生物膜的流动镶嵌模型公开课.ppt

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1、生命系统的边界生命系统的边界生命系统的边界生命系统的边界-薄薄控制物质的进出控制物质的进出控制物质的进出控制物质的进出-选择透过性选择透过性 具有一定的弹性具有一定的弹性具有一定的弹性具有一定的弹性-伸缩性伸缩性弹力布弹力布普通布普通布塑料袋塑料袋选择依据选择依据:用哪种材料作细胞膜更适于体现细胞膜的功能？用哪种材料作细胞膜更适于体现细胞膜的功能？1.生物膜流动镶嵌模型的基本内容是什么？生物膜流动镶嵌模型的基本内容是什么？2.通过分析科学家建立生物膜模型的过程，通过分析科学家建立生物膜模型的过程，你对科学的过程和方法有哪些领悟？你对科学的过程和方法有哪些领悟？3.生物膜的结构与功能相适应的观点

2、体现在生物膜的结构与功能相适应的观点体现在哪？哪？本节聚焦本节聚焦提出假说：提出假说：提出假说：提出假说：膜是由脂质膜是由脂质膜是由脂质膜是由脂质组成的组成的组成的组成的1919世纪末世纪末 欧文顿（欧文顿（E.OvertonE.Overton）用用500500多种物质多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现可以可以溶于脂质的物质溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易更容易通过细胞膜通过细胞膜。不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质资料一资料一

3、设计实验设计实验进行实验进行实验得出结论得出结论实验结果实验结果观察现象观察现象提出问题提出问题作出假说作出假说脂溶性物质比非脂溶性物质更容易通过细胞膜脂溶性物质比非脂溶性物质更容易通过细胞膜细胞膜的成分是什么？细胞膜的成分是什么？细胞膜是由脂质组成的。细胞膜是由脂质组成的。从细胞膜中提取到大量磷脂。从细胞膜中提取到大量磷脂。细胞膜是由脂质组成的细胞膜是由脂质组成的提取细胞膜进行化学检测提取细胞膜进行化学检测应用化学手段分析表明：应用化学手段分析表明：膜的主要成分是膜的主要成分是脂质和蛋脂质和蛋白质白质,组成膜的脂质中组成膜的脂质中磷脂磷脂含量最多含量最多不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质不溶于

4、脂质的物质不溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜20世纪初世纪初,科学家将科学家将细胞膜细胞膜从哺乳动物的从哺乳动物的红细胞中红细胞中分离分离出来，发现细胞膜不但会被出来，发现细胞膜不但会被溶解溶解脂质脂质的溶剂溶解，也会被的溶剂溶解，也会被蛋白酶蛋白酶分解。分解。资料二资料二结论：细胞膜主要由结论：细胞膜主要由脂质脂质和和蛋白质蛋白质组成组成脂质中主要成分是：脂质中主要成分是：磷脂磷脂亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部磷脂是一种由磷脂是一种由甘油甘油，脂肪酸脂肪酸和和磷酸磷酸所组成所组成的分子，的分子，磷酸磷酸“头头”部是部是亲水亲水的

5、，脂肪酸的，脂肪酸“尾尾”部是部是疏水疏水的。的。脂质和蛋白质在生物膜脂质和蛋白质在生物膜上是怎样分布的呢？上是怎样分布的呢？19251925年年,荷兰两位科学家荷兰两位科学家从细胞膜中提从细胞膜中提取脂质，在取脂质，在空气空气-水水界面铺成界面铺成单分子单分子层层，测测得得单分子层单分子层的面积恰好为红细胞表的面积恰好为红细胞表面积的面积的2 2倍。倍。资料三资料三结论：结论：细胞膜中的脂质分子必然排细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。列为连续的两层。水水环环境境水水环环境境磷脂双分子层磷脂双分子层资料四资料四20世纪世纪40年代，曾经有学者推测脂质两年代，曾经有学者推测脂质两边各覆盖着

6、蛋白质。但直到边各覆盖着蛋白质。但直到50年代，电年代，电子显微镜的诞生，科学家用它来观察细子显微镜的诞生，科学家用它来观察细胞膜。胞膜。1959年，罗伯特森年，罗伯特森在电镜下看到在电镜下看到了细胞膜清晰的了细胞膜清晰的暗暗亮亮暗暗三层结构。三层结构。假设假设1：脂质：脂质蛋白质蛋白质脂质脂质假设假设2：蛋白质：蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质小知小知识：电子束照射在子束照射在分分子子质量高量高的物的物质上，上，散射度高，散射度高，较为黑暗黑暗；照射在照射在分子分子质量低量低的的物物质上，散射度低，上，散射度低，较为亮亮。提出假说：提出假说：生物膜是生物膜是由由“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”

