1、 学习目标学习目标1.简述生物膜的结构。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。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。应的观点。学习重点学习重点流动镶嵌模型的基本内容。流动镶嵌模型的基本内容。学习难点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。的观点。一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程时间：时间：时间：时间：19191919世纪末世纪末世纪末世纪末
2、1895189518951895年年年年人物：人物：人物：人物：欧文顿欧文顿欧文顿欧文顿( ( ( (E.OvertonE.OvertonE.OvertonE.Overton）实验：实验：实验：实验：用用用用500500500500多种物质对多种物质对多种物质对多种物质对植物细胞的植物细胞的植物细胞的植物细胞的通透性通透性通透性通透性进行上进行上进行上进行上万次的实验。万次的实验。万次的实验。万次的实验。 细胞膜对不同物质细胞膜对不同物质细胞膜对不同物质细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：的通透性是不一样的：的通透性是不一样的：的通透性是不一样的：溶溶溶溶于脂质的物质比不溶于脂于脂质的物质比不
3、溶于脂于脂质的物质比不溶于脂于脂质的物质比不溶于脂质的物质更容易通过细胞质的物质更容易通过细胞质的物质更容易通过细胞质的物质更容易通过细胞膜。膜。膜。膜。非脂溶性物非脂溶性物质质脂溶性物质脂溶性物质1、对生物膜、对生物膜成分成分的探索的探索脂质脂质资料资料1 1假说：假说：膜是由膜是由脂质脂质组成的组成的发现发现发现发现: : : :资料资料2 2时间：时间：2020世纪初世纪初实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离实验：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。出来，然后进行化学分析。化学分析表明：膜的主要成分是化学分析表明：膜的主要成分是脂质和蛋白质脂质和蛋白质 组成膜的
4、脂质中组成膜的脂质中磷脂磷脂含量最多含量最多脂质分子与蛋白质在膜中如何排列2 2、对生物膜、对生物膜成分成分的探索的探索小资料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：想一想：磷脂分子在空气磷脂分子在空气- -水界面水界面上会怎么样铺展？上会怎么样铺展？亲水“头部”水水空气空气亲水的“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？推测A AB
5、 BC C 时间：时间：19251925年年 人物：人物：荷兰科学家荷兰科学家GorterGorter和和GrendelGrendel 实验：实验：用丙酮从红细胞中抽提出用丙酮从红细胞中抽提出脂质脂质，在，在空气空气水界面上铺展成单分子层，水界面上铺展成单分子层，测得单分测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的两倍。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膜中脂质分子排列为连续两层连续两层资料资料3 33、对生物膜、对生物膜结构结构的探索的探索磷脂双分子层磷脂双分子层结论结论：猜想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。资料资料4 4：罗伯特森的实验罗伯特森的实验电子显
6、微镜是用电子束照电子显微镜是用电子束照射被检样品，由于电子与射被检样品，由于电子与不同物质发生碰撞而产生不同物质发生碰撞而产生不同散射度。因不同散射度。因蛋白质蛋白质电电子密度高，故显子密度高，故显暗带暗带，磷磷脂脂分子电子密度低则呈分子电子密度低则呈亮亮带带。超薄切片技术获得的细胞膜照片超薄切片技术获得的细胞膜照片生物膜是由生物膜是由“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”构成构成的的三层三层静态统一静态统一结构（三明治模型）结构（三明治模型）。4.4.对生物膜对生物膜架构架构的探索的探索脂质和蛋白质的脂质和蛋白质的排布排布方式（一）方式（一）假说假说： 三三明明治治模模型型1.蛋白质在膜中分布
7、的对称性蛋白质在膜中分布的对称性2.静态结构静态结构要点：要点：标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后后暴露断裂面暴露断裂面。蛋白质蛋白质( )在在磷脂双分子层中磷脂双分子层中。蛋白质在膜中的分布是（）的蛋白质在膜中的分布是（）的5.对生物膜对生物膜架构架构的探索的探索脂质和蛋白质的脂质和蛋白质的排布排布方式（二）方式（二）资料资料5.5.冰冻蚀刻电子显微法冰冻蚀刻电子显微法不对称不对称镶在镶在、嵌入嵌入、横跨横跨1、蛋白质与磷质排布与你先前、蛋白质与磷质排布与你先前的猜想是否一致？的猜想是否一致？2、三明治模型有何不足之处，、三明治模型有何不足之处，结合已
