关于生物膜结构的探索历程
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
化学分析表明:膜的主要成分是脂质(磷脂)和蛋白质
高中生物课件
2、对生物膜结构的探索 [资料3] 磷脂分子结构和性质
亲水头部
疏水尾部
磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子, 磷酸“头”部是亲水的,脂肪酸“尾”部是疏水的。
高中生物课件
2、对生物膜结构的探索 【资料4】1917年, 朗姆瓦(Langmuir)将磷脂溶于苯
高中生物课件
思考:请根据蛋白质的三种存在形式构建蛋白质分子 在磷脂双分子层中的排布模型
蛋白质
蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面,有的部分或 全部嵌入磷脂双分子层中,有的贯穿整个磷脂双 分子层。
高中生物课件
“三明治”模型(单位膜模型)又一无法解 释的现象 变形虫运动.swf
高中生物课件
【资料9】
(少量) 少量与磷脂结合---糖脂
高中生物课件
二、流动镶嵌模型的基本内容 2、结构特性 ⑴、具有一定的流动性 ①原因:磷脂和大多蛋白质
可以运动 ②影响因素:主要是温度 ⑵、不对称性 ①磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量不同 ②糖类只分布在膜的外表面
高中生物课件
讨论: 1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢? 2.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程,实验技术的 进步所起到怎样的作用? 3.分析生物膜模型的建立过程中,结构和功能相适应是如 何体现的?
中,然后将这磷脂的苯溶液铺在水面上,当苯挥发完以后,磷 脂分子在空气与水的界面上分布散乱,经过推挤排列成了 单层。请你想象一下,他会是什么姿态呢?
思考:如果把抽提出的 磷脂注入水中,磷脂分子会 如何排列?
空气
水
空气—水的界面的磷脂分子
水溶液中的磷脂分子团
4.2生物膜的流动镶嵌模型
磷脂分子在细胞膜上的排列情况
资料四
时间:1959年 人物:罗伯特森(J.D.Robertsen) 实验:在电镜下看到细胞膜“暗—亮—暗”的三层 结构 提出假说: 生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质” 的三层结构构成的静态统一结构
蛋白质
资料五 时间:1970年
人物:Larry Frye等
实验:用红、绿色荧光的染料分别标记人和小鼠细胞 表面的蛋白质分子,将两种细胞融合,融合的细胞一半发 绿色荧光、另一半发红色荧光,在37oc下经过40min,两 种颜色的荧光均匀分布
5.变形虫的任何部位都能伸出伪足,人体某些白 细胞能吞噬病菌,这些生理过程的完成都依赖于 细胞膜的( ) A 保护作用
C 主动运输
B 一定的流动性
D 选择透过性
6、对细胞膜的选择透过性起主要作用的物质是(
)
A、水
C、蛋白质
B、糖类
D、磷脂 )
7、细胞膜具有流动性,这种结构特点是指 (
A、整个细胞膜具有流动性
功能特点
③ 流动性
④选择透过性 决定
① 磷脂双分子层
② 蛋白质分子
结构组成
结构探究历程
课堂练习
1.据研究发现,胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D
等物质较容易优先通过细胞膜,这是因为(
A 细胞膜具有一定流动性 B 细胞膜是选择透过性 C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架 D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子 2.下列哪一种膜结构能通过生物大分子( )
4、膜的功能特点: 选择透过性膜
磷脂分子的运动方式
侧向扩散运动
旋转运动
摆动运动
伸缩震荡运动
翻转运动
旋转异构化运动
B、细胞膜上磷脂是静止的,蛋白质具有流动性
4.2生物膜的流动镶嵌模型
背景知识:
蛋白质分子是水溶性的,蛋白质分子在整体 上表现为亲水性,而有些蛋白质有疏水性部位。
磷脂分子有亲水性头部和疏水性尾部,而且排 列为双分子层,那么蛋白质分子在磷脂双分子层中 是如何排列的呢?
蛋白质位于细胞膜的什么位置?
