1、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.簡述生物膜的結(jié)構(gòu)。 2.探討在建立生物膜模型的過程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步所起的作用。 3.探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。 學(xué)習(xí)重點(diǎn) 流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。 學(xué)習(xí)難點(diǎn) 探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。,一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程,讓我們跟隨科學(xué)家一同去探索,時(shí)間：19世紀(jì)末 1895年 人物：歐文頓(E.Overton）,實(shí)驗(yàn)：用500多種物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行上萬次的實(shí)驗(yàn)。 細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的通透性是不一樣的：溶 于脂質(zhì)的物質(zhì)比不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜。,相似相溶原理,1、對(duì)生物膜成分的探索脂質(zhì),資料1,假說： 膜是由脂

2、質(zhì)組成的,發(fā)現(xiàn):,資料2,時(shí)間：20世紀(jì)初 實(shí)驗(yàn)：科學(xué)家將膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來，然后進(jìn)行化學(xué)分析。,化學(xué)分析表明：膜的主要成分是 脂質(zhì)和蛋白質(zhì) 組成膜的脂質(zhì)中磷脂含量最多,脂質(zhì)分子與蛋白質(zhì)在膜中如何排列,2、對(duì)生物膜成分的探索,小資料,磷脂是組成細(xì)胞的主要脂質(zhì)，是一種由甘油、脂肪酸、和磷酸等所組成的分子。 它有一個(gè)親水磷酸“頭”部，和一個(gè)疏水的脂肪酸的“尾”部。,想一想： 磷脂分子在空氣-水界面上會(huì)怎么樣鋪展？,親水“頭部”,水,空氣,親水的“頭部”與水接觸，疏水的“尾巴”遠(yuǎn)離水，朝向空氣的一面，在水空氣界面上鋪展成單分子層。,疏水“尾部”,細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在，同學(xué)們嘗試著大

3、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,時(shí)間：1925年 人物：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel 實(shí)驗(yàn)：用丙酮從紅細(xì)胞中抽提出脂質(zhì)，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)胞表面積的兩倍。,膜中脂質(zhì)分子排列為連續(xù)兩層,資料3,3、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索磷脂雙分子層,結(jié)論：,猜想,利用給定的材料猜想磷脂雙分子層與蛋白質(zhì)的排布方式。,資料4：羅伯特森的實(shí)驗(yàn) 電子顯微鏡是用電子束照射被檢樣品，由于電子與不同物質(zhì)發(fā)生碰撞而產(chǎn)生不同散射度。因蛋白質(zhì)電子密度高，故顯暗帶，磷脂分子電子密度低則呈亮帶。,超薄切片技術(shù)獲得的細(xì)胞膜照片,生物膜是由“蛋白質(zhì)

4、脂質(zhì)蛋白質(zhì)”構(gòu)成的三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)（三明治模型）。,4.對(duì)生物膜架構(gòu)的探索脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的排布方式（一）,假說：,三明治模型,1.蛋白質(zhì)在膜中分布的對(duì)稱性 2.靜態(tài)結(jié)構(gòu),要點(diǎn)：,標(biāo)本用干冰等冰凍。后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面。,蛋白質(zhì)( )在磷脂雙分子層中。,蛋白質(zhì)在膜中的分布是（）的,5.對(duì)生物膜架構(gòu)的探索脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的排布方式（二）,資料5.冰凍蝕刻電子顯微法,不對(duì)稱,鑲在、嵌入、橫跨,1、蛋白質(zhì)與磷質(zhì)排布與你先前的猜想是否一致？ 2、三明治模型有何不足之處，結(jié)合已有知識(shí)找出證據(jù)說明。,變形蟲的變形運(yùn)動(dòng),變形蟲在吞噬草履蟲,37下40min后出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？說明什么？,結(jié)論：蛋白質(zhì)分子是可

5、以運(yùn)動(dòng)的 ,說明細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性,時(shí)間：1970年 人物：費(fèi)雷和埃迪登等 實(shí)驗(yàn)：將人和鼠的細(xì)胞膜蛋白質(zhì)用不同 熒光染料標(biāo)記后融合。,6.新技術(shù)帶來新模型（一）,在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的基礎(chǔ)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動(dòng)鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。,7.新技術(shù)帶來新模型（二）,流動(dòng)鑲嵌模型基本內(nèi)容的總結(jié):,1、生物膜的組成成分：,2、生物膜的基本支架：,3、蛋白質(zhì)分子位置：,4、生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成,磷脂雙分子層（親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性尾部 朝向內(nèi)側(cè)）。,蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面,有的部分

6、或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿整個(gè)磷脂雙分子層。（體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對(duì)稱性）,流動(dòng)性（磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子都是運(yùn)動(dòng)的）,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)合形成的糖蛋白，叫做糖被。（與細(xì)胞識(shí)別、胞間信息交流等有密切聯(lián)系）,5、糖被（位置、化學(xué)本質(zhì)、作用）,1、在生物膜模型的建立和完善過程中，你受到哪些啟示?,思考,2、生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型是否已完美無缺？說說你的看法。,生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型不可能完美無缺。人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)永無止境，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，對(duì)膜的研究將更加細(xì)致入微，對(duì)膜結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)將能更完善地解釋細(xì)胞膜的各種功能，不斷完善和發(fā)展流動(dòng)鑲嵌模型.,1

7、. 科學(xué)研究的艱辛歷程; 2.告訴我們建立模型的一般方法; 3.實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)科學(xué)發(fā)展; 4.結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)； 5.科學(xué)理論是在不斷修正中完善的。,多種物質(zhì)對(duì)膜通透性實(shí)驗(yàn),對(duì)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),蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì),人、鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)。,新的觀察和實(shí)驗(yàn)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(dòng)性,流動(dòng)鑲嵌模型,1972，桑格和尼克森,1970年,1959年， 羅伯特森,1925年， 兩位荷蘭 科學(xué)家,20世紀(jì)初,19世紀(jì)末 歐文頓,列表總結(jié)：生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷

8、程,磷脂雙分子層,蛋白質(zhì)分子,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(dòng)性,成分,概念圖小結(jié),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)先通過細(xì)胞膜，這是因?yàn)椋?） A 細(xì)胞膜具有一定流動(dòng)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,課堂反饋,C,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。這種生理功能的結(jié)構(gòu)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)胞膜具有選擇透過性,B,3、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 D 選擇透過性,B,4、細(xì)胞膜上與細(xì)胞識(shí)別、免疫反應(yīng)、信息傳遞和 血型決定有著密切關(guān)系的化學(xué)物質(zhì)是（ ） A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸,A,5、一分子CO2從葉肉細(xì)胞的線粒體中擴(kuò)散出來，進(jìn)入該細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)內(nèi)，共穿過的磷脂分子層層數(shù)是（ ） A. 6 B. 8 C.