生物膜的流动镶嵌模型

课件48张PPT。第2节 生物膜的流动镶嵌模型作为一个最小生命系统----细胞的边界，细胞膜有哪些特点和功能呢？
回忆：选择透过性膜，能够控制物质的进出有弹性可以进行细胞间的信息交流… …如果让你制作一个细胞模型，作为细胞膜的材料有三种：塑料袋、普通布和弹力布 ，你认为哪种材料最好？为什么？
想一想资料补充：塑料袋：无毒、无味、无臭。聚乙烯薄膜，轻盈透明，具有防潮、抗氧、耐酸、耐碱、气密性一般，热封性优异等性能。
普通布：用麻、棉等织成的。
弹力布：使用原料纱等原料制成的
针织物，在横向拉伸时有优良弹性，
不易卷边. 有没有更好的材料呢？一、对生物膜结构的探索历程
要找到更好的材料，我们还需要对细胞膜的结构有更深的认识。第2节 生物膜的流动镶嵌模型 细胞内的每一种结构都是由化学物质构成的，那么细胞膜具有什么样的组成成分呢？问题一：细胞膜的组成成分是什么？细胞膜的通透性实验 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进行上万次的通透
性实验，发现：
提出假说：资料一： ( 根据相似相溶原理。)脂质更容易通过细胞膜。结构上“相似” ，彼此就“互溶” 。 膜是由脂质组成的资料二：
实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，
然后用蛋白酶处理。（已知蛋白酶能专一性
的催化蛋白质的分解）
实验现象：
做出假设：细胞膜被破坏。细胞膜的成分中含有蛋白质。综上所述，生物膜是由 和 组成的。脂质蛋白质想一想1.这种认识（生物膜由脂质和蛋白质组成），是通
过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定得出的？从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。2.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？有必要，通过鉴定能更准确地说明问题3.那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？当时的技术不能实现
技术对科学研究具有重要的推动作用！
资料三： 时间：20世纪初
实验：科学家对哺乳动物红细胞的细胞膜进行了化学
分析
实验结论：确定细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质。
红细胞的细胞膜 “假说”是在实验与观察的基础上提出来的，但同时又需要更进一步的实验来证明！ 问题二：这些物质是如何组成膜的呢？生物膜的主要成分是脂质和蛋白质，那么， 时间：1925年
人物：荷兰科学家Gorter和Grendel
实验：从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，资料四：磷脂分子经检验证明：
细胞膜中的脂质主要是指磷脂。磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸头部是亲水的，脂肪酸尾部是疏水的。亲水疏水
于是，我们可以将磷脂分子在
空气—水界面上铺展成单分子层！
思考：亲水性头部疏水性尾部
水 将磷脂分子在空气—水界面上铺展成单分子层时，磷脂分子的头尾将如何排布？模型建构1空气 时间：1925年
人物：荷兰科学家Gorter和Grendel
实验：从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现：资料四：？单层分子的面积是细胞膜的2倍。提出假说：细胞膜中的磷脂分子是双层排布的。 细胞膜中的磷脂分子是怎样排列成两层的呢？请大家自己动手尝试画一画。模型建构2模型建构2资料补充：1.体内细胞生活在液体环境中。2.细胞内的细胞质基质主要成分也是水。即：细胞内外都是液体环境！细胞内：液体环境细胞外：液体环境亲水性头部疏水性尾部
模型建构2细胞外水环境模型建构2生物膜中的磷脂的排列方式：问题三：蛋白质和磷脂的位置关系又是怎样的呢？ 生物膜的主要成分是磷脂和蛋白质，其中磷脂分子是双层排布的。 时间：1959年
人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）
实验：用超薄切片技术获得清晰的细胞膜电镜照片，
显示暗—明—暗三层结构。
资料五：小资料(关于电镜成像)
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。 时间：1959年
人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）
实验：用超薄切片技术获得清晰的细胞膜电镜照片，
显示暗—明—暗三层结构。
提出假说：资料五：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”
的三层结构构成的静态统一结构“蛋白质—脂质—蛋白质”三明治模型
要点：
①所有膜结构都相同；
②静态的结构。 所谓耳听为虚，眼见为实。“亲眼看到”的“三明治”结构模型就一定是正确的吗？新技术带来新发现…… 时间：20世纪60年代
实验：科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了
细胞膜结构中的蛋白颗粒所处位置状态。
方法：
结论：资料六：将标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。蛋白质镶在、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。蛋白质在膜中的分布是不对称的： 罗伯特森的“三明治”结构模型还有没有其他不足之处？问题四：生物膜会是静止的吗？ 时间：1970年
人物：Larry Frye等
实验：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，
让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧
光、另一半发绿色荧光，37℃下放置一段时
间后发现两种荧光抗体均匀分布。资料七：提出假说：细胞膜具有流动性。？ 生物膜的流动性会体现在其形态的改变上，你还能列举出一些可以证明生物膜具有流动性的例子吗？分泌蛋白产生过程中会出现囊泡；
植物细胞的质壁分离及复原；
动物细胞吸水膨胀和失水皱缩；
变形虫在摄食时可以伸出伪足；
… …变形虫正在吞噬草履虫变形虫体内