1959年,罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗 的三层结构。
提出假说:生物膜是由“蛋白质—脂 质—蛋白质 ”的三层结构构成的静态统一结构。这种结构又称 为三明治结构模型。
4.生物膜的功能特性:选择透过性 (1)选择透过性的含义:水分子自由通过, 一些离子和小分子也可以通过,而其他的离子、 小分子和大分子则不能通过。 (2)原因:
5、细胞膜外表,有一层由细胞膜上的蛋白质
与糖类结合形成的糖蛋白,叫做糖被。(糖被 与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系)
1.在水溶液中,磷脂分子不能单层存在的,会 自发形成双分子层(在其他溶液中可能成单层存 在)。 2.磷脂双分子层有屏障作用,使膜两侧的水溶 性物质不能自由通过,这对细胞的正常结构和功 能的保持是十分重要的。 3.和磷脂双分子层结合在一起的蛋白质是细胞 膜功能的主要执行者。 4.细胞对大分子物质摄入或排出时所进行的胞 吞与胞吐方式须依赖细胞膜的流动性方可完成。 胞吞与胞吐过程中,不曾跨越生物膜。(跨膜 层数为0层)
生命系统的边界
塑料袋
控制物质的进出
具有一定的伸缩性
普通布
功更用 能适哪 于种 体材 现料 细作 胞细 膜胞 的膜
弹力布
结 构
功能
生命系统的 控制物质的 具有一定的 边界 进 具有
-
具有 具有
-
-
具有
弹力布
一、对生物膜结构的探索历程
资料1. 19世纪末,欧文顿用500多种化学 物质对植物细胞进行了上万次的通透性 实验,发现脂质更容易通过细胞膜。
(新人教)生物必修一课件:4
核心素养·情境探究
1.【科技情境】据报道一种聚联乙炔细胞膜识别器已问世,它是通过物理力把 类似于细胞膜上具有分子识别功能的物质镶嵌到聚联乙炔囊泡中,组装成纳米 尺寸的生物传感器。它在接触细菌、病毒时可以发生颜色变化,用于检测细菌、 病毒等。 探究:(科学思维) (1)聚联乙炔细胞膜识别器模拟了细胞膜的什么功能? 提示:识别功能。
【方法规律】判断细胞膜内侧与外侧的技巧 (1)依据:细胞膜中的糖类与蛋白质结合形成糖蛋白,糖蛋白只分布于细胞膜外 侧。 (2)方法:有糖蛋白的一侧为细胞膜的外侧,另一侧为细胞膜的内侧。
【母题追问】
(1)只分布在细胞膜外,体现了细胞膜的哪项功能?
提示:细胞间的信息交流。
(2)水稻吸收的Si
O
4 4
(2)这类被镶嵌进去的物质很可能含有什么成分? 提示:多糖和蛋白质。因为细胞膜外的多糖和蛋白质结合形成的糖蛋白具有识别 功能。
2.【材料情境】提取细胞膜中的磷脂分子,将其放入水中可以形成双层脂分子 的球形脂质体(如图),它载入药物后可以将药物送入相应细胞。 探究:(科学思维)
(1)该脂质体膜与细胞膜在功能上的主要区别是什么? 提示:前者没有蛋白质,功能简单,没有选择性;后者有蛋白质,具有选择透过性。 (2)A、B处的嵌入药物有什么区别,利用什么特点将药物送入细胞的? 提示:在A处嵌入水溶性药物,在B处嵌入脂溶性药物;用脂质体与细胞膜融合的特 点将药物送入细胞。
2.细胞膜上的蛋白质不具有的功能是 ( )
A.运输物质
B.催化反应
C.提供能量
D.识别信息
【解析】选C。细胞膜上的载体蛋白在物质运输中起载体的作用;细胞膜表面分
布有蛋白质类的酶,具有催化作用;细胞膜上的蛋白质不能提供能量,提供能量的
生物必修一 第四章第2节
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)
解析: 结构与功能的统一贯穿于整个生物界。细胞 膜的流动性的结构基础是细胞膜中的磷脂和蛋白 质都具有流动性。解本题要明确物质的物理特性 和结构特性的关系, 认识细胞膜的流动性不是细 胞膜的物理特性而是其结构特性。
4. 关于细胞膜结构的“流动镶嵌模型”的下述论 点中, 揭示出不同的膜物质分子之间排列关系的 论述是( B ) A. 磷脂排列成双分子层 B. 蛋白质分子嵌入或贯穿于磷脂双分子层中 C. 两侧膜物质分子排列不对称 D. 膜物质分子的运动使其有流动性
