1、1对生物膜结构的探索历程The exploration of biofilm structure2流动镶嵌模型的基本内容The basic contents of flow mosaic model目 录CONTENTS课标要求1、体会科学家建立生物膜模型的过程。2、简述生物膜流动镶嵌模型的基本内容。素养要求1、生命观念：尝试制作生物膜模型，认可结构决定功能。2、科学探究：体会有关膜结构特点的实验设计方法和原理。对生物膜结构的探索历程The exploration of biofilm structure不溶于脂不溶于脂质的物质质的物质溶于脂质溶于脂质的物质的物质细胞膜细胞膜资料一资料一 19
2、世纪末，欧文顿（E.Overton）用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验.膜是由脂质组成的。（相似相溶原理）膜是由脂质组成的。（相似相溶原理）思考与讨论思考与讨论:最初认识到生物膜是最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通由脂质组成的，是通过对实验现象的推理过对实验现象的推理分析还是通过膜成分分析还是通过膜成分的提取和鉴定？的提取和鉴定？在推理分析得出结论在推理分析得出结论后，还有必要对膜的后，还有必要对膜的成分进行提取、分离成分进行提取、分离和鉴定吗？和鉴定吗？最初最初依据实验现依据实验现象象和有关知识，经过和有关知识，经过严谨的严谨的推理推理和大胆的和大胆的想像，提出设想，是想像，
3、提出设想，是一种常见的科学方法。一种常见的科学方法。假说假说还需要通过实验还需要通过实验观察来证实观察来证实。提出假说提出假说对生物膜结构的探索历程The exploration of biofilm structure 科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。思考与讨论（思考与讨论（P66P66）2020世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。化学分析表明：膜的主要成分是脂质和蛋白质化学分析表明：膜的主要成分是脂质和蛋白质资料二资料二提出假说：提出假说：细胞膜可能还
4、含有蛋白质。细胞膜可能还含有蛋白质。它们在膜中如它们在膜中如何排列的呢？何排列的呢？对生物膜结构的探索历程The exploration of biofilm structure资料三资料三 1925年荷兰科学家Gorter和Grendel用丙酮从人的红细胞中抽提出脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的两倍。两层脂质分子在两层脂质分子在膜中如何排列膜中如何排列?生物膜中的脂质主要是哪一种？生物膜中的脂质主要是哪一种？膜中脂质分子排列为连续两层膜中脂质分子排列为连续两层对生物膜结构的探索历程The exploration of biofilm structure
5、 1917年,美国科学家朗姆瓦指出：磷脂分子的头部是亲水的，尾部是疏水的。亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部磷脂分子结构式磷脂分子结构式磷脂分子模型磷脂分子模型磷脂分子示意图磷脂分子示意图想一想想一想磷脂分子在空气磷脂分子在空气-水界面上水界面上会怎么样铺展？会怎么样铺展？亲水的亲水的“头部头部”与水接触，疏水与水接触，疏水的的“尾巴尾巴”远离水，朝向空气的远离水，朝向空气的一面，在水空气界面上铺展成单一面，在水空气界面上铺展成单分子层分子层。资料四资料四对生物膜结构的探索历程The exploration of biofilm structure讨论讨论1 1：双层磷脂分子是如何排布构成生物膜
6、结构的呢？：双层磷脂分子是如何排布构成生物膜结构的呢？D E C A B对生物膜结构的探索历程The exploration of biofilm structure讨论讨论1 1：双层磷脂分子是如何排布构成生物膜结构的呢？：双层磷脂分子是如何排布构成生物膜结构的呢？1 1、体内细胞生活在液体环境中。体内细胞生活在液体环境中。2 2、细胞内的细胞质基质主要成分也是水。细胞内的细胞质基质主要成分也是水。即：即：细胞内外都是液体环境！细胞内外都是液体环境！C讨论讨论2 2：细胞膜中还有蛋白质，那么蛋白质又存在于什么位置呢？细胞膜中还有蛋白质，那么蛋白质又存在于什么位置呢？对生物膜结构的探索历程Th
7、e exploration of biofilm structure资料五资料五 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。提出假说：提出假说：生物膜由生物膜由“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”三层结构构成的静态统一结构三层结构构成的静态统一结构蛋白质蛋白质的电子密度高，在电镜下显暗色暗色；磷脂磷脂分子的电子密度低，显亮色亮色。对生物膜结构的探索历程The exploration of biofilm structure讨论讨论3 3：“三明治三明治”结构模型有什么不足结构模型有什么不足呢？呢？把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。把生物膜描述为静态
