生物膜的流動鑲嵌模型(優(yōu)質(zhì)課比賽)

1、2015-05-15安安 徽徽 省省 宿宿 州州 市市 第第 三三 中中 學(xué)學(xué) 校訓(xùn)：校訓(xùn)： 崇德崇德 善思善思 勵志勵志 篤行篤行 SU ZHOU NO.3 MIDDLE SCHOOL4 -2 4 -2 生物膜的流動鑲嵌模型生物膜的流動鑲嵌模型宿州三中：趙亮宿州三中：趙亮2015-05-152015-05-15本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)：本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、生物膜流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容是、生物膜流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容是什么？什么？2、通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的、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過程，你對科學(xué)的過程和方法有哪些領(lǐng)悟？領(lǐng)悟？2015-05-15科幻之旅：科幻之旅

2、： 如果有如果有“時光機器時光機器”，將此刻的你送回，將此刻的你送回19世紀，你會從哪幾個方面去研究細胞膜世紀，你會從哪幾個方面去研究細胞膜的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)?2015-05-15細胞膜的組成成分是什么呢？細胞膜的組成成分是什么呢？一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程:2015-05-15資料一資料一時間時間:19:19世紀末（世紀末（18951895年）年）人物人物: :歐文頓（歐文頓（E.OvertonE.Overton）實驗實驗: :用用500500多種物質(zhì)對植物細胞進行上萬次多種物質(zhì)對植物細胞進行上萬次的的 通透性實驗。通透性實驗。結(jié)論：結(jié)論：_歐文頓認為膜是由歐文頓認為膜是

3、由脂質(zhì)脂質(zhì)組成組成的的2015-05-151 1、歐文頓最初認識到生物膜是由脂質(zhì)組成的，是通、歐文頓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？鑒定？2 2、在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對膜的成分進、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？行提取、分離和鑒定嗎？3 3、為什么當(dāng)時歐文頓不對膜的成分提取和鑒定呢？、為什么當(dāng)時歐文頓不對膜的成分提取和鑒定呢？對實驗現(xiàn)象的推理分析對實驗現(xiàn)象的推理分析有必要。僅靠推理得出的結(jié)論不一定正確，假說也有必要。僅靠推理得出的結(jié)論不一定正確，假說也需要

4、通過觀察和實驗進一步驗證和完善。需要通過觀察和實驗進一步驗證和完善。當(dāng)時的科學(xué)技術(shù)條件還不夠發(fā)達當(dāng)時的科學(xué)技術(shù)條件還不夠發(fā)達2015-05-15 實驗實驗: : 科學(xué)家第一次將膜從哺乳動科學(xué)家第一次將膜從哺乳動物的紅細胞物的紅細胞化學(xué)分析表明：膜的成分主要是化學(xué)分析表明：膜的成分主要是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。時間：時間：2020世紀初世紀初資料二資料二中分離出來中分離出來然后用蛋白酶（然后用蛋白酶（分解蛋白質(zhì)分解蛋白質(zhì)）處理處理。實驗現(xiàn)象：細胞膜被破壞實驗現(xiàn)象：細胞膜被破壞實驗結(jié)論：實驗結(jié)論：細胞膜中含有蛋白質(zhì)磷脂磷脂2015-05-15小資料小資料磷脂磷脂是組成細是組成細胞的主要脂質(zhì)，胞

5、的主要脂質(zhì)，是一種由甘油、是一種由甘油、脂肪酸、和磷脂肪酸、和磷酸等所組成的酸等所組成的分子。分子。它有一個它有一個親水親水磷酸磷酸“頭頭”部，部，和一個和一個疏水疏水的的脂肪酸的脂肪酸的“尾尾”部。部。親水親水“頭部頭部”疏水疏水“尾部尾部”磷脂分子磷脂分子2015-05-15磷脂分子在空氣磷脂分子在空氣水界面上鋪展成單分子層水界面上鋪展成單分子層水水空氣空氣1 1、根據(jù)磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點，展開你的想像力，、根據(jù)磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點，展開你的想像力，嘗試構(gòu)建磷脂分子在嘗試構(gòu)建磷脂分子在水水空氣界面中空氣界面中的模型的模型2015-05-152 2、細胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在，細胞膜的兩側(cè)都有水