细胞膜的结构特点是细胞膜的流动性, 它的基础 是磷脂分子和蛋白质分子大都是运动的; 而细胞 膜的功能特性是选择透过性, 它与载体蛋白有关, 两者不能混淆, 但结构特点是功能特性的基础, 载 体蛋白的运动是选择透过性的基础, 不能认为两 者是独立的。
测控导航表 知识点 1. 对生物膜结构的探索 2. 流动镶嵌模型的内容 3. 细胞膜的特点 题号 2, 6 1, 4 3, 5
第 2节 生物膜的流动镶嵌模型
预习导学
栏 目 导 航
要点探究
课堂练习
一、对生物膜结构的探索历程
1. 19世纪末欧文顿 (1)方法: 对植物细胞的通透性进行实验。 (2)现象: 凡是能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。 (3)结论: 膜是由脂质组成的。 2. 20世纪初 (1)方法: 对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析。 (2)结论: 膜的主要成分是脂质和蛋白质。
5. 1970年
6. 1972年桑格、尼克森 提出让大多数人所接受的流动镶嵌模型。 【思维激活】人、鼠细胞融合实验是在 37 ℃条件下进 行的, 温度会影响细胞融合的速率吗?是怎样影响的? 提示: 温度会影响分子运动的速率, 会。 进而影响细胞融 合的速率。
第二节_生物膜的流动镶嵌模型
一、对生物膜结构的探索历程
在新的观察和实验证据的基础上,1972年桑格 (S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生 物膜模型———流动镶嵌模型,为多数人所接受。
流 动 镶 嵌 模 型
糖蛋白 多糖
蛋白质(三种结合方式)
磷脂双分 子层 (构成膜的基本支架)
糖蛋白
细胞膜上的糖
分布在细胞膜外表,主要与蛋白质结合形成糖蛋白。
细胞膜外侧许多糖蛋白组成的一层结构叫做糖被。
糖被:具有保护和润滑、与细胞识别、细胞间信息传 递等密切。
生物膜的流动镶嵌模型的基本内容
脂质、蛋白质、糖类 ①组成成分:______________________
磷脂双分子层 ②基本支架:______________________ 镶在表面、嵌入、贯穿 ③蛋白质分布:___________________
5.细胞膜具有选择透过性,与这一特性密切相关的成
分是(
D
)
B.糖蛋白 D.蛋白质
A.磷脂 C.磷脂、蛋白质
6.一位细胞学家发现,当温度升高到一定程度时, 细胞膜的面积增大而厚度变小,其决定因素是细胞 膜的( A )。 A.结构特点具有流动性 B.选择透过性
C.专一性
D.具有运输物质的功能
7、下图表示细胞某一部分的亚显微结构,请据图回答: (1)这个简图所表示的是 细胞膜的亚显微结构。 (2)这个简图所体现的模型的名是 流动镶嵌模型 。 (3)此模型的基本支架是[ ① ] 磷脂双分子层 。 (4)具有识别作用的是[ ③ ] 糖蛋白 。
最初认识细胞膜的成分时,是对现象的 推理,还是对膜成分的提取和坚定?
为什么不一开始就对膜的成分进行鉴定?
一、对生物膜结构的探索历程
4.2 生物膜的流动镶嵌模型
蛋白质在膜中的分布是不对称的 蛋白质镶、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中。
新技术带来新模型
在新的观察和实验证据 的基础上,1972年桑格 (S.J.Singer)和尼克森 (G.Nicolson)提出了新 的生物膜模型———流 动镶嵌模型,为多数人 所接受。
流动镶嵌模型
对生物膜结构的探索历程:
欧文顿:从研究生物膜的功能入手 提出:生物膜是由脂质组成的 欧文顿的假说是否正确?细胞膜中 除含有脂 质外还有没有其他成分? 化学分析:膜的主要成分是脂质和蛋白质
思考
“三明治”结构模型有什么不足? 把生物膜描述为静态的刚性结构,这显然与膜 功能的多样性相矛盾。
变形虫的变形运动
单位膜模型无法解释的现象
提出假说:细胞膜具有流动性
实验证据
材料五、 时间:1970年 人物:弗雷(Frye)和埃迪登 (Edidin) 实验:将人和鼠的细胞膜表面的蛋白质用 不同荧光标记后,让两种细胞融合。 荧光标记技术
用荧光染料标记 某种物质,利用其 荧光特性,来反应 研究对象的相关信 息。
37℃下40min后出现了 什么现象?说明什么?
