1、1.1.生物膜的組成成分是什么生物膜的組成成分是什么? ? 2.2.生物膜中基本支架是什么生物膜中基本支架是什么? ?蛋白質分子以哪些蛋白質分子以哪些方式分布其中方式分布其中? ?3.3.生物膜的結構特點是什么生物膜的結構特點是什么? ?高中生物人教版必修一高中生物人教版必修一 第四章第四章 高一年級高一年級 第二節第二節 生物膜的流動鑲嵌模型生物膜的流動鑲嵌模型 平陰縣第一中學平陰縣第一中學 高文寶高文寶丁衛萍丁衛萍是誰是誰, ,隔開了原始海洋的動蕩隔開了原始海洋的動蕩, ,是誰是誰, ,為我日夜守邊防為我日夜守邊防, ,是誰是誰, ,為我傳信報安康。為我傳信報安康。沒有你沒有你, ,我我一

2、個小小的細胞一個小小的細胞會是何等模樣會是何等模樣? ? 19世紀末，歐文頓（世紀末，歐文頓（E.Overton）用植物細）用植物細胞研究細胞膜的通透性。他選取用胞研究細胞膜的通透性。他選取用500多種化學多種化學物質對植物細胞的通透性進行上萬次的研究，物質對植物細胞的通透性進行上萬次的研究，發現：脂溶性分子易透過細胞膜；而非脂溶性發現：脂溶性分子易透過細胞膜；而非脂溶性分子則難以通過分子則難以通過。 一、閱讀資料一、閱讀資料 分析結構成分分析結構成分資料資料1 1：脂質脂質提出假說提出假說膜是由膜是由 組成的組成的 20世紀初，科學家第一次將細胞膜從哺乳世紀初，科學家第一次將細胞膜從哺乳動物

3、的紅細胞中分離出來，發現動物的紅細胞中分離出來，發現細胞膜不但會細胞膜不但會被溶解脂質的物質溶解，也會被蛋白酶（能專被溶解脂質的物質溶解，也會被蛋白酶（能專一地分解蛋白質的物質）分解一地分解蛋白質的物質）分解。 得出結論得出結論: :膜的主要成分是膜的主要成分是 和和 . . 脂質脂質蛋白質蛋白質資料資料2 2：一、閱讀資料一、閱讀資料 分析結構成分分析結構成分磷脂分子磷脂分子 1925年，荷蘭科學家年，荷蘭科學家E.Gorter和和F.Grendel用丙酮分離出了哺乳動物的紅細胞膜中的脂質用丙酮分離出了哺乳動物的紅細胞膜中的脂質膽堿膽堿磷酸磷酸甘油甘油脂肪酸脂肪酸親水頭部親水頭部疏水尾部疏水

4、尾部在空氣在空氣水水 界面上鋪展成單分子層界面上鋪展成單分子層二、利用教具二、利用教具 建立結構模型建立結構模型資料資料3 3：測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍倍。 得出結論：得出結論：膜中脂質分子必然排列為膜中脂質分子必然排列為連續的兩層連續的兩層 1925年，荷蘭科學家年，荷蘭科學家E.Gorter和和F.Grendel用丙酮分離出了哺乳動物的紅細胞膜中的脂質用丙酮分離出了哺乳動物的紅細胞膜中的脂質在空氣在空氣水水 界面上鋪展成單分子層界面上鋪展成單分子層二、利用教具二、利用教具 建立結構模型建立結構模型資料資料3 3：.資料資料4 ：19591

5、959年羅伯特森實驗年羅伯特森實驗在電子顯微鏡下看到了細胞在電子顯微鏡下看到了細胞膜清晰的暗膜清晰的暗- -亮亮- -暗三層結構暗三層結構二、利用教具二、利用教具 建立結構模型建立結構模型生物膜是生物膜是靜態靜態的統一結構的統一結構提出模型：提出模型：所有所有生物膜都是生物膜都是“蛋白質蛋白質脂質脂質蛋白蛋白質質”構成的三層結構，構成的三層結構，資料資料4：1959年羅伯特森實驗年羅伯特森實驗二、利用教具二、利用教具 建立結構模型建立結構模型.“蛋白質蛋白質脂質脂質蛋白質蛋白質”三明治模型三明治模型觀察發現：觀察發現：蛋白質不是全部蛋白質不是全部鑲在鑲在脂質表面脂質表面 資料資料5：20世紀世

