第2節(jié)生物膜的流動鑲嵌模型是誰,隔開了原始海洋的動蕩,是誰,為我日夜鎮(zhèn)守邊防,是誰,為我傳信報安康。沒有你,我——一個小小的細(xì)胞會是何等模樣?1/7/20241研修班

知識目標(biāo)1.簡述生物膜的結(jié)構(gòu)。2.探討在建立生物膜模型的過程中，實驗技術(shù)的進(jìn)步所起的作用。3.探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。情感、態(tài)度與價值觀1.使學(xué)生樹立生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)辨證觀點2.培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懴胂竽芰?.認(rèn)識到技術(shù)的發(fā)展在科學(xué)研究中的作用，尊重科學(xué)且用發(fā)展的觀點看待科學(xué)，樹立辨證的科學(xué)觀能力目標(biāo)嘗試提出問題，作出假設(shè)教學(xué)目標(biāo)1/7/20242研修班問題探討塑料袋普通布彈力布其他……根據(jù)結(jié)構(gòu)跟功能相適應(yīng)的觀點分析，用哪種材料做細(xì)胞膜更適于體現(xiàn)細(xì)胞膜的功能？彈力布能完全表現(xiàn)細(xì)胞膜的功能嗎？1/7/20243研修班自主預(yù)習(xí)核查1.對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程:(1)脂質(zhì)脂質(zhì)(2)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)(3)2連續(xù)的兩層(4)暗-亮-暗蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)靜態(tài)(5)熒光流動性(6)流動鑲嵌2.流動鑲嵌模型基本內(nèi)容(1)磷脂雙分子層流動(2)表面嵌入

貫穿大多數(shù)(3)外側(cè)蛋白質(zhì)糖類糖蛋白

識別保護(hù)潤滑(4)糖類

脂質(zhì)糖脂1/7/20244研修班從生理功能入手的科學(xué)研究19世紀(jì)末，歐文頓（E.Overton）利用植物細(xì)胞研究細(xì)胞膜的通透性實驗不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細(xì)胞膜從實驗現(xiàn)象能推測出什么結(jié)論呢？思考與討論:最初認(rèn)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對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(jìn)行提取、分離和鑒定嗎？膜是由脂質(zhì)組成的。最初依據(jù)實驗現(xiàn)象和有關(guān)知識，經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂瘢岢鲈O(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1/7/20245研修班實驗：科學(xué)家將膜從哺乳動物的紅細(xì)胞中分離出來，然后用蛋白酶處理。（已知蛋白酶能專一性的催化蛋白質(zhì)的分解）實驗現(xiàn)象：細(xì)胞膜被破壞得出結(jié)論：……

資料2.其他科學(xué)家的實驗1/7/20246研修班單位膜模型的提出思考與討論：細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在，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，磷脂分子在細(xì)胞膜中可能是怎樣排布的呢？推測1/7/20249研修班單位膜模型的提出實驗證據(jù)

1925年Gorter和Grendel用丙酮（一種有機(jī)溶劑）從一定數(shù)量的紅細(xì)胞中抽提脂類，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(xì)胞表面積的2倍脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層GORTER脂單分子層=2×1/7/202410研修班單位膜模型的提出蛋白質(zhì)位于細(xì)胞膜的什么位置呢？推測？？……40年代，曾經(jīng)有學(xué)者推測蛋白質(zhì)覆蓋在脂質(zhì)的兩邊。假說問題：1/7/202411研修班透射電子顯微鏡（REM）單位膜模型的提出蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)單位膜模型1959年，羅伯特森（J.D.Robertson）用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細(xì)胞膜電鏡下的照片，顯示暗-明-暗三層結(jié)構(gòu)。實驗證據(jù)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。1/7/202412研修班

靜態(tài)的“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)是否能體現(xiàn)膜的功能呢?質(zhì)疑1/7/202413研修班單位膜模型無法解釋的現(xiàn)象1/7/202414研修班標(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)家關(guān)于蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜上存在的三種方式概括為鑲在、嵌入、貫穿在磷脂雙分子層中。蛋白質(zhì)在膜中的分布是不對稱的冰凍蝕刻電子顯微法新技術(shù)帶來新模型1/7/202415研修班新技術(shù)帶來新模型

用熒光染料標(biāo)記某種物質(zhì)，利用其熒光特性，來反應(yīng)研究對象的相關(guān)信息。熒光標(biāo)記技術(shù)37℃下40min后出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？說明什么？膜上的蛋白質(zhì)具有流動性問題：1/7/202416研修班新技術(shù)帶來新模型①側(cè)向擴(kuò)散運動；②旋轉(zhuǎn)運動；③擺動運動小資料磷脂分子的運動細(xì)胞膜具有流動性1/7/202417研修班想一想:根據(jù)今天所獲得的信息，你能否構(gòu)建一個細(xì)胞膜模型？畫一畫:細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型簡圖1/7/202418研修班新技術(shù)帶來新模型在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上，1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型———流動鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。流動鑲嵌模型1/7/202419研修班要點探究對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程的認(rèn)識1/7/202420研修班流動鑲嵌模型基本內(nèi)容的總結(jié):(1)磷脂雙分子層構(gòu)成了膜的基本支架，磷脂雙分子層具有流動性。(2)蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層。(3)大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也是可以運動的。(4)在細(xì)胞膜的外表有一層糖蛋白，叫糖被。與細(xì)胞識別、信息交流有關(guān)。1/7/202421研修班生物膜的流動鑲嵌模型是否已完美無缺呢？？？？1/7/202422研修班技術(shù)的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，人類對自然界的認(rèn)識永無止境，對膜的研究將更加細(xì)致入微……一定讓你對膜有了新的認(rèn)識……新技術(shù)帶來新模型1/7/202423研修班

2003年度諾貝爾化學(xué)獎授予兩名研究細(xì)胞膜的美國科學(xué)家阿格雷和麥金農(nóng)。以表彰他們在細(xì)胞膜物質(zhì)運輸?shù)耐ǖ婪矫嫠龅呢暙I(xiàn)。

不斷完善和發(fā)展的流動鑲嵌模型1/7/202424研修班小結(jié)：概念圖基本支架具有流動性有的橫跨整個磷脂雙分子層生物膜大多數(shù)可以運動生物膜的結(jié)構(gòu)特性:生理特性:

磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層表面有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中流動性成分選擇透過性

1/7/202425研修班生物膜的結(jié)構(gòu)特性和功能特性1.生物膜的結(jié)構(gòu)特性：流動性結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)是運動的。實驗驗證：變形蟲的運動、白細(xì)胞的吞噬細(xì)胞、胞吞和胞吐現(xiàn)象