3.1细胞膜的结构和功能（第2课时）(课件共20张PPT)

(共20张PPT)
第三章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能
(第2课时)
情景视频1
中国生物膜研究第一人——杨福愉
1
2
3
4
一
对细胞膜结构的探索
合作探究1：请自主学习课本P43页的内容，小组合作完成在对细胞膜成分的探索历程中有哪些科学家的参与，他们作出了哪些贡献。
20世纪60年代以后，人们提出什么质疑？
1970年科学家做了什么实验？他们得出了什么结论？
1972年桑格和尼克森在什么基础上提什么观点？
20世纪学者的推测是什么？1959年罗伯特森发现了什么？
2. 单位膜模型（“三明治”结构模型）
所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。
1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，他结合其他科学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说：
他把细胞膜描述为静态的统一结构。
一
对细胞膜结构的探索
1.20世纪40年代，有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。
细胞膜结构的电镜照片
合作探究2：你赞同这种观点吗？该结构模型有什么不足？
2.单位膜模型（“三明治”结构模型）
一
对细胞膜结构的探索
20世纪60年代以后，人们对这一模型的异议增加了，不少科学家对于生物膜是静态的观点提出质疑。
膜静态模型不能解释下列现象：细胞的生长、分裂、变形虫的变形运动等现象都是难以实现的。把生物膜描述为静态的结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。
3.人-鼠细胞融合实验
1970年，弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin ）等科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。
一
对细胞膜结构的探索
融合细胞
细胞
融合
37℃
40min
正在融合的细胞
红色荧光染料标记膜蛋白
绿色荧光染料标记膜蛋白
人细胞
小鼠细胞
这一实验以及相关的其他实验证据表明：细胞膜具有流动性。
实验方法：荧光标记法
证明细胞膜中蛋白质分子具有流动性，并没有证明细胞膜具有流动性
思考？该实验证明了什么呢？
4.冰冻蚀刻技术
一
对细胞膜结构的探索
物理科学家将标本用干冰等冰冻，在低温下用冷刀将细胞膜切开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面（冰冻蚀刻法），发现蛋白质在膜中的分布情况。
合作探究3：冰冻蚀刻实验证明蛋白质是如何排布的，有何特点？
蛋白质镶嵌、嵌入或贯穿于磷脂双分子层中。体现了膜结构内外的不对称性，不同上述蛋白质排列结构。
5.流动镶嵌模型
一
对细胞膜结构的探索
时间：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。
合作探究4：请观看动画后概括出生物膜流动镶嵌模型的基本内容？
二
流动镶嵌模型的基本内容
1.生物膜的基本支架：
磷脂双分子层
2.蛋白质在脂质上的分布方式：
镶在表层、嵌入双分子层、贯穿双分子层，体现了膜结构内外的不对称性。
具有一定的流动性
具有一定的流动性
合作探究5：小组合作思考，磷脂和蛋白质是如何运动的呢？
二
流动镶嵌模型的基本内容
3.生物膜的结构特点：
4.生物膜的功能特点：
具有选择透过性
具有一定的流动性
细胞膜外表面，有糖类分子与蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。
5.糖被：
（糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。）
项目 流动性 选择透过性
主要表现 生物膜中的蛋白质和脂质分子在膜中可作多种形式的移动，膜整体也可以流动。 细胞膜选择的小分子、离子可以通过，其他小分子、离子、大分子物质则不能通过。
结构基础 磷脂分子具有流动性，大多数蛋白质分子也可以运动。 膜上蛋白质的种类和数量不同
区别 流动性是膜的结构特点 选择透过性是膜的功能特性
实例 变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐。 植物对离子的选择性吸收、肾小管的重吸收。
联系 流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性，凡是影响磷脂分子和蛋白质分子活性的因素（温度、pH、蛋白酶、脂溶剂等），均能够影响膜的流动性，影响膜的选择透过性。 二
流动性和选择透过性的比较
流动镶嵌模型的基本内容
实验、推理和想象
提出假说
实验验证
提出假说
实验验证
建构模型
修正模型
科学方法
最初依据实验现象和已有的知识和信息，提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接收或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。
提出假说
二
流动镶嵌模型的基本内容
三
利用废旧物品制作生物膜模型
利用废旧物品制作生物膜模型(视频)
利用废旧物品制作生物膜模型(成果展示)
课堂小试　
1.下图是某肌肉细胞细胞膜的亚显微结构模式图，①~③表示物质。下列有关说法错误的是（　　）
A．②③在细胞膜上是可以运动的
B．细胞识别与物质①有关
C．②在细胞膜上的分布是不均匀的
D．细胞中③的单分子层面积等于该细胞表面积的两倍
2.下列关于细胞膜的探索历程中相关实验与结论之间对应关系错误的是(　　 )
选项 实验 结论
A 荧光标记的人鼠细胞融合实验 细胞膜具有选择透过性
B 红细胞膜中脂质铺展成单分子层后是红细胞表面积的2倍 细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层
C 细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力 细胞膜中可能还含有蛋白质
D 脂溶性物质更易通过细胞膜 细胞膜是由脂质组成的
3.细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是(　　 )
A．细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，因此脂溶性物质容易通过
B．磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜
C.分布在细胞膜上的蛋白质分子，有的具有物质运输功能
D．细胞膜的静态结构模型无法解释细胞的生长、变形等现象
4.荧光漂白恢复技术在细胞生物学中具有重要的应用，包括三个步骤：绿色荧光染料与膜上的蛋白质结合，细胞膜上呈现一定强度的绿色；激光照射淬灭(漂白)膜上部分绿色荧光；检测淬灭部位荧光再现速率。利用该技术测得膜上受激光照射部位的荧光强度和时间的关系如图所示，下列说法不正确的是(　　 )
A．该技术说明细胞膜具有一定的流动性
B．应用该技术可以测定膜上单个蛋白质的流动速率
C．降低实验温度，漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将延长
D．若不用激光照射淬灭，而是细胞膜的两部分分别被绿色和红色荧光材料标记，则一段时间后两种颜色的荧光会均匀分布
5.如图为动物细胞膜的流动镶嵌模型，①～④表示物质，其中③是一种脂质。下列叙述不正确的是(　　 )
A．①在细胞膜的外侧，该物质可能与细胞间的识别有关
B．②含有磷元素，该物质参与构成细胞膜的基本支架
C．③是胆固醇，该物质可促进血液中葡萄糖的运输
D．④可能具有催化功能，⑤是细胞骨架
6．如图为某细胞膜结构，下列说法正确的是(　　)
A．实验室常用鸡、猪的成熟红细胞，放在清水中涨破后，可通过差速离心的方法收集到较为纯净的细胞膜
B．细胞间的识别与①有关，细胞癌变后①含量增加
C．电子显微镜下，细胞膜呈现亮－暗－亮三层，说明细胞膜由蛋白质－脂质－蛋白质三层组成
D．如果图示为红细胞膜，则O2的运输方向是甲→乙或乙→甲；如果图示为肝细胞膜，则CO2的运输方向只有乙→甲