生物膜的流動鑲嵌模型公開課

膜的研究是當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的重要課題之一。---------引自汪堃仁院士等主編的《細(xì)胞生物學(xué)》

課前生命系統(tǒng)的邊界---薄控制物質(zhì)的進(jìn)出---選擇透過性

具有一定的彈性---伸縮性彈力布普通布塑料袋問題探究選擇依據(jù):用哪種材料作細(xì)胞膜更適于表達(dá)細(xì)胞膜的功能？第2節(jié)1.生物膜流動鑲嵌模型的根本內(nèi)容是什么？2.通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程，你對科學(xué)的過程和方法有哪些領(lǐng)悟？3.生物膜的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)表達(dá)在哪？本節(jié)聚焦提出假說：膜是由脂質(zhì)組成的19世紀(jì)末歐文頓（E.Overton）用500多種物質(zhì)對植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜。

不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)[資料一]設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察現(xiàn)象

提出問題作出假說

脂溶性物質(zhì)比非脂溶性物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜細(xì)胞膜的成分是什么？細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。從細(xì)胞膜中提取到大量磷脂。細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的提取細(xì)胞膜進(jìn)行化學(xué)檢測應(yīng)用化學(xué)手段分析說明：膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì),組成膜的脂質(zhì)中磷脂含量最多資料1.歐文頓的實(shí)驗(yàn)●●不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細(xì)胞膜資料1.歐文頓的實(shí)驗(yàn)●●●●●●●●20世紀(jì)初,科學(xué)家將細(xì)胞膜從哺乳動物的紅細(xì)胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜不但會被溶解脂質(zhì)的溶劑溶解，也會被蛋白酶分解。[資料二]結(jié)論：細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成脂質(zhì)中主要成分是：磷脂親水頭部疏水尾部磷脂是一種由甘油，脂肪酸和磷酸所組成的分子，磷酸“頭〞部是親水的，脂肪酸“尾〞部是疏水的。脂質(zhì)和蛋白質(zhì)在生物膜上是怎樣分布的呢？1925年,荷蘭兩位科學(xué)家從細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，在空氣-水界面鋪成單分子層，測得單分子層的面積恰好為紅細(xì)胞表面積的2倍。

[資料三]結(jié)論：細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層。水環(huán)境水環(huán)境磷脂雙分子層[資料四]20世紀(jì)40年代，曾經(jīng)有學(xué)者推測脂質(zhì)兩邊各覆蓋著蛋白質(zhì)。但直到50年代，電子顯微鏡的誕生，科學(xué)家用它來觀察細(xì)胞膜。1959年，羅伯特森在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)。假設(shè)1：脂質(zhì)—蛋白質(zhì)—脂質(zhì)假設(shè)2：蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)小知識：電子束照射在分子質(zhì)量高的物質(zhì)上，散射度高，較為黑暗；照射在分子質(zhì)量低的物質(zhì)上，散射度低，較為亮。提出假說：生物膜是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)〞的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。羅伯特森結(jié)合其他科學(xué)家的工作，大膽的提出生物膜的模型：思考：流動鑲嵌模型與蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)模型有何異同？相同點(diǎn)：都認(rèn)為組成細(xì)胞膜的主要物質(zhì)是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。不同點(diǎn)：1、流動鑲嵌模型認(rèn)為蛋白質(zhì)在膜中的分布是不均勻的。而三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為蛋白質(zhì)均勻分布在脂雙層的兩側(cè)2、流動鑲嵌模型強(qiáng)調(diào)組成膜的分子是運(yùn)動的，而三層結(jié)構(gòu)認(rèn)為生物膜是靜止結(jié)構(gòu)變形蟲的變形運(yùn)動變形蟲在吞噬草履蟲吞噬作用1970年，科學(xué)家用發(fā)綠色熒光的染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，用發(fā)紅色熒光的染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，[資料五]人細(xì)胞鼠細(xì)胞熒光標(biāo)記膜蛋白誘導(dǎo)融合40分鐘后370C結(jié)論：細(xì)胞膜具有一定的流動性1972年，桑格和尼克森在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的根底上，提出了流動鑲嵌模型。電鏡冰凍蝕刻細(xì)胞膜20世紀(jì)60年代科學(xué)家用掃描電鏡技術(shù)和冰凍蝕刻技術(shù)揭示了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中的蛋白顆粒。[資料六]1972年，桑格和尼克森在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的根底上，提出了流動鑲嵌模型,為多數(shù)人所接受。流動鑲嵌模型的根本內(nèi)容：磷脂雙分子層構(gòu)成了膜的根本支架，這個支架不是靜止的。磷脂雙分子層是清油般的流體，具有流動性。蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層的外表，有的局部或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也是可以運(yùn)動的。假說科學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)家時間歐文頓兩位荷蘭科學(xué)家羅伯特森19世紀(jì)末1925年1959年1970年1972年膜是由脂質(zhì)組成的生物膜為三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜具有流動性在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)根底上弗雷和埃迪登桑格和尼克森對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程二、流動鑲嵌模型的根本內(nèi)容3、糖被糖脂保護(hù)和潤滑；糖蛋白：識別作用〔糖類的成分起重要作用〕糖被分布在細(xì)胞膜的外側(cè)