8、的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。如：无法解释如：无法解释细胞的生长、吸水失水细胞的生长、吸水失水和变形虫的和变形虫的变形运动。变形运动。变形虫吞噬草履虫变形虫吞噬草履虫对生物膜结构的探索历程The exploration of biofilm structure资料资料六六 新技术手段不断运用于生物膜研究（例如：冰冻蚀刻电子显微法，将研究标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面）。科学家发现膜蛋白并不是全平铺在脂质表面。蛋白质在膜中的蛋白质在膜中的分布是分布是不对称不对称的的蛋白质蛋白质镶在、嵌入、贯穿镶在、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中。在磷脂双分子层中。(大部分蛋白质是可以运
9、动的）大部分蛋白质是可以运动的）对生物膜结构的探索历程The exploration of biofilm structure资料七资料七1970年费雷和埃迪登将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合。结论：细胞膜具有一定的流动性结论：细胞膜具有一定的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对生物膜结构的探索历程The exploration of biofilm structure资料八资料八1972年桑格和尼克森在继承中创新提出流动镶嵌模型，为大多数人所接受。对生物膜结构的探索历程The exploration of biofilm structure时
10、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层分子的红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面积的两倍面积是原膜表面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上，新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型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一定的膜具一定的流动性流动性流动镶嵌流动镶嵌模型模型1972
11、1972年年桑格和尼克森桑格和尼克森19701970年年费雷和埃迪登费雷和埃迪登19591959年年罗伯特森罗伯特森19251925年年荷兰科学家荷兰科学家2020世纪初世纪初1919世纪末世纪末欧文顿欧文顿总结：生物膜结构的探究历程总结：生物膜结构的探究历程流动镶嵌模型的基本内容The basic contents of flow mosaic model流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容1.磷脂双分子层组成生物膜的基本骨架；磷脂分子以疏水性尾部相对朝向膜的内侧，亲水性头部朝向膜的外侧流动镶嵌模型的基本内容The basic contents of flow mosaic mode
12、l流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容2.蛋白质有的镶在磷脂双分子层的表面,有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中,有的贯穿整个磷脂双分子层流动镶嵌模型的基本内容The basic contents of flow mosaic model流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容3.磷脂分子和大多数蛋白质是可以运动的，体现了膜的流动性（结构特点）（结构特点）流动镶嵌模型的基本内容The basic contents of flow mosaic model4.在细胞膜的外表，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。（糖被有保护和润滑作用、与细胞识别、胞间信息交流、免疫反
13、应、血型决定、细胞癌变等有密切联系）。有些糖类与脂质分子结合形成糖脂。流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容The basic contents of flow mosaic model与生活中的联系：与生活中的联系：癌症癌症2121世纪的世纪的“第一杀手第一杀手”细胞膜的组分细胞膜的组分并不是不可变并不是不可变的，如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生的，如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，变化，糖蛋白含量下降糖蛋白含量下降，产生，产生甲胎蛋白甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原癌胚抗原(CEA)等物质。等物质。学习小结Learning summary课堂巩固Consolid
14、ation in class1.(2018榆林模拟)对生物膜结构的探索经历了漫长的历程，下列结论(假说)错误的是()A.脂溶性物质更易通过细胞膜说明细胞膜是由脂质组成的B.提取哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层的面积是红细胞表面积的2倍，说明细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层C.电镜下细胞膜呈清晰的暗亮暗三层结构，罗伯特森认为生物膜由脂质蛋白质脂质三层结构构成D.人鼠细胞融合实验证明细胞膜具有流动性C C课堂巩固Consolidation in class2.(2018厦门一中期末)如图是生物膜的结构模型示意图。下列相关叙述不正确的是()A.与细胞的识别、保护、润滑有关B.的种类和数目与生物膜的选择透过性有关C.和共同构成生物膜的基本支架D.和可以运动使生物膜具有流动性C C