膜上的蛋白质分 子是可以运动的
小资料
磷脂分子的运动
结论:细胞膜 具有流动性
①侧向扩散运动;②旋转运动;③摆动运动
材料六、
冰冻蚀刻(冰冻断裂)。标本用干冰等冰 冻后用冷刀断开,升温后暴露断裂面。
实验证据
材料二、 20世纪初,科学家对哺乳动物红细胞的细胞膜进行了 化学分析 成果:确定细胞膜的主要成分的确是脂质和蛋白质。
观察和实验依据
推理和想象
提出假说
验证和完善
观察和实验证据
得出结论
脂质和蛋白质是怎样形成生物膜的呢?
第2、3节+生物膜的流动镶嵌模型
答案:C
2、人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于( ) 人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于(
A、组织液中甘油的浓度 B、细胞膜上的载体数量 C、细胞中ATP的数量 细胞中ATP的数量 ATP D、细胞膜上的某载体的数量
答案:A
3、新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP,可以直接吸收母乳中 新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP, ATP 的免疫球蛋白和半乳糖。这两种物质分别被吸收到血液中的 的免疫球蛋白和半乳糖。 方式是( 方式是( )
外 细胞膜 内
思考与讨论
自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗?为什么? 1、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗?为什么?
不需要。因为两者都是顺物质的浓度梯度。 不需要。因为两者都是顺物质的浓度梯度。
2、自由扩散和协助扩散有什么异同?
共同点:都不需要细胞消耗能量。 共同点:都不需要细胞消耗能量。 不同点:前者不需要蛋白质的协助,后者必须有蛋白质的协助。 不同点:前者不需要蛋白质的协助,后者必须有蛋白质的协助。
为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输? 3、为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输?
因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进行的, 因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进行的,不 需要细胞消耗能量
二、主动运输
主动运输 概念:从低浓度一侧运输到高浓度一侧,需要载体 概念:从低浓度一侧运输到高浓度一侧,需要载体 蛋白的协助,同时也需要消耗细胞内化学反应所释 蛋白的协助, 的协助 放的能量。 放的能量。 能量 举例: 举例:1、Na+ 、K+、Ca2+、Mg2+、I-等离子通过 细胞膜; 葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜。 细胞膜; 2、葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜。
4.2-生物膜的流动镶嵌模型
变形虫
生物膜的结构特性:
1、镶嵌性:膜的基本结构是由脂质双分 子层及镶嵌在其上的蛋白质构成的。
2、流动性:磷脂分子和大多数蛋白质 分子是可以运动的。
3、不对称性:膜两侧的分子性质和结构 不同,如糖蛋白只分布在细胞膜外面。
生物膜的分子组成、结构、功能的关系:
磷脂分子、 组成 蛋白质分子
结构
决定
功能(物质交换)
4.2生物膜的流动镶嵌模型
一、对生物膜结构的探索历程
①19世纪末:细胞膜是由脂质组成的。 ②20世纪初:细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质。 ③1925年:细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。 ④ 20世纪40年代:推测脂质两边各覆盖着蛋白质。 ⑤ 1959年:罗伯特森提出生物膜为静态结构,所有的 生物膜都是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。 ⑥1970年:用荧光标记法证明细胞膜具有流动性。 ⑦ 1972年:桑格和尼克森提出流动镶嵌模型。
具有
具有
具有
运动性
导致
流动性
保证 物质交换 体现 正常进行
选择透过性
1、一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散 出来,进入一相邻细胞叶绿体基质内,共穿过
的磷脂分子层数是( C )。
A、4 B、8 C、12 D、16
2、一位细胞学家发现,当温度升高到一定程 度时,细胞膜的面积增大而厚度变小,其决定
种类: 1、有的只参与膜的构成; 2、有的起载体作用,参 与运输过程; 3、有的与糖结合,形成 糖蛋白。
蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面 蛋白质分子有的部分或全部嵌入在磷脂双分子层中 蛋白质分子有的贯穿于整个磷脂双分子层
大多数蛋白质分子也是可以运动的。
流动性和选择透过性的关系:
第4章 第2节 生物膜的流动镶嵌模型
电镜下膜呈“暗—亮—暗” 蛋白质—脂质—蛋白质 三层结构——单位模模型 人、鼠细胞融合实验。 膜具流动性
1972,桑格 新的观察和实验证据的基础 和尼克森 上,提出分子结构模型。
流动镶嵌模型
二、流动镶嵌模型
不对称性
二、流动镶嵌模型
磷脂 生物膜
构成基 本支架
磷脂双 分子层
镶嵌 嵌入 贯穿
结构特点:
时 间: 1925年 人 物: 荷兰科学家Gorter和Grendel
实 验: S脂质= 2× S细胞膜 提出假说: 细胞膜中的磷脂是双层的
思考:这一结论 是如何得出的?
