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2016年10月张家口市优质课比赛

第四章

细胞的物质输入和输出

第2节

生物膜的流动镶嵌模型

张家口市正博高级中学 宋金玲

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第四章 细胞的物质输入和输出

第2节 生物膜的流动镶嵌模型

张家口市正博高级中学 宋金玲

[学习目标] 1、阐述生物膜结构的探索历程；

2、理解生物膜模型的构建过程中如何体现结构与功能相适应的特点；

3、认识生物膜模型的构建过程中，实验技术的进步所起的作用；

4、阐述生物膜的流动镶嵌模型的主要内容。

重点：生物膜的基本探究历程，生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。

难点：探究建立生物膜模型的过程如何体现结构和功能相适应的观点。

[新课导入] 根据细胞膜结构与功能相适应的观点，你会选择哪一种材料做细胞膜，为什么？

（选择依据:系统的边界：薄，选择透过性、伸缩性）

A:塑料袋 B:普通布 C:弹力布

[授课过程]

一、对生物膜结构的探索历程

资料1：19世纪末，欧文顿（E.Overton）用植物细胞研究细胞膜的通透性。他选取用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次的研究，发现：脂溶性分子易透过细胞膜；而非脂溶性分子则难以通过。 提出假说

膜是由 组成的

资料2：时间：20世纪初实验：采用哺乳动物的红细胞,经过特殊处理使细胞发生溶血现象,一些物质溶出,再将溶出细胞外的物质洗掉,即可得到纯净的细胞膜(又称血影). 化学分析: 发现细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解也会被蛋白酶分解

结论：膜的成分主要是脂质和蛋白质。

（一）脂质是如何组成膜

？ 小组合作探究：

问题一：磷脂分子是由几部分组成？磷脂分子具有怎样的结构特点呢？

问题二：磷脂分子在空气-水界面上是如何排布的？为什么？

问题三：磷脂分子在水内部是如何排布的？在细胞膜中的磷脂分子是如何排列？

（均可画图展示）

问题一

资料3：1925年，荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel用丙酮分离出了哺乳动物的红细胞膜中的脂质

问题二 磷脂分子在空气-水界面上是如何排布的？ 为什么？

(磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层) 问题三磷脂分子在水内部是如何排布的？为什么？在细胞膜中的磷脂分子是如何排列为两层？

细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？

得出结论：膜中脂质分子排列为连续的两层

（二）蛋白质和磷脂的位置关系

小组合作探究：探究案例

问题四：分析在生物膜上的蛋白质分子有哪几种存在形态？

问题五：构成生物膜（脂质和蛋白质）的分子是静止的，还是运动的？体现了生物膜的什么特点？

资料4 ：1959年罗伯特森实验在电子显微镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗三层结构

（技术简介：电子显微镜下由于电子与不同物质发生碰撞而产生不同散射度。

因蛋白质电子密度高，故显暗带，磷脂分子电子密度低则呈亮带。）

罗伯特森认为：所有生物膜都是由“蛋白质－脂质－蛋白质”

组成的静态的“三夹板”“三明治”式结构

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资料5：20世纪60年代冰冻蚀刻、电子扫描显微法

问题四结论：蛋白质不是全部镶在脂质表面，有些蛋白质嵌入或者贯穿双分子层

问题五构成生物膜（脂质和蛋白质）的分子是静止的，还是运动的？体现了生物膜的什么特点？

资料6：人-鼠细胞融合实验、白细胞吞噬病菌的过程、变形虫的摄食过程、脂质分子的运动方式

问题五结论：表明细胞膜具有流动性，而不是静止的三层结构。

二、1972年桑格和尼克森

提出流动镶嵌模型 （蛋白质在膜中的分布是不对称、不均匀的）

1、细胞膜上还存在哪些成分？

提示：细胞膜的化学成分主要是磷脂和蛋白质，此外，还有少量糖类。其中，脂质约占总量的50%，蛋白质约占40%，糖类约占2%~10%。

糖被：在细胞膜的 ，由细胞膜上的 与 结合形成的糖蛋白，具有保护与润滑、参与 等作用。（判断细胞膜的内侧和外侧） 除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂类分子结合成的糖脂（能作受体，稳定膜结构）。

胆固醇：调节动物膜的流动性，维持膜结构的稳定性。

2、思考：流动镶嵌模型是不是已经完美无缺？

2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜蛋白的美国科学家，这是自1991年来诺贝尔奖第三次颁发给与细胞膜蛋白质有关的研究成果。

2011年10月3日，诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家布鲁斯·博伊特勒、法国籍科学家朱尔斯·霍夫曼，以表彰他们发现了细胞膜上参与免疫的关键“受体蛋白质”。 [总结]生物膜结构的探究历程、流动镶嵌模型基本内容

<小结：细胞膜的特点>结构特点：

（1）膜结构的不对称性和不均匀性（将膜蛋白分为外在蛋白和内在蛋白，并且指出蛋白质在脂双层中的分布是不对称和不均匀的）

（2）膜结构的流动性（认为膜的结构成分不是静止的，而是动态的，生物膜是流动的脂质双分子层与镶嵌着的球蛋白按二维排列组成）

[知识延伸]生物膜的功能特点：选择透过性

即允许细胞所需物质进入，不需要的则不能进入。起选择作用的是细胞膜上的载体蛋白。载体蛋白的结构具有多样性，不同载体蛋白只能选择吸收相应种类物质，故细胞膜上载体蛋白种类、数量影响模的选择透过性。 【自我检测】

1．细胞膜经脂质溶剂和蛋白酶处理后溶解，由此推断，细胞膜的化学成分主要是

A．水 B．脂质和蛋白质 C．多糖 D．核酸

2．使磷脂特别适于形成细胞膜的原因是

A．磷脂是疏水性的 B．磷脂是亲水性的 C．磷脂能迅速吸水 D．磷脂既是疏水性的又是亲水性的

3.细胞膜脂质双分子层中，蛋白质分子分布在

A．仅在内表面 B．仅在两层之间 C．仅在内表面与外表面 D．两层之间、内表面与外表面都有

4．生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是：

①以磷脂双分子层为基本支架 ②蛋白质-脂质-蛋白质的三层结构 ③静止的 ④流动的 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③

5．若将细胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，静置铺展后，分布模式应是

6.白细胞能够吞噬细菌、变形虫能做变形运动，其原理是

A．细胞膜的选择透过性

B．细胞膜的流动性

C．细胞的自我保护作用

D．细胞膜的识别作用

【作业】

1、课后练习 2、利用废旧品制作生物膜模型 3、你能想出更好的材料做生物膜吗？

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