年上課生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型

第4章細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出第2節(jié)生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程

資料一膜是由脂質(zhì)組成的.時(shí)間：19世紀(jì)末人物：歐文頓（E.Overton）實(shí)驗(yàn)：用500多種物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞進(jìn)行上萬(wàn)次的通透性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)更容易通過(guò)細(xì)胞膜?！瘛癫蝗苡谥|(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細(xì)胞膜推測(cè)：2.在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對(duì)膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定嗎？有必要，僅靠推理得出的結(jié)論不一定準(zhǔn)確，還應(yīng)通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)和修正。3.那為什么一開始不直接對(duì)膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定呢？當(dāng)時(shí)的技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)1.最初認(rèn)識(shí)到生物膜是由脂質(zhì)組成的，是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析還是通過(guò)膜成分的提取和鑒定？從生理功能上入手，通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析的。資料二

科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，脂溶性物質(zhì)能夠優(yōu)先通過(guò)生物膜，并且生物膜會(huì)被溶解脂質(zhì)的溶劑溶解，也會(huì)被蛋白酶溶解。這些事實(shí)說(shuō)明

組成膜的物質(zhì)中有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)親水頭部疏水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?；顒?dòng)主題一：請(qǐng)根據(jù)磷脂分子模式圖及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)畫出在空氣和水界面上磷脂單分子層的排布方式。空氣水

資料三細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層時(shí)間：1925年人物：兩位荷蘭科學(xué)家實(shí)驗(yàn)：用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣-水的界面上鋪展成單層分子層，測(cè)得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。結(jié)論：活動(dòng)主題二：以小組為單位，討論細(xì)胞膜上的磷脂雙分子層是怎樣排列的?請(qǐng)大家畫出磷脂雙分子層。連續(xù)兩層排列組織液細(xì)胞質(zhì)

資料四思考“三明治”結(jié)構(gòu)模型有什么不足？時(shí)間：1959年人物：羅伯特森（J.D.Robertsen）實(shí)驗(yàn)：

生物膜是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)

在電鏡下看到細(xì)胞膜由“暗-亮-暗”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。提出模型：靜態(tài)的蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)受到質(zhì)疑細(xì)胞膜是靜止的，變形蟲為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)？細(xì)胞吸水及失水？細(xì)胞之間為什么會(huì)發(fā)生融合？推論：細(xì)胞膜應(yīng)該是流動(dòng)的冰凍蝕刻技術(shù)結(jié)論：膜蛋白并不是全部平鋪在脂質(zhì)表面將標(biāo)本用干冰（或液氮）冰凍后斷開，升溫后暴露斷裂面,在電鏡下觀察到的蛋白質(zhì)分布模型如下：資料五

時(shí)間：

人物：

實(shí)驗(yàn)：

結(jié)論：資料六1970年LarryFrye等將人和鼠的細(xì)胞膜表面的蛋白質(zhì)分子用不同的熒光染料標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合，剛開始，雜交細(xì)胞一半發(fā)紅光、另一半發(fā)綠光。在37℃下，40分鐘后發(fā)現(xiàn)兩種熒光染料均勻分布。細(xì)胞膜具有流動(dòng)性其他實(shí)驗(yàn)：流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容時(shí)間：1972年人物：桑格和尼克森提出：流動(dòng)鑲嵌模型層糖脂生物膜流動(dòng)鑲嵌模型流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容：1、磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架。磷脂雙分子層具流動(dòng)性。2、蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿磷脂雙分子層。大部分蛋白質(zhì)分子也是可以運(yùn)動(dòng)的。結(jié)構(gòu)特點(diǎn):生物膜具有一定的流動(dòng)性。1、細(xì)胞膜的外表，有一層由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白，叫做糖被。功能：a、保護(hù)、潤(rùn)滑作用（消化道、呼吸道上皮的糖蛋白）b、細(xì)胞識(shí)別2、細(xì)胞膜表面還有糖類和脂質(zhì)分子結(jié)合而成的糖脂。糖類在膜上的分布

磷脂分子的運(yùn)動(dòng)①側(cè)向擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)；②旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；③擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)④伸縮震蕩運(yùn)動(dòng)；⑤翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；⑥旋轉(zhuǎn)異構(gòu)化運(yùn)動(dòng)。細(xì)胞中的脂質(zhì)也是流動(dòng)的嗎？蛋白質(zhì)分子的位置蛋白質(zhì)①磷脂內(nèi)外兩層所含的蛋白質(zhì)種類和數(shù)量不同,呈現(xiàn)了膜的不對(duì)稱性;②糖類在細(xì)胞膜中的分布很少,并且與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)結(jié)合成糖蛋白或糖脂分布在膜的外表面,也呈現(xiàn)了膜的不對(duì)稱性.因此,根據(jù)糖蛋白的分布,可以判斷細(xì)胞膜的內(nèi)外側(cè).膜的不對(duì)稱性層主要成分：磷脂和蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一定的流動(dòng)性功能特點(diǎn)：選擇透過(guò)性歐文頓提出膜由脂質(zhì)組成朗姆瓦提出磷脂頭部親水，尾部疏水19世紀(jì)末