6、紀60年代年代冰凍蝕刻、電子掃描顯微法冰凍蝕刻、電子掃描顯微法有些蛋白質有些蛋白質嵌入嵌入或者或者貫穿貫穿雙分子層雙分子層二、利用教具二、利用教具 建立結構模型建立結構模型小鼠肝細胞膜冰凍蝕刻的電鏡照片小鼠肝細胞膜冰凍蝕刻的電鏡照片技術簡介技術簡介標本用干冰等冰標本用干冰等冰凍后用冷刀斷開，凍后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂升溫后暴露斷裂面面冰凍蝕刻電鏡技術觀察的蛋白質分布模型冰凍蝕刻電鏡技術觀察的蛋白質分布模型人細胞人細胞鼠細胞鼠細胞熒光標記熒光標記 蛋白質蛋白質4040分鐘后分鐘后370C細胞細胞融合融合雜交細胞雜交細胞三、學習技術三、學習技術 體驗結構特點體驗結構特點資料資料6 6：人：人-

7、 -鼠細胞融合實驗鼠細胞融合實驗19701970年年 弗雷和埃迪登弗雷和埃迪登熒光染料標記（蛋白質）技術熒光染料標記（蛋白質）技術資料資料6 6：人：人- -鼠細胞融合實驗鼠細胞融合實驗19701970年年 弗雷和埃迪登弗雷和埃迪登( Frye ( Frye 和和 Edidin )Edidin )熒光染料標記技術熒光染料標記技術三、學習技術三、學習技術 體驗結構特點體驗結構特點 生物膜的探索歷程生物膜的探索歷程 1。19世紀末世紀末 歐文頓歐文頓 脂溶性物質更容易通過細胞膜脂溶性物質更容易通過細胞膜 結論：膜是由脂質組成的結論：膜是由脂質組成的 2。20世紀初世紀初 分離哺乳動物紅細胞的膜分離

8、哺乳動物紅細胞的膜 結論：膜是由脂質和蛋白質構成結論：膜是由脂質和蛋白質構成 3。1925年年 兩位荷蘭科學家兩位荷蘭科學家 磷脂單分子層面積膜磷脂單分子層面積膜 面積面積2倍倍 結論：脂質分子必然排列為連續的兩層結論：脂質分子必然排列為連續的兩層 4。1959年年 羅伯特森羅伯特森 電子顯微觀察電子顯微觀察 結論：蛋白質結論：蛋白質脂質脂質蛋白質靜態統一結構蛋白質靜態統一結構 5。1970 人鼠細胞融合實驗人鼠細胞融合實驗 結論：細胞膜具有流動性結論：細胞膜具有流動性構成特點結構分布主要成分生物膜資料資料7：1972年桑格和尼克森年桑格和尼克森 創新提出創新提出流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型磷磷脂

9、脂蛋蛋白白質質流動性流動性貫貫穿穿鑲鑲在在嵌嵌入入基本基本支架支架四、歸納創新四、歸納創新 掌握流動鑲嵌模型掌握流動鑲嵌模型四、歸納創新四、歸納創新 掌握流動鑲嵌模型掌握流動鑲嵌模型思考：思考：流動鑲嵌模型是不是已經完美無缺？流動鑲嵌模型是不是已經完美無缺？糖被糖被：在細胞膜的在細胞膜的 ，由細胞膜上的，由細胞膜上的 與與 結合形成的糖蛋白，具有保護與潤滑、結合形成的糖蛋白，具有保護與潤滑、參與參與 等作用。等作用。 外表外表蛋白質蛋白質糖類糖類細胞表面的識別細胞表面的識別20032003年度諾貝爾化學獎授予兩名研究膜蛋白的美年度諾貝爾化學獎授予兩名研究膜蛋白的美國科學家，這是自國科學家，這是

