生物膜的流動鑲嵌模型新人教必修詳解

生物膜的流動鑲嵌模型新人教必修詳解第1頁/共36頁1、細(xì)胞膜的功能有哪些？2、細(xì)胞膜及其他生物膜有什么功能特點？復(fù)習(xí)舊知：（1）.屏障分隔作用（2）.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞（選擇透過性）（3）.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流有一定的選擇透過性第2頁/共36頁塑料袋普通布彈力布用哪種材料做細(xì)胞膜更適于體現(xiàn)細(xì)胞膜的功能？細(xì)胞膜具有：1.屏障分隔作用2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞（選擇透過性）3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流彈力布能完全表現(xiàn)細(xì)胞膜的功能嗎？結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點P65問題探討：第3頁/共36頁第2節(jié)生物膜的流動鑲嵌模型是誰,隔開了原始海洋的動蕩,是誰,為我日夜守邊防,是誰,為我傳信報安康。沒有你,我——一個小小的細(xì)胞會是何等模樣?丁衛(wèi)萍第4頁/共36頁2023/4/195教學(xué)目標(biāo)

1、簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。2、探討在建立生物膜模型的過程中，實驗技術(shù)的進(jìn)步所起的作用。3、探討在建立生物膜模型的過程中，如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。

第5頁/共36頁2023/4/196時間：19世紀(jì)末人物：歐文頓(E.Overton）相似相溶原理膜是由脂質(zhì)組成的不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細(xì)胞膜一、生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程假說：自主探究，小組討論交流資料一第6頁/共36頁（P66）思考與討論：問題1.最初認(rèn)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和鑒定？問題2.在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定嗎？對現(xiàn)象的推理分析有必要第7頁/共36頁2023/4/198科學(xué)探究的一般過程（分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論）提出問題作出假設(shè)設(shè)計實驗進(jìn)行實驗分析結(jié)果表達(dá)與交流設(shè)計方案（按預(yù)定方案進(jìn)行實驗）（總結(jié)，寫實驗報告并適當(dāng)交流）預(yù)期結(jié)果由于受到實驗技術(shù)和設(shè)備等的限制，提出假說是科研領(lǐng)域一種非常重要且廣泛使用的方法——

也就是“依據(jù)實驗現(xiàn)象→嚴(yán)謹(jǐn)推理和大膽想象→提出假說→實驗驗證完善”的探究過程第8頁/共36頁20世紀(jì)初，科學(xué)家將細(xì)胞膜從哺乳動物的紅細(xì)胞中分離出來，化學(xué)分析膜表明：資料二膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是怎樣組合形成膜的呢？問題：第9頁/共36頁資料三1925年Gorter和Grendel用丙酮（一種有機(jī)溶劑）從一定數(shù)量人的的紅細(xì)胞中抽提脂類，在空氣-水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍結(jié)論——脂質(zhì)在細(xì)胞膜中必然排列為連續(xù)的兩層GORTER脂單分子層=2×第10頁/共36頁小資料(P66)思考與討論：問題3：為什么磷脂分子在空氣-水界面上鋪展成單分子層，科學(xué)家如何從這一現(xiàn)象推導(dǎo)出脂質(zhì)在細(xì)胞膜中必然排列為連續(xù)的兩層?親水“頭部”水空氣疏水“尾部”

S單1=2S表2第11頁/共36頁2023/4/1912請同學(xué)們每四人一組，合作探究以下磷脂雙分子層最可能的的排布方式。?第12頁/共36頁2023/4/1913水水D水水E水C水水水A水B水細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在，同學(xué)們嘗試著大膽的推測和想象一下在這樣的環(huán)境中，磷脂分子在細(xì)胞膜中可能是怎樣排布的呢？推測第13頁/共36頁提出問題

除了脂質(zhì)外，蛋白質(zhì)也是細(xì)胞膜的成分。那么，蛋白質(zhì)位于細(xì)胞膜的什么位置呢??第14頁/共36頁電子顯微鏡（REM）生物膜模型的提出1959年，羅伯特森（J.D.Robertson）用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細(xì)胞膜電鏡下的照片，顯示暗-明-暗三層結(jié)構(gòu)。資料四蛋白質(zhì)的電子密度高，在電鏡下顯暗色；磷脂分子的電子密度低，顯亮色。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)生物膜模型（靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)）第15頁/共36頁生物膜模型無法解釋的現(xiàn)象第16頁/共36頁跨膜蛋白外周蛋白嵌入蛋白新技術(shù)帶來新模型蛋白質(zhì)在膜中的分布是不對稱的科學(xué)家關(guān)于蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜上存在的三種方式的概括：在膜表面嵌在膜中穿透膜第17頁/共36頁新技術(shù)帶來新模型用熒光染料標(biāo)記某種物質(zhì)，利用其熒光特性，來反應(yīng)研究對象的相關(guān)信息。熒光標(biāo)記技術(shù)37℃下40min后出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？說明什么？膜上的蛋白質(zhì)具有流動性資料五第18頁/共36頁新技術(shù)帶來新模型①側(cè)向擴(kuò)散運動；②旋轉(zhuǎn)運動；③擺動運動小資料磷脂分子的運動生物膜具有流動性第19頁/共36頁知識拓展根據(jù)已有的生物知識或生活經(jīng)驗，你能列舉哪些證明細(xì)胞膜具有流動性的證據(jù)。

