生物膜的流動鑲嵌模型課件

1、第4章 細胞的物質(zhì)輸入和輸出第2節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型1對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程The exploration of biofilm structure2流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容The basic contents of flow mosaic model目 錄CONTENTS課標(biāo)要求1、體會科學(xué)家建立生物膜模型的過程。2、簡述生物膜流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。素養(yǎng)要求1、生命觀念：嘗試制作生物膜模型，認可結(jié)構(gòu)決定功能。2、科學(xué)探究：體會有關(guān)膜結(jié)構(gòu)特點的實驗設(shè)計方法和原理。對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程The exploration of biofilm structure 不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細

2、胞膜資料一 19世紀末，歐文頓（E.Overton）用500多種物質(zhì)對植物細胞進行上萬次的通透性實驗.提出假說：膜是由脂質(zhì)組成的。（相似相溶原理）思考與討論:最初認識到生物膜是由脂質(zhì)組成的，是通過對實驗現(xiàn)象的推理分析還是通過膜成分的提取和鑒定？在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對膜的成分進行提取、分離和鑒定嗎？ 最初依據(jù)實驗現(xiàn)象和有關(guān)知識，經(jīng)過嚴謹?shù)耐评砗痛竽懙南胂?，提出設(shè)想，是一種常見的科學(xué)方法。假說還需要通過實驗觀察來證實。提出假說對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程The exploration of biofilm structure 科學(xué)家在實驗中發(fā)現(xiàn)：細胞膜不但會被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會被蛋白酶(

3、能專一地分解蛋白質(zhì)的物質(zhì))分解。思考與討論（P66）20世紀初，科學(xué)家第一次將膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來?；瘜W(xué)分析表明：膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)資料二提出假說：細胞膜可能還含有蛋白質(zhì)。它們在膜中如何排列的呢？對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程The exploration of biofilm structure資料三 1925年荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel用丙酮從人的紅細胞中抽提出脂質(zhì)，在空氣水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的兩倍。 兩層脂質(zhì)分子在膜中如何排列? 生物膜中的脂質(zhì)主要是哪一種？膜中脂質(zhì)分子排列為連續(xù)兩層對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程The explorat

4、ion of biofilm structure 1917年,美國科學(xué)家朗姆瓦指出：磷脂分子的頭部是親水的，尾部是疏水的。親水頭部疏水尾部磷脂分子結(jié)構(gòu)式磷脂分子模型磷脂分子示意圖想一想磷脂分子在空氣-水界面上會怎么樣鋪展？親水的“頭部”與水接觸，疏水的“尾巴”遠離水，朝向空氣的一面，在水空氣界面上鋪展成單分子層。資料四對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程The exploration of biofilm structure討論1：雙層磷脂分子是如何排布構(gòu)成生物膜結(jié)構(gòu)的呢？D E C A B對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程The exploration of biofilm structure討論1：雙層磷脂分子是如

5、何排布構(gòu)成生物膜結(jié)構(gòu)的呢？1、體內(nèi)細胞生活在液體環(huán)境中。2、細胞內(nèi)的細胞質(zhì)基質(zhì)主要成分也是水。即：細胞內(nèi)外都是液體環(huán)境！ C討論2：細胞膜中還有蛋白質(zhì)，那么蛋白質(zhì)又存在于什么位置呢？對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程The exploration of biofilm structure資料五 1959年羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗亮暗的三層結(jié)構(gòu)。提出假說：生物膜由“蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的電子密度高，在電鏡下顯暗色；磷脂分子的電子密度低，顯亮色。對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程The exploration of biofilm structure討論3：“三明治”結(jié)構(gòu)模型有什

6、么不足呢？ 把生物膜描述為靜態(tài)的剛性結(jié)構(gòu)，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾。如：無法解釋細胞的生長、吸水失水和變形蟲的變形運動。變形蟲吞噬草履蟲對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程The exploration of biofilm structure資料六 新技術(shù)手段不斷運用于生物膜研究（例如：冰凍蝕刻電子顯微法，將研究標(biāo)本用干冰等冰凍。后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面）?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)膜蛋白并不是全平鋪在脂質(zhì)表面。蛋白質(zhì)在膜中的分布是不對稱的蛋白質(zhì)鑲在、嵌入、貫穿在磷脂雙分子層中。(大部分蛋白質(zhì)是可以運動的）對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程The exploration of biofilm structure資料七197

7、0年費雷和埃迪登將人和鼠的細胞膜蛋白質(zhì)用不同熒光染料標(biāo)記后融合。結(jié)論：細胞膜具有一定的流動性人細胞鼠細胞熒光標(biāo)記膜蛋白誘導(dǎo)融合40分鐘后370C對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程The exploration of biofilm structure資料八1972年桑格和尼克森在繼承中創(chuàng)新提出流動鑲嵌模型，為大多數(shù)人所接受。對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程The exploration of biofilm structure時間和人物歷史事件歷史結(jié)論 多種物質(zhì)對膜通透性實驗對紅細胞膜化學(xué)分析紅細胞膜的脂質(zhì)鋪展成單層分子的面積是原膜表面積的兩倍電鏡下膜呈“暗亮暗”三層結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)人、鼠細胞融合實驗新的觀察和

8、實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出分子結(jié)構(gòu)模型膜是由脂質(zhì)組成的膜中含脂質(zhì)和蛋白質(zhì)脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)膜具一定的流動性流動鑲嵌模型1972年桑格和尼克森1970年費雷和埃迪登1959年羅伯特森1925年荷蘭科學(xué)家20世紀初19世紀末歐文頓總結(jié)：生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容The basic contents of flow mosaic model流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1.磷脂雙分子層組成生物膜的基本骨架；磷脂分子以疏水性尾部相對朝向膜的內(nèi)側(cè)，親水性頭部朝向膜的外側(cè)流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容The basic contents of flow mosaic model流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容2.蛋白質(zhì)有的鑲

9、在磷脂雙分子層的表面,有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中,有的貫穿整個磷脂雙分子層流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容The basic contents of flow mosaic model流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容3.磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)是可以運動的，體現(xiàn)了膜的流動性（結(jié)構(gòu)特點）流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容The basic contents of flow mosaic model4.在細胞膜的外表，有一層由細胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被有保護和潤滑作用、與細胞識別、胞間信息交流、免疫反應(yīng)、血型決定、細胞癌變等有密切聯(lián)系）。有些糖類與脂質(zhì)分子結(jié)合形成糖脂。流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容流動

10、鑲嵌模型的基本內(nèi)容The basic contents of flow mosaic model與生活中的聯(lián)系：癌癥21世紀的“第一殺手” 細胞膜的組分并不是不可變的，如細胞癌變過程中，細胞膜組分發(fā)生變化，糖蛋白含量下降，產(chǎn)生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物質(zhì)。學(xué)習(xí)小結(jié)Learning summary課堂鞏固Consolidation in class1.(2018榆林模擬)對生物膜結(jié)構(gòu)的探索經(jīng)歷了漫長的歷程，下列結(jié)論(假說)錯誤的是( ) A.脂溶性物質(zhì)更易通過細胞膜說明細胞膜是由脂質(zhì)組成的B.提取哺乳動物成熟紅細胞的脂質(zhì)鋪展成的單分子層的面積是紅細胞表面積的2倍，說明細胞膜中的脂質(zhì)分子排列為連續(xù)的兩層C.電鏡下細胞膜呈清晰的暗亮暗三層結(jié)構(gòu)，羅伯特森認為生物膜由脂質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)