10、自19911991年來諾貝爾獎第三次頒發年來諾貝爾獎第三次頒發給與細胞膜蛋白質有關的研究成果。給與細胞膜蛋白質有關的研究成果。皮特皮特阿格雷阿格雷羅德里克羅德里克麥金農麥金農2011年年10月月3日，諾貝爾生理學或醫學獎授予美國日，諾貝爾生理學或醫學獎授予美國科學家布魯斯科學家布魯斯博伊特勒、法國籍科學家朱爾斯博伊特勒、法國籍科學家朱爾斯霍霍夫曼，以表彰他們發現了細胞膜上參與免疫的關鍵夫曼，以表彰他們發現了細胞膜上參與免疫的關鍵“受體蛋白質受體蛋白質”。 布魯斯布魯斯博伊特勒博伊特勒 朱爾斯朱爾斯霍夫曼霍夫曼小結：概念圖基本支架基本支架具有流動性具有流動性有的橫跨整個磷有的橫跨整個磷脂雙分子層

11、脂雙分子層生物膜生物膜大多數可以運動大多數可以運動生物膜具有結構特性生物膜具有結構特性: 磷脂雙分子層磷脂雙分子層蛋白質分子蛋白質分子部分鑲在磷脂部分鑲在磷脂雙分子層表面雙分子層表面部分或全部嵌入部分或全部嵌入磷脂雙分子層中磷脂雙分子層中流動性流動性成分成分 學習感悟：學習感悟：縱觀該模型的發現發展史，哪些因素推動了生物縱觀該模型的發現發展史，哪些因素推動了生物 膜流動鑲嵌模型這一發現的不斷發展和深入？膜流動鑲嵌模型這一發現的不斷發展和深入？科技發展帶來的更先進的實驗技術科技發展帶來的更先進的實驗技術嚴謹的科學研究方法嚴謹的科學研究方法正確的研究指導思想正確的研究指導思想生物學現象生物學現象提

12、出問題提出問題實驗驗證實驗驗證做出假設做出假設修正補充修正補充提出新學說提出新學說結構與功能相適應結構與功能相適應堅持不懈、前赴后繼的研究精神堅持不懈、前赴后繼的研究精神 新的理論新的理論 1 1細胞膜經脂質溶劑和蛋白酶處理后細胞膜經脂質溶劑和蛋白酶處理后溶解，由此推斷，細胞膜的化學成分主溶解，由此推斷，細胞膜的化學成分主要是要是 A A水水 B B脂質和蛋白質脂質和蛋白質 C C多糖多糖 D D核酸核酸2 2使磷脂特別適于形成細胞膜的原因使磷脂特別適于形成細胞膜的原因是是 A A磷脂是疏水性的磷脂是疏水性的 B B磷脂是親水性的磷脂是親水性的 C C磷脂能迅速吸水磷脂能迅速吸水 D D磷脂既

13、是疏水性的又是親水性的磷脂既是疏水性的又是親水性的3.3.細胞膜脂質雙分子層中，蛋白質分子細胞膜脂質雙分子層中，蛋白質分子分布在分布在 A A僅在內表面僅在內表面 B B僅在兩層之間僅在兩層之間 C C僅在內表面與外表面僅在內表面與外表面 D D兩層之間、內表面與外表面都有兩層之間、內表面與外表面都有 4 4生物膜的流動鑲嵌模型認為生物膜是：生物膜的流動鑲嵌模型認為生物膜是： 以磷脂雙分子層為基本支架以磷脂雙分子層為基本支架 蛋白質蛋白質- -脂質脂質- -蛋白質的三層結構蛋白質的三層結構 靜止的靜止的 流動的流動的 A A B B C C D D 5 5若將細胞膜的磷脂提取后放入盛有水若將細

14、胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，靜置鋪展后，分布模式應是的容器中，靜置鋪展后，分布模式應是 6.6.白細胞能夠吞噬細菌、變形蟲能做變白細胞能夠吞噬細菌、變形蟲能做變形運動，其原理是形運動，其原理是 A A細胞膜的選擇透過性細胞膜的選擇透過性 B B細胞膜的流動性細胞膜的流動性 C C細胞的自我保護作用細胞的自我保護作用 D D細胞膜的識別作用細胞膜的識別作用填空題填空題右圖是生物膜的結構模型右圖是生物膜的結構模型示意圖示意圖，請回答：，請回答：（1 1）圖中）圖中a a代表的是代表的是 ，構成了生物膜，構成了生物膜 的的 。（2 2）圖中）圖中b b代表的是代表的是 ，有些，有些b b 在在a a的表面，的表面， 有些部分或有些部分或 嵌入嵌入a