磷酸
甘油
头部 (亲水) 尾部 (疏水)
脂肪酸
磷脂分子如何铺展于“空气-水” 界面上?
亲水头部
疏水尾部
空气 水 A B C
得出结论: 膜上的蛋白质是可以运动的
磷脂分子的运动
新技术带来新模型“冰冻蚀刻”
实验现象: 蛋白质镶、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中。
一、对生物膜结构的探索历程
3. 膜动态模型的建立
科学实验
人鼠细胞融合实验 冰冻蚀刻研究
结论
细胞膜具有流动性
蛋白质镶嵌在脂质双分 子层中
1972年 桑格和尼克森:流动镶嵌模型
运动
课堂练习
3. 人体白细胞能进行变形运动,穿出毛细血管 壁,吞噬侵入人体的病菌,这个过程的完成依靠 细胞膜的( C ) A. 选择透过性 B. 保护作用 C. 流动性 D. 扩散
作业(1、2选作,3必做)
1. 分析生物膜模型的建立和完善过程,你
受到哪些启示? 2. 生物膜的流动镶嵌模型是否完美无缺? 为什么? 3. 如果你是细胞质中的一个水分子,当你 在细胞内看到的细胞膜是什么样子?当 你穿过细胞膜从细胞内到细胞外的过程 中,你看到什么?
4.2 生物膜的流动镶嵌模型
蛋白质
静态的统一结构
脂质
蛋白质
单位膜模型
质疑
1.无法解释变形虫的运动等 细胞的基本生命现象
细胞膜并非是固定的,而 是可以改变形状的
一、对生物膜结构的探索历程
一 19世纪末 膜透性实验 二 20世纪初 膜成分实验 三 1925年 膜面积实验 四 1959年 膜结构实验 五 20世冰纪冻6浊0年刻代电子膜显蚀微刻实实验验 六 1970年 膜融合实验 七 1972年 流动镶嵌模型
新技术带来新模型
用荧光染料标记某种物质,利 用其荧光特性,来反应研究对 象的相关信息
资料七
时间:
1970年 荧光染料标记人和鼠细胞表面的蛋白质后,将两种
实验: 细胞融合
人细胞
荧光标记 膜蛋白
诱导 融合
40分钟后
370C
鼠细胞 膜上蛋白质可以运动,细胞膜具有一定的流动性
新技术带来新模型
磷脂分子的运动
1、细胞膜主要由流动的磷脂双分子层和镶嵌在 其中的蛋白质组成。还有少量的多糖。
2、磷脂分子以疏水性尾部相对朝向膜的内 侧,亲水性头部朝向膜的外侧,组成生物膜 的基本骨架;
3、蛋白质或镶在脂双层的表面,或嵌入 在其内部,或横跨整个磷脂双分子层,表 现出分布的不对称性。
4、在细胞膜的外表,有一层由细胞膜 上的蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白,叫做 糖被。有些多糖与磷脂分子结合形成糖脂
A.磷脂
B.糖脂
C.糖蛋白
D.蛋白质
相似相溶原理
相似相溶原理是指脂溶性物质一般能溶 解于脂质溶剂,水溶性物质一般能溶 于水
第二节 生物膜的流动镶嵌模型
一、对生物膜结构的探索历程
一 19世纪末 膜透性实验 二 20世纪初 膜成分实验 三 1925年 膜面积实验 四 1959年 膜结构实验 五 20世冰纪冻6浊0年刻代电子膜显蚀微刻实实验验 六 1970年 膜融合实验 七 1972年 流动镶嵌模型
2生物膜的流动镶嵌模型
4.2 生物膜的流动镶嵌模型【学习目标】1.简述生物膜的结构。
2.探讨在建立生物膜模型的过程中,实验技术的进步所起的作用。
3.探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。
4.使学生树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点。
【学习重点】1.对生物膜结构的探索历程。
2.生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。
3.探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。
【学习过程】●基础知识一、对生物膜结构的探索历程1.资料一:时间:19世纪末(1895年)人物:欧文顿实验:用500多种化学物质对植物细胞进行上万次的通透性实验,发现溶于脂质更容易通过细胞膜。
推测:。
2.资料二:20世纪初科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。
化学分析表明:膜的主要成分是和。