6、環(huán)境存在，同學(xué)們嘗試著同學(xué)們嘗試著大膽的推測和想象一下在這樣的環(huán)境中，磷脂分大膽的推測和想象一下在這樣的環(huán)境中，磷脂分子在細胞膜中可能是怎樣排布的呢？子在細胞膜中可能是怎樣排布的呢？膜外（水）膜外（水）膜內(nèi)膜內(nèi)( (水）水）水水水水2015-05-15 資料三資料三結(jié)論：結(jié)論：人物：荷蘭科學(xué)家E.Gorter和F.Grendel實驗：用丙酮從人的紅細胞中提取脂質(zhì)，在空實驗：用丙酮從人的紅細胞中提取脂質(zhì)，在空氣氣水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的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面積恰為紅細胞表面積的2 2倍倍。時間：時間：19251925年年細胞膜中的脂質(zhì)分子必然

7、排列為連續(xù)的兩層細胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層2015-05-15 脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是怎樣有機結(jié)合脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是怎樣有機結(jié)合構(gòu)成細胞膜的呢？構(gòu)成細胞膜的呢？2015-05-152015-05-15羅伯特森提出膜的“三明治”模型：內(nèi)容：內(nèi)容：所有的生物膜所有的生物膜都都由由蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)三層三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，蛋白質(zhì)均勻分布在磷脂雙分子層兩側(cè)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，蛋白質(zhì)均勻分布在磷脂雙分子層兩側(cè)膜為膜為靜態(tài)靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)2015-05-15你覺得你覺得“蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)” 1、各種生物膜功能不同，應(yīng)該結(jié)構(gòu)也不同、各種生物膜功能不同，應(yīng)該結(jié)構(gòu)也不同 2、細胞的分裂、白

8、細胞的變形運動等現(xiàn)象、細胞的分裂、白細胞的變形運動等現(xiàn)象不好解釋不好解釋2015-05-15新技術(shù)手段：用干冰等新技術(shù)手段：用干冰等冰凍冰凍細胞膜。后用冷刀斷細胞膜。后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面。開，升溫后暴露斷裂面。結(jié)論：結(jié)論：蛋白質(zhì)并不是全部鋪在脂質(zhì)表面蛋白質(zhì)并不是全部鋪在脂質(zhì)表面，還有，還有的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)嵌入嵌入在磷脂雙分子層中。在磷脂雙分子層中。2015-05-15實驗結(jié)論實驗結(jié)論細胞膜具有細胞膜具有流動性流動性2015-05-15 根據(jù)已獲取的知識根據(jù)已獲取的知識,利用老師所利用老師所給的材料，大膽嘗試制構(gòu)建細胞給的材料，大膽嘗試制構(gòu)建細胞膜結(jié)構(gòu)模型。膜結(jié)構(gòu)模型。2015-05-

9、15時間：時間：19721972年年人物：人物：桑格（桑格（S.J.Singer）和尼克森（）和尼克森（G.Nicolson）提出：提出：流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型 2015-05-151 1、膜的組成成分：、膜的組成成分： 主要是主要是磷脂磷脂和和蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)，還有少量的，還有少量的糖類糖類磷脂雙分子層（磷脂分子的親水性頭部朝向兩磷脂雙分子層（磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性的尾部朝向內(nèi)側(cè)）具有側(cè)，疏水性的尾部朝向內(nèi)側(cè)）具有流動性流動性。 有的有的鑲嵌鑲嵌在磷脂雙分子層表面在磷脂雙分子層表面, ,有的部分或全部有的部分或全部嵌入嵌入磷脂雙分子層中，有的磷脂雙分子層中，有的橫跨橫跨整個磷脂雙

