第第2 2节节 生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型连云港赣马高级中学连云港赣马高级中学 授课人：王淑芳授课人：王淑芳教学目标教学目标教学重点教学重点1.通过分析科学家建立生物膜模型的过程，尝试提出问题，通过分析科学家建立生物膜模型的过程，尝试提出问题， 作出假设，理解假设的提出要有实验和观察的依据，需要作出假设，理解假设的提出要有实验和观察的依据，需要 严谨的推理和大胆的想象。严谨的推理和大胆的想象。2.说出细胞膜的成分为脂质和蛋白质，举例说明细胞膜具有说出细胞膜的成分为脂质和蛋白质，举例说明细胞膜具有 流动性的特点。流动性的特点。3.简述生物膜的流动镶嵌模型的内容，理解生物膜的结构特简述生物膜的流动镶嵌模型的内容，理解生物膜的结构特 点具有一定的流动性点具有一定的流动性简述生物膜的流动镶嵌模型的内容，理解生物膜的结构特简述生物膜的流动镶嵌模型的内容，理解生物膜的结构特点具有一定的流动性点具有一定的流动性根据细胞膜的特性，分析以下三种材料，根据细胞膜的特性，分析以下三种材料，哪种更适合做细胞膜？为什么？哪种更适合做细胞膜？为什么？塑料袋、普通布、弹力布塑料袋、普通布、弹力布一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程19世纪末，欧文顿用世纪末，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，行上万次实验，发现问题：发现问题：细胞膜对不同物质的通透性不同。细胞膜对不同物质的通透性不同。非脂溶性物质非脂溶性物质脂溶性物质脂溶性物质提出假说：提出假说：提出假说：提出假说：膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的。试验一试验一 2.2.2.2.在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行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？提取、分离和鉴定吗？提取、分离和鉴定吗？提取、分离和鉴定吗？ 有必要，通过鉴定能更准确地说明问题有必要，通过鉴定能更准确地说明问题有必要，通过鉴定能更准确地说明问题有必要，通过鉴定能更准确地说明问题 3.3.3.3.那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离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？和鉴定呢？和鉴定呢？和鉴定呢？当时的技术不能实现当时的技术不能实现当时的技术不能实现当时的技术不能实现1.1.1.1.最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。20世纪初，科学家第一次从世纪初，科学家第一次从哺乳动物的红细胞中分离出来。哺乳动物的红细胞中分离出来。化学分析表明：膜的成分主要是脂质和蛋白质。化学分析表明：膜的成分主要是脂质和蛋白质。试验二试验二实验三实验三实验三实验三19251925荷兰科学家年用丙酮荷兰科学家年用丙酮荷兰科学家年用丙酮荷兰科学家年用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气从人的红细胞中提取脂质，在空气从人的红细胞中提取脂质，在空气从人的红细胞中提取脂质，在空气水界面上水界面上水界面上水界面上铺成单层分子。铺成单层分子。铺成单层分子。铺成单层分子。提出假说提出假说提出假说提出假说：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续是的两层细胞膜中的脂质分子必然排列为连续是的两层细胞膜中的脂质分子必然排列为连续是的两层细胞膜中的脂质分子必然排列为连续是的两层水空气空气细胞膜中的蛋白质是怎样分布的呢？细胞膜中的蛋白质是怎样分布的呢？发现展开层后的脂单层面积是红细胞的表面积的发现展开层后的脂单层面积是红细胞的表面积的发现展开层后的脂单层面积是红细胞的表面积的发现展开层后的脂单层面积是红细胞的表面积的2 2倍倍倍倍试验四试验四19591959年罗伯特森年罗伯特森年罗伯特森年罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的在电镜下看到细胞膜清晰的在电镜下看到细胞膜清晰的在电镜下看到细胞膜清晰的暗暗暗暗亮亮亮亮暗暗暗暗的三层结构的三层结构的三层结构的三层结构。