3.资料三:时间:1925年人物:荷兰科学家(戈特和格伦德尔)实验:用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气—水界面上铺成单层分子,发现单分子层面积是细胞膜表面积的倍。
结论:。
注意:磷脂分子是由、和等所组成的分子,是亲水的,是疏水的。
4.资料四:电子显微镜的诞生人物:罗伯特森(J.D.Robertsen)(1959年)实验:在电镜下看到细胞膜暗—亮—暗的三层结构,大胆提出生物膜的模型:所有的生物膜都是由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成,并将生物膜描述为静态的统一结构。
此结论正确吗?5.资料五:时间:1970年实验:科学家将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后,让两种细胞融合,杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光,放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。
实验表明细胞膜具有。
6.资料六:时间:1972年人物:桑格和尼克森提出:模型二、流动镶嵌模型的基本内容1. 构成了膜的基本支架(其内部是磷脂分子的疏水端,水溶性分子或离子不能自由通过,因此具有屏障作用)。
磷脂分子可以侧向自由移动,具有。
2.蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中,有的__________磷脂双分子层表面,有的部分或全部整个磷脂双分子层中,有的整个磷脂双分子层。
第4章 第2节 生物膜的流动镶嵌模型
第2节生物膜的流动镶嵌模型学习目标 1.体会科学家建立生物膜模型的过程。
2.简述生物膜流动镶嵌模型的基本内容。
素养要求 1.生命观念:尝试制作生物膜模型,认可结构决定功能。
2.科学探究:体会有关膜结构特点的实验设计方法和原理。
一、对生物膜结构的探索历程1.对生物膜结构的探索历程时间科学家或实验结论19世纪末欧文顿膜是由脂质组成的20世纪初膜的分离实验膜的主要成分是脂质和蛋白质1925年脂质的提取实验细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层1959年罗伯特森所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成1970年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验细胞膜具有流动性1972年桑格和尼克森提出生物膜的流动镶嵌模型2.细胞膜具有流动性的实验(1)方法(2)现象①开始:一半发红色荧光,另一半发绿色荧光。
②40 min后两种颜色的荧光均匀分布。
(3)结论:细胞膜具有流动性。
补充材料荧光染料≠荧光粉(1)荧光染料是指吸收某一波长的光波后能发射出另一波长大于吸收光的光波的物质。
(2)荧光粉,俗称夜光粉,通常分为光致储能夜光粉和带有放射性的夜光粉两类。
光致储能夜光粉是荧光粉在受到自然光、日光灯光、紫外光等照射后,把光能储存起来,在停止光照射后,再缓慢地以荧光的方式释放出来,所以在夜间或者黑暗处,仍能看到发光,持续时间长达几小时致十几小时。
(1)但凡溶于脂质的物质更易通过细胞膜,由此推测生物膜的主要成分是脂质( ) (2)提取鸡红细胞的脂质在空气—水界面上铺成单层是其红细胞膜面积的两倍( ) (3)磷脂分子由亲水“头”部和疏水“尾”部构成,含C 、H 、O 、N 、P 五种元素( ) (4)科学家罗伯特森用光学显微镜观察到了细胞膜暗—亮—暗的三层结构( ) 答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)×1.若将细胞膜上的磷脂提取后放入盛水的容器中,磷脂分子稳定的分布方式为图中的 A 。
2.细胞膜中的磷脂是连续的两层,试分析细胞膜中的两层磷脂分子最可能的排列方式是 A 。
生物膜的流动镶嵌模型
● ●
●
●
细胞膜
假说:膜是由脂质组成的
① 细胞膜是由脂质组成,这个结论的依据是对 现象的推理分析还是对膜成分的提取和鉴定?