7、的三层结构构成的三层结构构成的的静态静态统一统一结构。结构。罗伯特森结合其他科学家的工作，罗伯特森结合其他科学家的工作，大胆的提出生物膜的模型：大胆的提出生物膜的模型：思考：流动镶嵌模型与蛋白质思考：流动镶嵌模型与蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构模型有蛋白质三层结构模型有何异同？何异同？相同点：相同点：都认为组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质都认为组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质。不不同同点点：1、流动镶嵌模型认为蛋白质在膜中的分布是不均匀的。而三、流动镶嵌模型认为蛋白质在膜中的分布是不均匀的。而三层结构模型认为蛋白质均匀分布在脂双层的两侧层结构模型认为蛋白质均匀分布在脂双层的两侧2、流动镶嵌模

8、型强调组成膜的分子是运动的，而三层结构认、流动镶嵌模型强调组成膜的分子是运动的，而三层结构认为生物膜是静止结构为生物膜是静止结构变形虫的变形运动变形虫的变形运动变形虫在吞噬草履虫变形虫在吞噬草履虫吞噬作用吞噬作用 19721972年，桑格和尼克森在新的观察和实验年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了证据的基础上，提出了流动镶嵌模型流动镶嵌模型。电镜冰冻蚀刻细胞膜电镜冰冻蚀刻细胞膜20世纪世纪60年代年代科学家用科学家用扫描电镜技术扫描电镜技术和和冰冰冻蚀刻技术冻蚀刻技术揭示了细胞膜结构中的蛋白颗揭示了细胞膜结构中的蛋白颗粒。粒。资料六资料六 1972年，年，桑格桑格和和尼克森尼克

9、森在新的观察和在新的观察和实验证据的基础上，提出了实验证据的基础上，提出了流动镶嵌流动镶嵌模型模型,为多数人所接受。为多数人所接受。流动镶嵌模型的基本内容：流动镶嵌模型的基本内容：磷脂双分子层构成了膜的基本支架，这个磷脂双分子层构成了膜的基本支架，这个支架不是静止的。磷脂双分子层是清油般的流支架不是静止的。磷脂双分子层是清油般的流体，具有流动性。蛋白质分子有的体，具有流动性。蛋白质分子有的镶在镶在磷脂双磷脂双分子层的分子层的表面表面，有的部分或全部，有的部分或全部嵌入嵌入磷脂双分磷脂双分子层中，有的子层中，有的贯穿贯穿于整个磷脂双分子层。大多于整个磷脂双分子层。大多数蛋白质分子也是可以运动的。

10、数蛋白质分子也是可以运动的。假说科学实验科学家时间欧文顿欧文顿两位荷兰两位荷兰科学家科学家罗伯特森罗伯特森19世纪末世纪末1925年年1959年年1970年年1972年年膜是由脂膜是由脂质组成的质组成的生物膜为三层生物膜为三层静态统一结构静态统一结构细胞膜具细胞膜具有流动性有流动性在新的观察和实验证据基础上在新的观察和实验证据基础上弗雷和埃弗雷和埃迪登迪登桑格和尼桑格和尼克森克森对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程二、二、流动镶嵌模型流动镶嵌模型的基本内容的基本内容3、糖被糖被 糖脂糖脂保护和润滑；保护和润滑；糖蛋白：识别作用糖蛋白：识别作用（糖类的成分起重要作用）（糖类的成分起重要作

11、用）糖被分布在细胞膜的外侧糖被分布在细胞膜的外侧 4 4、细胞膜的结构特点、细胞膜的结构特点 特点：具有一定的。特点：具有一定的。原因：组成膜的和大都是运动的。原因：组成膜的和大都是运动的。流动性流动性蛋白质蛋白质脂质脂质5、细胞膜的功能特点：、细胞膜的功能特点：选择透过性选择透过性1、磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架、磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架2、蛋白质分子、蛋白质分子覆盖在磷脂双分子层外侧覆盖在磷脂双分子层外侧镶嵌在磷脂双分子层两侧镶嵌在磷脂双分子层两侧贯穿磷脂双分子层贯穿磷脂双分子层（体现了（体现了（体现了（体现了膜结构膜结构膜结构膜结构内外的不内外的不内外的不内外的不对称性）