4、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

①特點(diǎn)：具有一定的＿＿＿。

②原因：組成膜的＿＿＿和＿＿＿大都是運(yùn)動的。流動性蛋白質(zhì)脂質(zhì)5、細(xì)胞膜的功能特點(diǎn)：選擇透過性1、磷脂雙分子層構(gòu)成了細(xì)胞膜的根本骨架2、蛋白質(zhì)分子覆蓋在磷脂雙分子層外側(cè)鑲嵌在磷脂雙分子層兩側(cè)貫穿磷脂雙分子層〔表達(dá)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對稱性〕1、據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素D等物質(zhì)較容易優(yōu)先通過細(xì)胞膜，這是因?yàn)椤病矨細(xì)胞膜具有一定流動性B細(xì)胞膜是選擇透過性C細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)是以磷脂分子層為根本骨架D細(xì)胞膜上鑲嵌有各種蛋白質(zhì)分子課堂練習(xí)2.以下哪一種膜結(jié)構(gòu)能通過生物大分子〔〕A細(xì)胞膜B核膜C線粒體膜C葉綠體膜3、一分子CO2從葉肉細(xì)胞的線粒體基質(zhì)中擴(kuò)散出來，進(jìn)入一相鄰細(xì)胞葉葉綠體基質(zhì)內(nèi)，共穿過的生物膜層數(shù)是〔〕A5B6C7D84、細(xì)胞膜上與細(xì)胞識別、免疫反響、信息傳遞和血型決定有著密切關(guān)系的化學(xué)物質(zhì)是〔〕A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸5、變形蟲的任何部位都能伸出偽足，人體某些白細(xì)胞能吞噬病菌，這些生理過程的完成都依賴于細(xì)胞膜的〔〕A保護(hù)作用B一定的流動性C主動運(yùn)輸D選擇透過性6、以下物質(zhì)中，不能橫穿細(xì)胞膜進(jìn)出細(xì)胞的是〔〕A維生素D和性激素B水和尿素C氨基酸和葡萄糖D酶和胰島素〔1〕上述材料說明細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)具有特性?！?〕以下哪些現(xiàn)象與細(xì)胞膜伸展突起相關(guān)〔

〕A．腫瘤細(xì)胞的浸潤轉(zhuǎn)移

B．白細(xì)胞吞噬異物C．葡萄糖進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞

D．抗體的分泌〔3〕假設(shè)要進(jìn)一步證明水的快速內(nèi)流是細(xì)胞膜水通道蛋白開放所致，可另設(shè)計(jì)一組對照實(shí)驗(yàn)，用對_______進(jìn)行處理。4．在美國梅奧診所工作的華人科學(xué)家陳賢明研究員和他的同事，利用體外膽管上皮細(xì)胞感染模型，分析了隱孢子蟲的子孢子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的全過程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隱孢子蟲的子孢子侵入宿主細(xì)胞膜內(nèi)時，會誘發(fā)大量宿主細(xì)胞膜載體及水通道聚集，導(dǎo)致膜局部快速水內(nèi)流，從而促使局部細(xì)胞膜伸展突起。據(jù)此答復(fù)：答案：〔1〕一定的流動性

〔2〕A、B、D

〔3〕蛋白質(zhì)抑制劑

水通道蛋白【解析】〔1〕從題中所給材料可知，細(xì)胞膜受到刺激可使細(xì)胞膜伸展突起，說明細(xì)胞膜具有一定的流動性。〔2〕腫瘤細(xì)胞的浸潤轉(zhuǎn)移，需進(jìn)行變形運(yùn)動；白細(xì)胞吞食異物，細(xì)胞膜