人教版高中生物必修一分子与细胞第四章第二节生物膜的流动镶嵌模型教学课件 （共15张PPT）.ppt

第二节 生物膜的流动镶嵌模型 问题探究 一、对生物膜结构的探索历程 时间 科学家 科学实验 假说 19世纪末 欧文顿 用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜 膜是由脂质组成的 1925年 两位荷兰科学家 从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，面积是细胞膜的2倍 细胞膜中脂质为连续的两层 1959年 罗伯特森 在电镜下看到细胞膜由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成 生物膜为三层静态统一结构 1970年 弗雷和埃迪登 分别用绿色和红色荧光染料标记两种细胞的蛋白质，并将两细胞融合，发现荧光均匀 细胞膜具有流动性 1972年 桑格和尼克森 在新的观察和实验证据基础上 提出流动镶嵌模型 ● ● 不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质 细胞膜 20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。 思考与讨论 1、最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定？ 是通过对现象的推理分析得出的。 2、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？ 有必要。仅靠推理得出的结论不一定准确，还应通过科学实验进行检验和修正。 3、请运用相关的化学知识，解释为什么磷脂在空气-水界面上铺展成单分子层，而科学家如何从这一现象推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的。 因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。科学家因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。 暗—亮—暗三层结构 蛋白质—脂质—蛋白质 静态统一结构 科学家发现静态模型的细胞膜的结构和功能不能一致，无法解释变形虫的变形运动和细胞的生长 科学家发现膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面，有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中的。 思考与讨论 1、在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到怎样的作用？ 在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称；荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。 2、在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点是如何得到体现的？ 在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜结构的真相。例如，不同生物膜的功能是有差异的。在生命系统中，一般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，这显然与不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。还有，不同膜的厚度也不完全一样。由此促进学者们重新研究脂质和蛋白质相互作用的问题。一些学者使用了更加先进的技术，运用红外光谱等技术证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，脂双层中分布有蛋白质颗粒，这样又发展了生物膜模型。生物膜中存在不同种类的蛋白质，以及蛋白质在生物膜中的不同分布情况，恰能较好地解释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。 二、流动镶嵌模型的基本内容 流动镶嵌模型的基本内容： 1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。（其中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧） 2、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性） 3、磷脂分子是可以运动的，具有流动性。（其分子的运动有多种形式） 4、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。（也体现了膜的流动性） 5、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。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系） (白细胞吞噬病毒的过程) 膜脂分子的运动 1. 侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置（图4-15）。 2. 旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。 3. 摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。 4. 伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动。 5. 翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。是在翻转酶（flippase）的催化下完成。 6. 旋转异构：脂肪酸链围绕C-C键旋转，导致异构化运动。 膜脂分子的运动 侧向扩散 、旋转运动、摆动运动、 伸缩震荡、翻转运动、旋转异构 想象空间 发挥空间想象力，想象一个近似