“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”三明治模三明治模型型提出假说：提出假说：提出假说：提出假说：生物膜是由生物膜是由生物膜是由生物膜是由“ “蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质脂脂脂脂 质质质质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质” ”的三层结构的三层结构的三层结构的三层结构构成的静态统一结构构成的静态统一结构构成的静态统一结构构成的静态统一结构上述试验与前面试验在技术上有什么先进之处？上述试验与前面试验在技术上有什么先进之处？上述试验与前面试验在技术上有什么先进之处？上述试验与前面试验在技术上有什么先进之处？三明治结构模型有什么不足？三明治结构模型有什么不足？三明治结构模型有什么不足？三明治结构模型有什么不足？实验五实验五实验五实验五19701970年科学家费雷和埃迪登等将人和鼠的细胞表面膜蛋白年科学家费雷和埃迪登等将人和鼠的细胞表面膜蛋白年科学家费雷和埃迪登等将人和鼠的细胞表面膜蛋白年科学家费雷和埃迪登等将人和鼠的细胞表面膜蛋白分别用不同的荧光标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的分别用不同的荧光标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的分别用不同的荧光标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的分别用不同的荧光标记后，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，放置一段时间后发一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布现两种荧光抗体均匀分布现两种荧光抗体均匀分布现两种荧光抗体均匀分布提出假说提出假说提出假说提出假说：细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性举例说明细胞膜具有流动性举例说明细胞膜具有流动性植物细胞的质壁植物细胞的质壁分离分离动物细胞吸水膨胀和失水动物细胞吸水膨胀和失水皱缩皱缩白细胞吞噬病菌的白细胞吞噬病菌的过程过程 1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验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。随着科学技术的发展，随着科学技术的发展，是否又提出新的观点呢？是否又提出新的观点呢？二、流动镶嵌模型的基本内容：二、流动镶嵌模型的基本内容：1、膜的组成成分：、膜的组成成分： 主要是磷脂和蛋白质，还有少量的糖类主要是磷脂和蛋白质，还有少量的糖类2、膜的基本支架、膜的基本支架: 磷脂双分子层磷脂双分子层.（其中磷脂分子（其中磷脂分子 的亲水性的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）3、蛋白质分子的位置、蛋白质分子的位置: 蛋白质分子有的蛋白质分子有的镶嵌镶嵌在磷脂双分子层表面在磷脂双分子层表面,有的部分或全部有的部分或全部嵌入嵌入磷脂双分子层中，有磷脂双分子层中，有的的横跨横跨整个磷脂双分子层。（体现了膜结整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）构内外的不对称性） 4、生物膜的结构特点生物膜的结构特点: :流动性流动性.( .(磷脂分子是可以运动的，具有磷脂分子是可以运动的，具有流动性流动性; ;大大多数的蛋白质分子也是可以运动的多数的蛋白质分子也是可以运动的, ,也体现了流动也体现了流动性。性。) )5 5、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）1.1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。2.2.2.2.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术的进步所起到怎样的作用？术的进步所起到怎样的作用？术的进步所起到怎样的作用？术的进步所起到怎样的作用？ 实验技术的进步起到了关键性的推动作用。实验技术的进步起到了关键性的推动作用。实验技术的进步起到了关键性的推动作用。实验技术的进步起到了关键性的推动作用。思考思考3.3.分析生物膜模型的建立过程分析生物膜模型的建立过程,你受到什么启示你受到什么启示?