已经被吞噬的草履虫正在被消化
的食物泡 静止模型的观点从而被推翻了。
静止模型的观点从而被推翻了。
1972年，桑格和尼克森在继承中创新提出流动镶嵌模型（现被大多数人所接受） 。
1、生物膜的成分：

2、生物膜的结构：
：3、生物膜的结构特点： 二、流动镶嵌模型的基本内容脂质、蛋白质、（少量）多糖。
磷脂双分子层：
蛋白质：
糖蛋白：流动性。 生物膜的结构模型示意图
基本骨架。
镶在、嵌入、横跨在磷
脂双分子层中。
具有保护、润滑、细胞
识别的作用。为什么呢？ 阅读课本P68 全部内容（包括小字部分），并总结要点。课堂小结：1.生物膜的组成：生物膜主要是由______和________组成的。脂质蛋白质2.生物膜的流动镶嵌模型。 生物膜的流动模型认为，___________构成了膜的基本骨架；构成生物膜的磷脂具有_________；大多数蛋白质分子也是可以_______的。磷脂双分子层3.糖被的结构及功能。 糖被是细胞膜的外表，一层由细胞膜上的_________和______结合形成的糖蛋白，其作用是___________、_________等。蛋白质糖类保护和润滑细胞识别流动性运动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练习：2.提出生物膜的流动镶嵌模型的科学家是（ ）A 欧文顿 B 桑格和尼克森
C 施旺和施莱登 D 罗伯特森课堂练习：3、异体器官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．细胞膜主要由脂质和蛋白质分子构成
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课堂练习：4、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 选择透过性课堂练习：5、如图表示细胞膜的
亚显微结构模式图，请
根据图回答：
（1）图中【B】_______的
基本组成单位是_______。构成细胞膜基本支架的结构是【 】______________。
（2）与细胞膜的识别作用相关的结构是【 】_______。
（3）细胞膜的外侧是___（M、N）侧，
判断的依据是_____________________
__________________________。课堂练习： BDNM CA E蛋白质氨基酸D磷脂双分子层E糖蛋白MM侧有糖蛋白，糖蛋白分布在细胞膜外侧5、如图表示细胞膜的
亚显微结构模式图，请
根据图回答：
（4）吞噬细胞吞噬细菌
的过程体现了细胞膜具有_____性。这是因为______________
__________________________________________。
（5）不同细胞细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的哪些结构？___（填写序号）。
（6）细胞膜的这种结构模型被称为：_____________________。课堂练习：DN CA E BM流动组成细胞膜的磷脂分子和多数蛋白质分子都是可以运动的B流动镶嵌模型 生物膜的流动镶嵌模型是否就已经完美无缺了呢？ 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。　　2003年度诺贝尔化学奖授予两名
研究细胞膜的美国科学家Peter Agre和Roderick MacKinnon。 流动镶嵌模型是目前被大多数人广泛接
受的生物膜模型，但它仍有一定的局限性。
那么，目前还有哪些模型是与其并行存在呢？
请大家利用课外时间上网或去图书馆查
找相关资料，了解其他生物膜结构模型的基本内容。课外拓展：参考网页：
http：//www.labsky.com/data/02/08/communion/0830103324491.htm
http：//www.xssc.ac.cn/Web/ListConfs/ConfPicShow.asp?requestno=420
http：//www.scichina.com/kz/0309/kz0988.stm
http：//www.toxsmmu.com/ReadNews.asp?NewsID=199流动镶嵌模型与蛋白质－脂质－蛋白质三层结构模型有何异同？相同：
都认为组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质。
不同：
1、流动镶嵌模型：蛋白质在膜中的分布是不均匀的；
三层结构模型：蛋白质均匀分布在脂质分子的两侧
2、流动镶嵌模型：组成膜的分子是运动的；
三层结构模型：生物膜是静态结构19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 组成；
20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要
由 和 组成；
1959年罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由 三层结构；
脂质脂质蛋白质蛋白质－脂质－蛋白质 回顾刚才的探索历程，如果你是桑格或尼克森，你的“流动镶嵌模型”会是什么样？
20世纪60年代，科学家发现其实蛋白质在膜中的分布是不对称的。
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 。 流动性流动镶嵌模型 回顾刚才的探索历程，如果你是桑格或尼克森，你的“流动镶嵌模型”会是什么样？构建模型：具有流动性！ 在前一章节中我们曾经提到：要想真正看到细胞膜需要使用电子显微镜，可是，在电镜发明之前，人们就已经推测出了细胞膜的存在。那么，我们可以根据什么来证明这一论断呢？
在细胞学说提出前后，细胞吸引了很多学者(包括业余爱好者)进行观察研究。?????
例如：1855年，耐格里(K.W.Mageli)发现细胞表面有阻碍染料进入的现象，这提示了膜结构的存在。他发现色素透入已损伤和未损伤的植物细胞的情况并不相同。于是便通过细胞的渗透特性去研究它的“边界” 。?
又如：1931年，有人(Plowe)用微针触及植物原生质体，指出细胞有弹性膜，可伸展，不同于细胞质的部分。用微针穿过膜，引起局部可恢复的损伤。而大量广泛的损伤导致细胞死亡。
种种事实一再证明，细胞的边界——
细胞膜是真实存在的。?模型建构2①②③④… …哪种才是正确的呢？ 根据我们目前获得的所有相关信息，你能否构建一个细胞膜模型？画一画:细胞膜的结构模型简图画一画：