1、4-2 生物膜的流动镶嵌模型,2010.12.6,是谁,隔开了原始海洋的动荡,是谁,为我日夜镇守边防,是谁,为我传信报安康。没有你,我一个小小的细胞会是何等模样?,本节聚焦,探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。生物膜流动镶嵌模型的基本内容是什么？,1.细胞膜的功能有哪些？2.上节课的探究实验说明细胞膜的什么功 能？细胞膜具有弹性吗？,问题探讨,用结构跟功能相适应的观点分析，用哪种材料做细胞膜更适于体现细胞膜的功能？,细胞膜具有：1.屏障分隔2.选择透过性3.信息交流,弹力布能完全表现细胞膜的功能吗？,开篇：从生理功能入手的科学研究,从生理功能入手的科学研究,19世纪末，欧文
2、顿（E.Overton）在研究各种未受精卵细胞的透性实验,从实验现象能推测出什么结论呢？,思考与讨论:最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对实验现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？,膜是由脂质组成,20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的成熟的红细胞中分离出来，化学分析膜表明：,实验证据,从生理功能入手的科学探究,膜的主要成分是脂质和蛋白质,脂质和蛋白质是怎样组合形成膜的呢？,问题：,继承篇：单位膜模型的提出,单位膜模型的提出,小资料,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
3、”部，和一个疏水的脂肪酸的“尾”部。,想一想：磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？,亲水“头部”,水,空气,亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水，朝向空气的一面，在水空气界面上铺展成单分子层。,疏水“尾部”,单位膜模型的提出,细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？,推测,单位膜模型的提出,实验证据,1925年 Gorter 和 Grendel 用丙酮（一种有机溶剂）从一定数量的红细胞中抽提脂类，在空气-水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍脂质分子必然排列为连续的两层,GORTER,
4、脂单分子层=2,单位膜模型的提出,蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？推测？,问题：,透射电子显微镜（REM）,单位膜模型的提出,1959年，罗伯特森（J. D. Robertson ）用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜电镜下的照片，显示暗-明-暗三层结构。,实验证据,蛋白质的电子密度高，在电镜下显暗色；磷脂分子的电子密度低，显亮色。,单位膜模型无法解释的现象,开拓篇：新技术带来新模型,膜能运动吗？如果运动，膜上的蛋白质又该位于什么位置？,新技术带来新模型,蛋白质在膜中的分布是不对称的,科学家关于蛋白质在细胞膜上存在的三种方式的概括：在膜表面嵌在膜中穿透膜,新技术带来新模型,37下40min后出现了什
5、么现象？说明什么？,膜上的蛋白质具有流动性,问题：,新技术带来新模型,侧向扩散运动；旋转运动；摆动运动,小资料,磷脂分子的运动,细胞膜具有流动性,新技术带来新模型,在新的观察和实验证据的基础上，1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型流动镶嵌模型，为多数人所接受。,流动镶嵌模型,流动镶嵌模型基本内容的总结:,1、生物膜的组成：,2、生物膜的基本骨架：,3、蛋白质分子存在形态：,4、生物膜的结构特点：,主要由蛋白质和脂质组成,磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部 朝向内侧）。,有镶在表面、嵌入、横跨三种，外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖蛋
6、白。体现了生物膜的不对称性。（糖蛋白与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）,流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）,生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺呢？,？,？,？,2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究细胞膜的美国科学家阿格雷和麦金农。以表彰他们在细胞膜物质运输的通道方面所做的贡献。,不断完善和发展的流动镶嵌模型,新技术带来新模型,技术的不断改进和创新，一定让你对膜有了新的认识,做一做,新篇章：人类对自然界的认识永无止境，对膜的研究将更加细致入微,小结：概念图,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,成分,生物膜
7、的结构特性和功能特性,1.生物膜的结构特性：流动性结构基础：磷脂分子和大多数蛋白质是运动的。实验验证：变形虫的运动、白细胞的吞噬细胞、胞吞和胞吐现象。2.生物膜的功能特性：选择透过性结构基础：膜上具有载体蛋白。生理意义：控制物质进出。3.流动性和选择透过性的关系区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特点。联系：流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现住选择透过性。,现象观察：19世纪末，欧文顿发现 物质更容易透过细胞膜。提出假说： 。实验证明：20世纪初，对膜的化学分析结果指出膜主要由 和 组成。提出问题：脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？实验探究： 1925年 荷兰
8、科学家测得膜单分子层恰为红细胞表面积的2倍，提出 . 1959年罗伯特森提出的单位膜模型：所有生物膜都由 三层结构。 提出新问题：如果膜是静态的，细胞的一些复杂功能又怎样解释呢？组织新探究： 1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有 。 1972年，桑格和尼克森提出了 。,回顾：对生物膜结构的探索历程,溶于脂质的,膜是由脂质组成,脂质,蛋白质,脂质分子排列为连续的两层,蛋白质-脂质-蛋白质,流动性,流动镶嵌模型,A,不要灰心，再来一次！,C,D,B,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：第一关,人体内的白细胞能进行变形运动，穿出毛
9、细血管壁，吞噬侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的 （ ）,选择透过性,保护作用,流动性,扩散,A,不要灰心，再来一次！,C,D,B,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：第二关,使磷脂特别适于形成细胞膜的原因是（ ）,磷脂是疏水性,磷脂是亲水性的,磷脂能迅速吸水,磷脂既是疏水性的又是亲水性的,A,不要灰心，再来一次！,C,D,B,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：第三关,细胞膜具有选择透过性，与这一特性密切相关的成分是（ ）,磷脂,糖蛋白,蛋白质,磷脂、蛋白质,某研究性学习小组欲研究细胞膜的结构和成分，如果你是课题组成员，请你回答下列问题： （1）应选取人的哪种细胞做实验（ ） A神经细胞 B口腔上皮细胞 C成熟的红细胞 D白细胞 （2）将选取的上述材料放入 ，由于渗透作用，一段时间后细胞将破裂，然后再用 法获得纯净的细胞膜。 （3）若将细胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，经过充分搅拌后，下列能正确反应其分布的图是（ ） （4）脂质单分子层的面积是细胞表面积的2倍，说明 。,C,A,蒸馏水,离心,磷脂分子在细胞膜中成双层排列,知识闯关：最后一关,