8、有知识找出证据说明。结合已有知识找出证据说明。分组讨论分组讨论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 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：蛋白质结论：蛋白质分子是可以运分子是可以运动的动的 ,说明细说明细胞膜具有一定胞膜具有一定的的流动性流动性时间时间时间时间：1970197019701970年年年年人物人物人物人物：费雷和埃迪登等：费雷和埃迪登等：费雷和埃迪登等：费雷和埃迪登等实验实验实验实验：将人和鼠的细胞膜：将人和鼠的细胞膜：将人和鼠的细胞膜：将人和鼠的细胞膜
9、蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质用不同用不同用不同用不同荧光染料标记后融合。荧光染料标记后融合。荧光染料标记后融合。荧光染料标记后融合。6.6.新技术带来新模型（一）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）新技术带来新模型（二）流动镶嵌模型基本内容的总结流动镶嵌模型基本内容的总结: :1 1 1 1、生物膜的组成成分：、生物膜的组成成分：、生物膜的组成成分：、生物膜的组成成分：2 2 2 2、生物膜的基本支架：、生物膜的基本支架：、生物膜的基本支
10、架：、生物膜的基本支架：3 3、蛋白质分子位置：、蛋白质分子位置：4 4 4 4、生物膜的结构特点：、生物膜的结构特点：、生物膜的结构特点：、生物膜的结构特点：主要由蛋白质和脂质组成主要由蛋白质和脂质组成主要由蛋白质和脂质组成主要由蛋白质和脂质组成磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部 朝朝朝朝向内侧）。向内侧）。向内侧）。向内侧）。蛋白质分子有的蛋白质分子有的蛋白质分子有的蛋白质分子有的镶嵌镶嵌镶嵌镶嵌在磷脂双分子层表面在磷脂双分子层表面在磷脂双分子层表面
11、在磷脂双分子层表面, , , ,有的部分有的部分有的部分有的部分或全部或全部或全部或全部嵌入嵌入嵌入嵌入磷脂双分子层中，有的磷脂双分子层中，有的磷脂双分子层中，有的磷脂双分子层中，有的贯穿贯穿贯穿贯穿整个磷脂双整个磷脂双整个磷脂双整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）流动性流动性流动性流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）细胞膜外表细胞膜外表细胞
12、膜外表细胞膜外表，有一层由细胞膜上的，有一层由细胞膜上的，有一层由细胞膜上的，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类蛋白质与糖类蛋白质与糖类蛋白质与糖类结结结结合形成的合形成的合形成的合形成的糖蛋白糖蛋白糖蛋白糖蛋白，叫做糖被。（与，叫做糖被。（与，叫做糖被。（与，叫做糖被。（与细胞识别、胞间细胞识别、胞间细胞识别、胞间细胞识别、胞间信息交流等有密切联系信息交流等有密切联系信息交流等有密切联系信息交流等有密切联系）5 5 5 5、糖被（位置、化学本质、作用）、糖被（位置、化学本质、作用）、糖被（位置、化学本质、作用）、糖被（位置、化学本质、作用）1 1、在生物膜模型的建立和完善过程中，你受到在生物膜模
13、型的建立和完善过程中，你受到哪些启示哪些启示? ?思考2 2、生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺？说说你的看、生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺？说说你的看法。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科学研究的
14、艰辛历程;2.告诉我们告诉我们建立模型建立模型的一般方法的一般方法;3.实验技术的进步推动科学发展实验技术的进步推动科学发展;4.结构与功能相适应；结构与功能相适应；5.科学理论是在不断修正中完善的。科学理论是在不断修正中完善的。时间和人物时间和人物历史事件历史事件历史结论历史结论 多种物质对膜通透性实验多种物质对膜通透性实验对红细胞膜化学分析对红细胞膜化学分析红细胞膜的脂质铺展成单红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面层分子的面积是原膜表面积的两倍积的两倍电镜下膜呈电镜下膜呈“暗暗亮亮暗暗”三层结构三层结构蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质人、鼠细胞融合实验。人、鼠细胞融合实验。新的观察
15、和实验证据的基础新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型。上，提出分子结构模型。膜是由膜是由脂质组成的脂质组成的膜中含脂质和膜中含脂质和蛋白质蛋白质脂质双层脂质双层结构结构膜具膜具流动流动性性流动镶嵌流动镶嵌模型模型19721972，桑格，桑格和尼克森和尼克森19701970年年19591959年，年，罗伯特森罗伯特森19251925年，年，两位荷兰两位荷兰科学家科学家2020世纪初世纪初1919世纪末世纪末欧文顿欧文顿列表总结：列表总结：生物膜结构的探究历程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: 磷脂双分子磷脂双分子层层蛋白
16、质分子蛋白质分子镶在磷脂双镶在磷脂双分子层表面分子层表面部分或全部嵌部分或全部嵌入磷脂双分子入磷脂双分子层中层中流动性流动性成分概念图小结概念图小结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反馈课堂反馈 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