①白細(xì)胞吞噬細(xì)菌的過程②變形蟲的偽足運動現(xiàn)象；③受精時精子和卵細(xì)胞的融合過程；④動物細(xì)胞分裂時細(xì)胞膜的縊裂過程。第20頁/共36頁2023/4/1921已有的科學(xué)認(rèn)識1、膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。2、脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層，且頭部朝外、尾部朝內(nèi)。3、蛋白質(zhì)在生物膜上的存在有三種方式：在膜表面、嵌在膜中、穿透膜。4、生物膜具有流動性（磷脂雙分子層和大多數(shù)的蛋白質(zhì)是可以運動的）第21頁/共36頁2023/4/1922時間：人物：提出：1972年桑格和尼克森流動鑲嵌模型資料六第22頁/共36頁2023/4/1923二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1、

構(gòu)成膜的基本支架。2、蛋白質(zhì)分子

磷脂雙分子層，體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)的不對稱性。3、生物膜具有一定的

（磷脂雙分子層具有流動性，大多數(shù)的蛋白質(zhì)也是可以運動的）。4、細(xì)胞膜外表，有一層由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的

，叫做糖被（功能是

、

等）。閱讀P68文字并觀察圖片，自主探究磷脂雙分子層鑲、嵌入或貫穿流動性糖蛋白保護(hù)潤滑及細(xì)胞識別第23頁/共36頁流動鑲嵌模型動畫第24頁/共36頁

2003年度諾貝爾化學(xué)獎授予兩名研究細(xì)胞膜的美國科學(xué)家阿格雷和麥金農(nóng)。以表彰他們在細(xì)胞膜物質(zhì)運輸?shù)耐ǖ婪矫嫠龅呢暙I(xiàn)。不斷完善和發(fā)展的流動鑲嵌模型生物膜的流動鑲嵌模型是否已完美無缺呢？第25頁/共36頁2023/4/19研修班26①縱觀整個人們建立生物膜模型的探索過程，實驗技術(shù)的進(jìn)步起到了怎樣的作用？②分析生物膜模型的建立過程中，結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的觀點是如何體現(xiàn)的？③

你能說出流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容嗎？④通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程，你對科學(xué)過程和方法有哪些感悟？比比誰的思維更準(zhǔn)確、更全面、更深刻！人類對自然界的認(rèn)識永無之境，隨著實驗技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，對生物膜的研究將更加細(xì)致入微，對膜結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步認(rèn)識將更完善的解釋細(xì)胞膜的各種功能，不斷完善和發(fā)展流動鑲嵌模型。第26頁/共36頁2023/4/1927時間和人物實驗過程及現(xiàn)象假說或結(jié)論

多種物質(zhì)對膜通透性實驗對紅細(xì)胞膜化學(xué)分析紅細(xì)胞膜的脂質(zhì)鋪展成單層分子的面積是原膜表面積的兩倍電鏡下膜呈“暗—亮—暗”三層結(jié)構(gòu)——單位模模型蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)人、鼠細(xì)胞融合實驗。新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出分子結(jié)構(gòu)模型。膜是由脂質(zhì)組成的膜中含脂質(zhì)和蛋白質(zhì)脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)膜具流動性流動鑲嵌模型1972，桑格和尼克森1970年1959年，羅伯特森1925年荷蘭科學(xué)家20世紀(jì)初19世紀(jì)末歐文頓列表總結(jié)一：生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程第27頁/共36頁1支架：2流動：3鑲嵌：磷脂雙分子層構(gòu)成基本支架蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層的表面；有的部分、全部嵌入磷脂雙分子層中；有的橫跨整個磷脂雙分子層磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運動的總結(jié)二：流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容第28頁/共36頁新技術(shù)帶來新模型技術(shù)的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，一定讓你對膜有了新的認(rèn)識……課下實踐作業(yè)——嘗試制作細(xì)胞膜模型做一做第29頁/共36頁試一試：概念圖基本支架具有流動性有的橫跨整個磷脂雙分子層生物膜大多數(shù)可以運動生物膜具有結(jié)構(gòu)特性:

磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子部分鑲在磷脂雙分子層表面部分或全部嵌入磷脂雙分子層中流動性成分第30頁/共36頁2023/4/1931據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素D等物質(zhì)較容易優(yōu)先通過細(xì)胞膜，這是因為（）A細(xì)胞膜具有一定流動性B細(xì)胞膜是選擇透過性C細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)是以磷脂分子層為基本骨架D細(xì)胞膜上鑲嵌有各種蛋白質(zhì)分子第一關(guān)C隨堂闖關(guān)第31頁/共36頁2023/4/1932細(xì)胞膜上與細(xì)胞識別、免疫反應(yīng)、信息傳遞和血型決定有密切關(guān)系的化學(xué)物質(zhì)是（）A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸第二關(guān)A隨堂闖關(guān)第32頁/共36頁一位細(xì)胞學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到一定程度時，細(xì)胞膜的厚度變小而表面積增大。變形蟲能做變形運動。下列各項中，與這些現(xiàn)象有關(guān)的是()A.細(xì)胞膜的選擇透過性B.細(xì)胞膜的流動性

C.細(xì)胞膜的生理特性D.細(xì)胞膜的功能特征B隨堂闖關(guān)第三關(guān)第33頁/共36頁某研究性學(xué)習(xí)小組欲研究細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和成分，如果你是課題組成員，請你回答下列問題：（1）應(yīng)選取人的哪種細(xì)胞做實驗（）

A．神經(jīng)細(xì)胞B．口腔上皮細(xì)胞C．成熟的紅細(xì)胞D．白細(xì)胞（2）將選取的上述材料放入

，由于滲透作用，一段時間后細(xì)胞將破裂，然后再用

法獲得純凈的細(xì)胞膜。（3）若將細(xì)胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬?，下列能正確反應(yīng)其分布的圖是（）