1917年

1925年

羅伯特森提出膜的三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)

1959年

1970年提取出細(xì)胞膜兩位荷蘭科學(xué)家提出：脂質(zhì)分子排列為兩層

弗雷和埃迪登進(jìn)行人鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程桑格和尼克森提出流動(dòng)鑲嵌模型1972年冰凍蝕刻技術(shù)

人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)永無(wú)止境，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，人們對(duì)膜的研究必將更加細(xì)致入微……

探索還在繼續(xù)……1.生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型是不是就完美無(wú)缺了呢？生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型不可能完美無(wú)缺。2.縱觀整個(gè)人們建立生物膜模型的探索過(guò)程，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步所起到怎樣的作用？實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動(dòng)作用。思考3.分析生物膜模型的建立和完善過(guò)程，你受到哪些啟示？⑴科學(xué)發(fā)現(xiàn)是很多位科學(xué)家共同參與，共同努力的結(jié)果。⑵科學(xué)研究的過(guò)程離不開技術(shù)的支持。⑶科學(xué)研究需要理性思維和實(shí)驗(yàn)結(jié)合，需要在實(shí)驗(yàn)和觀察的基礎(chǔ)上，通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?，提出假說(shuō)，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步地去驗(yàn)證。⑷科學(xué)研究的過(guò)程是一個(gè)不斷開拓，繼承，修正和發(fā)展的過(guò)程。⑸科學(xué)家的觀點(diǎn)并不全是真理，還必須通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，科學(xué)學(xué)說(shuō)不是一成不變的，需要不斷完善。課堂反饋

1、以下圖解是科學(xué)家對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程，請(qǐng)將圖中A、B、C、D的內(nèi)容填在相應(yīng)的橫線上：

A：________________B：________________C．________________D：________________模型2、異體器官的移植手術(shù)往往很難成功。最大的障礙就是異體細(xì)胞間的排斥，這主要是由于細(xì)胞膜具有識(shí)別作用。這種生理功能的物質(zhì)基礎(chǔ)是（）A細(xì)胞膜由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成B細(xì)胞膜表面有糖蛋白C細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性D細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性B3、一分子CO2從葉肉細(xì)胞的線粒體基質(zhì)中擴(kuò)散出來(lái)，進(jìn)入該細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)內(nèi)，共穿過(guò)的磷脂分子層層數(shù)是（）A6B8C10D12B靜態(tài)的蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)模型返回單位膜（三明治）模型想象空間發(fā)揮空間想象力，想象一個(gè)近似球型的細(xì)胞，其細(xì)胞膜的磷脂雙分子層的三維立體結(jié)構(gòu)！細(xì)胞膜空氣水將紅細(xì)胞中提取的脂質(zhì)，在空氣——水界面上鋪展成單分子層，測(cè)得脂質(zhì)的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。結(jié)論：細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列成

層兩

？（2）蛋白質(zhì)位于脂雙層的什么位置呢磷脂分子的運(yùn)動(dòng)方式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)電子顯微鏡是用電子束來(lái)照射被檢驗(yàn)樣品。由于樣品不同部位本身組成物質(zhì)的不同,碳、氫、氧、氮、磷形成化學(xué)鍵的電子排布不同，而電子與蛋白質(zhì)和磷脂不同的原子發(fā)生碰撞，對(duì)電子有不同散射度，蛋白質(zhì)電子密度高,顯得灰暗，磷脂分子的電子密度低，顯得光亮。返回復(fù)習(xí)小結(jié)：對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程：1、19世紀(jì)末，歐文頓提出：膜由

組成；2、20世紀(jì)初，化學(xué)分析得出：膜的主要成分是和

；3、1925年，荷蘭科學(xué)家得出：脂質(zhì)分子是

的；4、1959年，羅伯特森在電鏡觀察下得出：

的三分層結(jié)構(gòu)；5、1970年，用熒光標(biāo)記技術(shù)證明：膜具有

性；6、1972年，桑格和尼克森提出：

模型。繪制生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型【要求】：1．準(zhǔn)確繪制出生物膜的基本支架、蛋白質(zhì)的排布和糖被。2．準(zhǔn)確標(biāo)注出各部分的結(jié)構(gòu)名稱，且用平行線。

1、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(guò)細(xì)胞膜，這是因?yàn)椋ǎ〢細(xì)胞膜具有一定流動(dòng)性B細(xì)胞膜是選擇透過(guò)性C細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)是以磷脂雙分子層為基本支架D細(xì)胞膜上鑲嵌有各種蛋白質(zhì)分子C3、變形蟲的任何部位都能伸出偽足，人體某些白細(xì)胞能吞噬病菌，這些生理過(guò)程的完成都依賴于細(xì)胞膜的（）A保護(hù)作用B一定的流動(dòng)性C主動(dòng)運(yùn)輸