对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程1919世世世世纪纪纪纪末末末末，欧欧欧欧文文文文顿顿顿顿的的的的实实实实验验验验和和和和推推推推论论论论：膜膜膜膜是是是是由由由由 组组组组成成成成的；的；的；的；2020世世世世纪纪纪纪初初初初，科科科科学学学学家家家家的的的的化化化化学学学学分分分分析析析析结结结结果果果果，指指指指出出出出膜膜膜膜主主主主要要要要由由由由组成；组成；组成；组成；19591959年年年年罗罗罗罗伯伯伯伯特特特特森森森森提提提提出出出出的的的的“ “三三三三明明明明治治治治” ”结结结结构构构构模模模模型型型型：所所所所有生物膜都由有生物膜都由有生物膜都由有生物膜都由 三层结构；三层结构；三层结构；三层结构；19701970年年年年，荧荧荧荧光光光光标标标标记记记记小小小小鼠鼠鼠鼠细细细细胞胞胞胞和和和和人人人人细细细细胞胞胞胞融融融融合合合合实实实实验验验验，指出细胞膜具有指出细胞膜具有指出细胞膜具有指出细胞膜具有 ；19721972年年年年 ， 桑桑桑桑 格格格格 和和和和 提提提提 出出出出 了了了了 。 脂质脂质脂质脂质脂质和脂质和脂质和脂质和 蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质脂质蛋白质蛋白质脂质蛋白质蛋白质脂质蛋白质蛋白质脂质蛋白质流动性流动性流动性流动性尼克森尼克森尼克森尼克森流动镶嵌模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型小结小结1. 动物细胞有丝分裂过程中，细胞膜中央凹陷，最终缢裂形成动物细胞有丝分裂过程中，细胞膜中央凹陷，最终缢裂形成2个子细胞，个子细胞，与这一现象有关的细胞学基础是与这一现象有关的细胞学基础是 ( )A细胞核具有排斥性细胞核具有排斥性 B.细胞质具有流动性细胞质具有流动性C细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性 D细胞具有周期性细胞具有周期性2维生素维生素D能较水溶性维生素优先通过细胞膜，这是因为能较水溶性维生素优先通过细胞膜，这是因为 ( )3细胞膜常常被脂质溶剂和蛋白酶处理后溶解，由此可以推断细胞膜的化学成分主要是细胞膜常常被脂质溶剂和蛋白酶处理后溶解，由此可以推断细胞膜的化学成分主要是 磷脂磷脂 蛋白质蛋白质 多糖多糖 核酸核酸 ( ) 随堂练习随堂练习A细胞膜以磷脂双分子层作基本支架细胞膜以磷脂双分子层作基本支架B.磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质C细胞膜的结构特点是具有一定的流动性细胞膜的结构特点是具有一定的流动性D细胞膜是选择透过性膜细胞膜是选择透过性膜A B、 C DCA C4 4用不同用不同荧荧光染料光染料标记标记的抗体，分的抗体，分别别与小鼠与小鼠细细胞和人胞和人细细胞的胞的细细胞膜上的一种抗原胞膜上的一种抗原结结合，合，两两类细类细胞胞则则分分别产别产生生绿绿色色荧荧光和光和红红色色荧荧光。将两光。将两类细类细胞融合成一个胞融合成一个细细胞胞时时，其一半呈，其一半呈绿绿色，色，一半呈一半呈红红色。在色。在37370 0C C下保温下保温40 min40 min后，后，细细胞上两种胞上两种荧荧光点呈均匀分布光点呈均匀分布( (如如图图所示所示) )，试问试问：(1)(1)人和鼠人和鼠细细胞膜表面的抗原属于构成膜胞膜表面的抗原属于构成膜结结构的起受体作用的构的起受体作用的 。为为使人、鼠使人、鼠细细胞膜胞膜融合在一起，必融合在一起，必须须除去除去细细胞膜表面起胞膜表面起 作用的糖蛋白。作用的糖蛋白。(2)(2)融合融合细细胞表面的两胞表面的两类荧类荧光染料分布的光染料分布的动态变动态变化，可以化，可以证实证实关于关于细细胞膜胞膜结结构构“模型模型”的的 观观点是成立的。点是成立的。(3)(3)融合融合细细胞表面的两胞表面的两类荧类荧光染料最光染料最终终均匀分布，原因是均匀分布，原因是 ，这这表明膜的表明膜的结结构具有构具有 。(4)(4)细细胞融合胞融合实验实验若在若在2020条件下条件下进进行，行，则则两种表面抗原平均分布的两种表面抗原平均分布的时间时间大大延大大延长长，这说这说明明 。若在。若在1 10 0C C条件下，两种表面抗原条件下，两种表面抗原便便难难以平均地分布，以平均地分布，这这又又说说明明 。糖蛋白糖蛋白免疫免疫(或识别或识别) 膜物质分子能够运动膜物质分子能够运动 构成膜结构的磷脂分子和蛋白质分构成膜结构的磷脂分子和蛋白质分子都是运动的子都是运动的 一定的流动性一定的流动性 膜上蛋白质分子运动的速度随温度的降低而减膜上蛋白质分子运动的速度随温度的降低而减 慢慢环境温度很低环境温度很低(接近接近O)时，蛋白质分子运动速度也接近零时，蛋白质分子运动速度也接近零 植物细胞的植物细胞的质壁分离及质壁分离及复原复原等渗状态等渗状态等渗状态等渗状态正常形态的红细胞正常形态的红细胞吸水后胀破的红细胞吸水后胀破的红细胞实验原理：实验原理：哺乳动物成熟的红细哺乳动物成熟的红细胞吸水胀破胞吸水胀破