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 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）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: : : : 科学家在实验中发现：科学家在实验中发现：细胞膜细胞膜不不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶蛋白酶( (能专一地分解蛋白质的物质能专一地分解蛋白质的物质) )分解。分解。 根据实验现象根据实验现象, ,你对膜化学成分在你对膜化学成分在种类上认识是否还有新的结论种类上认识是否还有新的结论? ? 问题探讨问题探讨：得出结论：得出结论：生物膜中可能还含有蛋白质生物膜中可能还含有蛋白质2 2、对生物膜、对生物膜成分成分的探索的探索蛋白质蛋白质资料资料2 2脂质分子与蛋白质在膜中如何排列磷脂分子磷脂分子1、单层磷脂分子、单层磷脂分子:在空气在空气-水界面上；水界面上； 完全浸没在水中。完全浸没在水中。合作探究合作探究根据磷脂分子的结构特点，利用模型摆出磷根据磷脂分子的结构特点，利用模型摆出磷脂分子的排布并绘图脂分子的排布并绘图:2、结合人体组织细胞、结合人体组织细胞内、外环境（如右图），内、外环境（如右图），预测细胞膜中磷脂的排预测细胞膜中磷脂的排列方式。列方式。 空气空气 水水水溶液环境 (内)水溶液环境(外)连连续续两两层层排排列列 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：资料资料4 4：罗伯特森的实验罗伯特森的实验电子显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”构成的构成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v1、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？v2、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运动变形虫的运动时间时间时间时间：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：将人和鼠的细胞膜蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质用不同荧光染料标记后融合。用不同荧光染料标记后融合。用不同荧光染料标记后融合。用不同荧光染料标记后融合。结论：细胞膜具有一定的结论：细胞膜具有一定的流动性流动性人细胞人细胞鼠细胞鼠细胞荧光标记 膜蛋白诱导融合40分钟后370C资料资料6 6：人：人- -鼠细胞融合实验鼠细胞融合实验6.6.新技术带来新模型（一）新技术带来新模型（一）7.新技术带来新模型（二）新技术带来新模型（二）资料资料7 7：时间：时间：1972年年人物：人物：桑格和尼克森桑格和尼克森假说：假说：流动镶嵌模型流动镶嵌模型 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 1、生生物物膜膜的的主主要要成成分分是是磷磷脂脂和和蛋蛋白白质质2 2、磷磷脂脂双双分分子子层层构构成成膜膜的的基基本本支支架架。3 3、蛋蛋白白质质分分子子有有的的镶镶在在磷磷脂脂双双分分子子层层表表面面，有有的的部部分分或或全全部部嵌嵌入入磷磷脂脂双双分分子子层层中中，有有的的横横跨跨整整个个磷磷脂脂双双分分子子层层。4 4、磷磷脂脂分分子子和和蛋蛋白白质质分分子子都都不不是是静静止止不不动动的的, ,而是具有一定的而是具有一定的流动性流动性。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、生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺？说说你的看法。你的看法。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。 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概念图小结概念图小结生物膜生物膜结构特点结构特点功能特点功能特点结构组成结构组成结构探究历程结构探究历程决定决定 流动性流动性选择透过性选择透过性磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子1.1.据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素维生素D D等物质较容易优先通过细胞膜，等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（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细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架分子层为基本骨架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2.2.下列哪种膜结构能通过生物大分子（）下列哪种膜结构能通过生物大分子（）A A 细胞膜细胞膜 B B 核膜核膜 C C 线粒体膜线粒体膜 D D 叶绿体膜叶绿体膜3.在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物分别标记两在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物分别标记两种抗体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上种抗体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上（如下图）。实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细（如下图）。实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细胞的表面抗原胞的表面抗原“泾渭分明泾渭分明”，各自只分布于各自的细胞表面；，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面但在融合之后，两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面了。请分析回答下面的问题。了。请分析回答下面的问题。细胞融合的实验表明了组成细胞膜的细胞融合的实验表明了组成细胞膜的_分子是可分子是可以运动的，由此也证明了细胞膜具有以运动的，由此也证明了细胞膜具有_的特点。的特点。 蛋白质蛋白质 流动性流动性 蛋白质蛋白质 流动性流动性 1 1、生物膜中除了含有磷脂和蛋白质分、生物膜中除了含有磷脂和蛋白质分子外，还有其它物质吗？请你课后搜索子外，还有其它物质吗？请你课后搜索这方面的信息。这方面的信息。2 2、尝试用身边的材料制作生物膜模型。、尝试用身边的材料制作生物膜模型。 作业：作业：P69 P69 第一题第一题课外探究与制作课外探究与制作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细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