生物膜的流動鑲嵌模型公開課

膜的研究是當前細胞生物學和分子生物學的重要課題之一。---------引自汪堃仁院士等主編的《細胞生物學》

課前生命系統(tǒng)的邊界---薄控制物質的進出---選擇透過性

具有一定的彈性---伸縮性彈力布普通布塑料袋問題探究選擇依據(jù):用哪種材料作細胞膜更適于表達細胞膜的功能？第2節(jié)1.生物膜流動鑲嵌模型的根本內容是什么？2.通過分析科學家建立生物膜模型的過程，你對科學的過程和方法有哪些領悟？3.生物膜的結構與功能相適應的觀點表達在哪？本節(jié)聚焦提出假說：膜是由脂質組成的19世紀末歐文頓（E.Overton）用500多種物質對植物細胞進行上萬次的通透性實驗，發(fā)現(xiàn)可以溶于脂質的物質，比不能溶于脂質的物質更容易通過細胞膜。

不溶于脂質的物質溶于脂質的物質[資料一]設計實驗進行實驗得出結論

實驗結果觀察現(xiàn)象

提出問題作出假說

脂溶性物質比非脂溶性物質更容易通過細胞膜細胞膜的成分是什么？細胞膜是由脂質組成的。從細胞膜中提取到大量磷脂。細胞膜是由脂質組成的提取細胞膜進行化學檢測應用化學手段分析說明：膜的主要成分是脂質和蛋白質,組成膜的脂質中磷脂含量最多資料1.歐文頓的實驗●●不溶于脂質的物質溶于脂質的物質細胞膜資料1.歐文頓的實驗●●●●●●●●20世紀初,科學家將細胞膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細胞膜不但會被溶解脂質的溶劑溶解，也會被蛋白酶分解。[資料二]結論：細胞膜主要由脂質和蛋白質組成脂質中主要成分是：磷脂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。脂質和蛋白質在生物膜上是怎樣分布的呢？1925年,荷蘭兩位科學家從細胞膜中提取脂質，在空氣-水界面鋪成單分子層，測得單分子層的面積恰好為紅細胞表面積的2倍。

[資料三]結論：細胞膜中的脂質分子必然排列為連續(xù)的兩層。水環(huán)境水環(huán)境磷脂雙分子層[資料四]20世紀40年代，曾經有學者推測脂質兩邊各覆蓋著蛋白質。但直到50年代，電子顯微鏡的誕生，科學家用它來觀察細胞膜。1959年，羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗—亮—暗三層結構。假設1：脂質—蛋白質—脂質假設2：蛋白質—脂質—蛋白質小知識：電子束照射在分子質量高的物質上，散射度高，較為黑暗；照射在分子質量低的物質上，散射度低，較為亮。提出假說：生物膜是由“蛋白質—脂質—蛋白質〞的三層結構構成的靜態(tài)統(tǒng)一結構。羅伯特森結合其他科學家的工作，大膽的提出生物膜的模型：思考：流動鑲嵌模型與蛋白質—脂質—蛋白質三層結構模型有何異同？相同點：都認為組成細胞膜的主要物質是脂質和蛋白質。不同點：1、流動鑲嵌模型認為蛋白質在膜中的分布是不均勻的。而三層結構模型認為蛋白質均勻分布在脂雙層的兩側2、流動鑲嵌模型強調組成膜的分子是運動的，而三層結構認為生物膜是靜止結構變形蟲的變形運動變形蟲在吞噬草履蟲吞噬作用1970年，科學家用發(fā)綠色熒光的染料標記小鼠細胞表面的蛋白質分子，用發(fā)紅色熒光的染料標記小鼠細胞表面的蛋白質分子，[資料五]人細胞鼠細胞熒光標記膜蛋白誘導融合40分鐘后370C結論：細胞膜具有一定的流動性1972年，桑格和尼克森在新的觀察和實驗證據(jù)的根底上，提出了流動鑲嵌模型。電鏡冰凍蝕刻細胞膜20世紀60年代科學家用掃描電鏡技術和冰凍蝕刻技術揭示了細胞膜結構中的蛋白顆粒。[資料六]1972年，桑格和尼克森在新的觀察和實驗證據(jù)的根底上，提出了流動鑲嵌模型,為多數(shù)人所接受。流動鑲嵌模型的根本內容：磷脂雙分子層構成了膜的根本支架，這個支架不是靜止的。磷脂雙分子層是清油般的流體，具有流動性。蛋白質分子有的鑲在磷脂雙分子層的外表，有的局部或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。大多數(shù)蛋白質分子也是可以運動的。假說科學實驗科學家時間歐文頓兩位荷蘭科學家羅伯特森19世紀末1925年1959年1970年1972年膜是由脂質組成的生物膜為三層靜態(tài)統(tǒng)一結構細胞膜具有流動性在新的觀察和實驗證據(jù)根底上弗雷和埃迪登桑格和尼克森對生物膜結構的探索歷程二、流動鑲嵌模型的根本內容3、糖被糖脂保護和潤滑；糖蛋白：識別作用〔糖類的成分起重要作用〕糖被分布在細胞膜的外側

