上鑲嵌有各種蛋白質(zhì)分子、細胞膜上鑲嵌有各種蛋白質(zhì)分子C2.2.下列哪一種膜結構能通過生物下列哪一種膜結構能通過生物大分子（大分子（ ）A A、細胞膜、細胞膜 B B、核膜、核膜C C、線粒體膜、線粒體膜 C C、葉綠體膜、葉綠體膜B3 3、一分子、一分子COCO2 2從葉肉細胞的線粒從葉肉細胞的線粒體基質(zhì)中擴散出來，進入一相鄰體基質(zhì)中擴散出來，進入一相鄰細胞葉葉綠體基質(zhì)內(nèi)，共穿過的細胞葉葉綠體基質(zhì)內(nèi)，共穿過的磷脂分子層磷脂分子層數(shù)是（數(shù)是（ ） A A、 5 B5 B、6 6 C C、10 D10 D、1212D4 4、細胞膜上與細胞識別、免疫反、細胞膜上與細胞識別、免疫