12、对称性）对称性）对称性）1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D D等物等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（质较容易优先通过细胞膜，这是因为（）A A 细胞膜具有一定流动性细胞膜具有一定流动性B B 细胞膜是选择透过性细胞膜是选择透过性C C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架D D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子课堂练习课堂练习2.2.下列哪一种膜结构能通过生物大分子（下列哪一种膜结构能通过生物大分子（）A 细胞膜细胞膜 B 核膜核膜C 线粒体膜线粒体膜 C 叶绿体膜叶绿体膜3、一

13、分子一分子COCO2 2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是（穿过的生物膜层数是（）A 5 B 6 C 7 D 8A 5 B 6 C 7 D 84、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递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（和血型决定有着密切关系的化学物质是（）A A 糖蛋白糖蛋白 B B 磷脂磷脂 C C 脂肪脂肪 D D 核酸核酸5 5、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体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

14、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（成都依赖于细胞膜的（）A A 保护作用保护作用 B B 一定的流动性一定的流动性 C C 主动运输主动运输 D D 选择透过性选择透过性6 6、下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是、下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是（）A A 维生素维生素D D和性激素和性激素 B B 水和尿素水和尿素 C C 氨基酸和葡萄糖氨基酸和葡萄糖 D D 酶和胰岛素酶和胰岛素（1 1）上述材料说明细胞膜的结构具有）上述材料说明细胞膜的结构具有 特性。特性。（2 2）下列哪些现象与细胞膜伸展突起相关）下列哪些现象与细胞膜伸展突起相关 （）A A肿瘤细胞的

15、浸润转移肿瘤细胞的浸润转移B B白细胞吞噬异物白细胞吞噬异物C C葡萄糖进入小肠上皮细胞葡萄糖进入小肠上皮细胞 D D抗体的分泌抗体的分泌（3 3）若要进一步证明水的快速内流是细胞膜水通道蛋白开放所）若要进一步证明水的快速内流是细胞膜水通道蛋白开放所致，可另设计一组对照实验，用致，可另设计一组对照实验，用 对对_进行处理。进行处理。4 4在美国梅奥诊所工作的华人科学家陈贤明研究员和他的同事，在美国梅奥诊所工作的华人科学家陈贤明研究员和他的同事，利用体外胆管上皮细胞感染模型，分析了隐孢子虫的子孢子进利用体外胆管上皮细胞感染模型，分析了隐孢子虫的子孢子进入细胞内的全过程。结果发现，隐孢子虫的子孢子

16、侵入宿主细入细胞内的全过程。结果发现，隐孢子虫的子孢子侵入宿主细胞膜内时，会诱发大量宿主细胞膜载体及水通道聚集，导致膜胞膜内时，会诱发大量宿主细胞膜载体及水通道聚集，导致膜局部快速水内流，从而促使局部细胞膜伸展突起。据此回答：局部快速水内流，从而促使局部细胞膜伸展突起。据此回答：答案：答案：（1 1）一定的流动性）一定的流动性 （2 2）A A、B B、D D（3 3）蛋）蛋白质抑制剂白质抑制剂 水通道蛋白水通道蛋白【解析解析】（1 1）从题中所给材料可知，细胞膜受到刺激可使）从题中所给材料可知，细胞膜受到刺激可使细胞膜伸展突起，说明细胞膜具有一定的流动性。（细胞膜伸展突起，说明细胞膜具有一定

17、的流动性。（2 2）肿）肿瘤细胞的浸润转移，需进行变形运动；白细胞吞食异物，瘤细胞的浸润转移，需进行变形运动；白细胞吞食异物，细胞膜要伸出伪足将异物包裹；抗体的分泌，细胞膜要出细胞膜要伸出伪足将异物包裹；抗体的分泌，细胞膜要出芽进行胞吐，都与细胞膜伸展突起相关。葡萄糖进入小肠芽进行胞吐，都与细胞膜伸展突起相关。葡萄糖进入小肠上皮细胞是通过细胞膜上的载体的主动运输进行的，与上上皮细胞是通过细胞膜上的载体的主动运输进行的，与上皮细胞细胞膜伸展突起无关。（皮细胞细胞膜伸展突起无关。（3 3）要证明水的快速内流是）要证明水的快速内流是水通道蛋白开放所致，自变量是细胞膜上水通道蛋白开放水通道蛋白开放所致，自变量是细胞膜上水通道蛋白开放与否，因变量是否大量进入细胞，因此，用蛋白质抑制剂与否，因变量是否大量进入细胞，因此，用蛋白质抑制剂抑制水通道蛋白的活性作为对照即可。抑制水通道蛋白的活性作为对照即可。