4、細胞膜的結構特點

①特點：具有一定的＿＿＿。

②原因：組成膜的＿＿＿和＿＿＿大都是運動的。流動性蛋白質脂質5、細胞膜的功能特點：選擇透過性1、磷脂雙分子層構成了細胞膜的根本骨架2、蛋白質分子覆蓋在磷脂雙分子層外側鑲嵌在磷脂雙分子層兩側貫穿磷脂雙分子層〔表達了膜結構內外的不對稱性〕1、據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素D等物質較容易優(yōu)先通過細胞膜，這是因為〔〕A細胞膜具有一定流動性B細胞膜是選擇透過性C細胞膜的結構是以磷脂分子層為根本骨架D細胞膜上鑲嵌有各種蛋白質分子課堂練習2.以下哪一種膜結構能通過生物大分子〔〕A細胞膜B核膜C線粒體膜C葉綠體膜3、一分子CO2從葉肉細胞的線粒體基質中擴散出來，進入一相鄰細胞葉葉綠體基質內，共穿過的生物膜層數(shù)是〔〕A5B6C7D84、細胞膜上與細胞識別、免疫反響、信息傳遞和血型決定有著密切關系的化學物質是〔〕A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸5、變形蟲的任何部位都能伸出偽足，人體某些白細胞能吞噬病菌，這些生理過程的完成都依賴于細胞膜的〔〕A保護作用B一定的流動性C主動運輸D選擇透過性6、以下物質中，不能橫穿細胞膜進出細胞的是〔〕A維生素D和性激素B水和尿素C氨基酸和葡萄糖D酶和胰島素〔1〕上述材料說明細胞膜的結構具有特性?！?〕以下哪些現(xiàn)象與細胞膜伸展突起相關〔

〕A．腫瘤細胞的浸潤轉移

B．白細胞吞噬異物C．葡萄糖進入小腸上皮細胞

D．抗體的分泌〔3〕假設要進一步證明水的快速內流是細胞膜水通道蛋白開放所致，可另設計一組對照實驗，用對_______進行處理。4．在美國梅奧診所工作的華人科學家陳賢明研究員和他的同事，利用體外膽管上皮細胞感染模型，分析了隱孢子蟲的子孢子進入細胞內的全過程。結果發(fā)現(xiàn)，隱孢子蟲的子孢子侵入宿主細胞膜內時，會誘發(fā)大量宿主細胞膜載體及水通道聚集，導致膜局部快速水內流，從而促使局部細胞膜伸展突起。據(jù)此答復：答案：〔1〕一定的流動性

〔2〕A、B、D

〔3〕蛋白質抑制劑

水通道蛋白【解析】〔1〕從題中所給材料可知，細胞膜受到刺激可使細胞膜伸展突起，說明細胞膜具有一定的流動性?！?〕腫瘤細胞的浸潤轉移，需進行變形運動；白細胞吞食異物，細胞膜