生物膜的流动镶嵌模型(优质课)

学习目标1.简述生物膜的结构。2.探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。3.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。学习重点流动镶嵌模型的基本内容。学习难点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。一、对生物膜结构的探索历程时间：19世纪末1895年人物：欧文顿(E.Overton）实验：用500多种物质对植物细胞的通透性进行上万次的实验。细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：溶于脂质的物质比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。非脂溶性物质脂溶性物质1、对生物膜成分的探索——脂质资料1假说：膜是由脂质组成的发现:资料2时间：20世纪初实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，然后进行化学分析。化学分析表明：膜的主要成分是脂质和蛋白质组成膜的脂质中磷脂含量最多脂质分子与蛋白质在膜中如何排列2、对生物膜成分的探索——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”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”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？水水DA水C水B水水EC时间：1925年人物：荷兰科学家Gorter和Grendel实验：用丙酮从红细胞中抽提出脂质，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两倍。膜中脂质分子排列为连续两层资料33、对生物膜结构的探索——磷脂双分子层结论：猜想利用给定的材料猜想磷脂双分子层与蛋白质的排布方式。资料4：罗伯特森的实验电子显微镜是用电子束照射被检样品，由于电子与不同物质发生碰撞而产生不同散射度。因蛋白质电子密度高，故显暗带，磷脂分子电子密度低则呈亮带。超薄切片技术获得的细胞膜照片生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成的三层静态统一结构（三明治模型）。4.对生物膜架构的探索——脂质和蛋白质的排布方式（一）假说：三明治模型1.蛋白质在膜中分布的对称性2.静态结构要点：标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。蛋白质()在磷脂双分子层中。蛋白质在膜中的分布是（）的5.对生物膜架构的探索——脂质和蛋白质的排布方式（二）资料5.冰冻蚀刻电子显微法不对称镶在、嵌入、横跨•1、蛋白质与磷质排布与你先前的猜想是否一致？•2、三明治模型有何不足之处，结合已有知识找出证据说明。分组讨论变形虫的变形运动变形虫在吞噬草履虫用荧光染料标记某种物质，利用其荧光特性，来反应研究对象的相关信息。荧光标记技术37℃下40min后出现了什么现象？说明什么？结论：蛋白质分子是可以运动的,说明细胞膜具有一定的流动性时间：1970年人物：费雷和埃迪登等实验：将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合。6.新技术带来新模型（一）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。7.新技术带来新模型（二）流动镶嵌模型基本内容的总结:1、生物膜的组成成分：2、生物膜的基本支架：3、蛋白质分子位置：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）。蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面,有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。（与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）5、糖被（位置、化学本质、作用）1、在生物膜模型的建立和完善过程中，你受到哪些启示?思考2、生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺？说说你的看法。生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型.1.科学研究的艰辛历程;2.告诉我们建立模型的一般方法;3.实验技术的进步推动科学发展;4.结构与功能相适应；5.科学理论是在不断修正中完善的。时间和人物历史事件历史结论多种物质对膜通透性实验对红细胞膜化学分析红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面积的两倍电镜下膜呈“暗—亮—暗”三层结构蛋白质—脂质—蛋白质人、鼠细胞融合实验。新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型。膜是由脂质组成的膜中含脂质和蛋白质脂质双层结构膜具流动性流动镶嵌模型1972，桑格和尼克森1970年1959年，罗伯特森1925年，两位荷兰科学家20世纪初19世纪末欧文顿列表总结：生物膜结构的探究历程基本支架具有流动性有的贯穿整个磷脂双分子层生物膜大多数可以运动生物膜具有结构特性:磷脂双分子层蛋白质分子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概念图小结1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（）A细胞膜具有一定流动性B细胞膜是选择透过性C细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架D细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子课堂反馈C2、异体器官的移植手术往往很难成功。最大的障碍就是异体细胞间的排斥，这主要是由于细胞膜具有识别作用。这种生理功能的结构基础是（）A细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成B细胞膜表面有糖蛋白C细胞膜具有一定的流动性D细胞膜具有选择透过性B3、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（）A保护作用B一定的流动性C主动运输D选择透过性B4、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（）A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸A5、一分子CO2从叶肉细胞的线粒体中扩散出来，进入该细胞的叶绿体基质内，共穿过的磷脂分子层层数是（）A.6B.8C.12D.16B6、研究中发现，把用发射性同位素3H标记的氨基酸注入胰岛细胞中，结果会在细胞外检测到含放射性元素的蛋白质，蛋白质是以________的形式释放到细胞外的，这一事实证明了细胞膜具有___________的结构特点。囊泡流动性●●不溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