10、分子整個磷脂雙分子層。層。4 4、膜外少量的糖類和蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白、膜外少量的糖類和蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白2015-05-15蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)磷脂雙分子層磷脂雙分子層糖類糖類2015-05-15實驗和觀察、實驗和觀察、推理和想像推理和想像提出提出假說假說 觀察和實驗觀察和實驗（進一步驗證假說）（進一步驗證假說）不斷修正、不斷修正、完善模型完善模型結(jié)合結(jié)合“流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型”的的內(nèi)容對自己剛才構(gòu)建的的的內(nèi)容對自己剛才構(gòu)建的模型進行修正，并總結(jié)在科學(xué)研究中構(gòu)建模型的模型進行修正，并總結(jié)在科學(xué)研究中構(gòu)建模型的一般流程一般流程2015-05-15科學(xué)絕不是也永遠不科學(xué)絕不是也永遠不是一本寫完了的

11、書，是一本寫完了的書，每一項重大成就都會每一項重大成就都會帶來新的問題。帶來新的問題。暢所欲言：暢所欲言： 在生物膜模型的建立和完善過程在生物膜模型的建立和完善過程中，你受到哪些啟示中，你受到哪些啟示? ?流動鑲嵌模型是完美的流動鑲嵌模型是完美的嗎？嗎？2015-05-1520032003年度諾貝爾化學(xué)獎授予兩名研究膜蛋白的美國科學(xué)家，年度諾貝爾化學(xué)獎授予兩名研究膜蛋白的美國科學(xué)家，這是自這是自19911991年來諾貝爾獎第三次頒發(fā)給與細胞膜蛋白質(zhì)有年來諾貝爾獎第三次頒發(fā)給與細胞膜蛋白質(zhì)有關(guān)的研究成果關(guān)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(nóng)麥金農(nóng)2015-05-15時間和人

12、物時間和人物歷史事件歷史事件歷史結(jié)論歷史結(jié)論 多種物質(zhì)對膜通透性實驗多種物質(zhì)對膜通透性實驗對紅細胞膜化學(xué)分析對紅細胞膜化學(xué)分析紅細胞膜的脂質(zhì)鋪展成單紅細胞膜的脂質(zhì)鋪展成單層分子的面積是原膜表面層分子的面積是原膜表面積的兩倍積的兩倍電鏡下膜呈電鏡下膜呈“暗暗亮亮暗暗”三層結(jié)構(gòu)三層結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)人、鼠細胞融合實驗。人、鼠細胞融合實驗。新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出分子結(jié)構(gòu)模型。上，提出分子結(jié)構(gòu)模型。膜是由膜是由脂質(zhì)組成的脂質(zhì)組成的膜中含膜中含脂質(zhì)脂質(zhì)和和蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)雙層脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)膜具膜具流動流動性性流動鑲嵌流動鑲嵌模型模型19721972，

13、桑格，桑格和尼克森和尼克森19701970年年19591959年，年，羅伯特森羅伯特森19251925年，年，兩位荷蘭兩位荷蘭科學(xué)家科學(xué)家2020世紀初世紀初1919世紀末世紀末歐文頓歐文頓2015-05-15A不要灰心，不要灰心，再來一次！再來一次！CDB不要灰心，不要灰心，再來一次！再來一次！不要灰心，不要灰心，再來一次！再來一次！恭喜你，答恭喜你，答對了！再接對了！再接再厲！再厲！知識闖關(guān)：第一關(guān)知識闖關(guān)：第一關(guān)人體內(nèi)的白細胞能進行變形運動，穿出毛細人體內(nèi)的白細胞能進行變形運動，穿出毛細血管壁，吞噬侵入人體內(nèi)的病菌，這個過程血管壁，吞噬侵入人體內(nèi)的病菌，這個過程的完成依靠細胞膜的的完成依靠細胞膜的 （ ）選擇透過性選擇透過性 保護作用保護作用 流動性流動性擴散擴散2015-05-15A不要灰心，不要灰心，再來一次！再來一次！CDB不要灰心，不要灰心，再來一次！再來一次！不要灰心，不要灰心，再來一次！再來一次！恭喜你，答恭喜你，答對了！再接對了！再接再厲！再厲！知識闖關(guān)：第二關(guān)知識闖關(guān)：第二關(guān)使磷脂特別適于形成細胞膜的原因是（使磷脂特別適于形成細胞膜的原因是（ ）磷脂是疏水性磷脂是疏水性磷脂是親水性的磷脂是親水性的磷脂能迅速吸水磷脂能迅速吸水 磷脂既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2015-05-15A不要灰心，不要灰