是依据对现象的推理分析得出的。
②在推理分析得到结论之后还有必要对膜的成分 进行提取、分离和鉴定吗?
有必要,仅靠推理得到的结论不一定准确,还应通 过科学实验进行检验。
随堂闯关
第二关
2.下列哪项叙述不是细胞膜的结构 特点?( ) A.细胞膜是选择透过性膜 B.细胞膜由磷脂分子和蛋白质分 子构成 C.细胞膜的分子结构具有流动性 D.有些蛋白质分子可以在膜的内 外之间移动
随堂闯关
第三关
3.变形虫的任何部位都能伸出伪足,人 体某些白细胞能吞噬病菌,这些生理 过程的完成都依赖于细胞膜的( ) A 保护作用 B 一定的流动性 C 主动运输 D 选择透过性
预测生物膜中磷脂的排列方式,并摆出来。
生物膜内外 都是处于水 环境中
一层磷脂分子层
水
水
两层磷脂分子层 水
时间:1925年 实验:两位荷兰科学家用丙酮(一种有机溶剂,可以 溶解脂质)从人的红细胞膜中提取脂质,在空气-水 界面上铺展成单分子层
实验现象:测得单分子层的面积恰好为红细胞 表面积的2倍。
随堂闯关
第四关
4.细胞膜上与细胞识别、免疫 反应、信息传递和血型决定有密 切关系的化学物质是( ) A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸
第五关
随堂闯关
5.下列关于细胞膜的叙述中,错误的 是( ) A.细胞膜主要是由蛋白质分子和磷脂 分子组成 B.细胞膜外侧有糖蛋白 C.细胞膜中蛋白质分子是分布均匀的 D.细胞膜中的大多数蛋白质分子和磷 脂分子不是静止的
生物膜结构的探索历程--对罗伯特森生物膜模型的质疑及修正
镶嵌模型
教师主导
情感 教育
构建 生物膜
模拟授课
生物膜的空间立体结构
教学流程
静态
认统知一
冲突
学生主体
磷Hale Waihona Puke 分人胞鼠杂细 交探究子 动式的 性流
实验
教师主导
生物膜 具有 流动性
构建 生物膜
教学流程
静态
统一
真实 生物膜
学生主体
蛋白质
对比探究排式布方式
罗伯特森 生物膜
教师主导
驳倒 “统一”
观点
构建
生物膜
教学流程
学生主体
静态 统一
流动
反思
糖被 探究探索式过程
生物膜结构的探索历程
--对罗伯特森生物膜模型的质疑及修正
目录
一
教材分析
二
学情分析
三
教学目标及重难点
四
教学流程
教材分析
第4章 细胞的物质输入 和输出
第2节 生物膜流动镶嵌 模型
教材分析
学情分析
知识储备
细胞膜的成分
细胞的基本结构
观察、认知能力
能力储备
分析、推理能力
教学目标及重难点
举例说明生物膜具有流动性的特点
知识 技能
简述生物膜的结构 阐述出科学发现的一般规律
过程 体验提出问题、作出假设等科学探究过程 方法 发展严谨的推理能力和空间想象力
情感态度 尊重科学,热爱科学,树立正确 价值观 的科学观
教学目标及重难点
教学 重点
引导学生质疑并修正罗伯特森生 物膜模型
建立流动镶嵌模型
教学 难点
科学探究过程如何体现生物膜结 构与功能相适应
高中生物生物膜的流动镶嵌模型PPT33 人教课标版
2、对生物膜结构的探索——磷脂双分子层
资料2 时间:1925年 人物:荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel 实验:用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气—水
界面上铺展成单分子层,测得单分子层的面积 恰为红细胞表面积的2倍。 结论:细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层!
资料3:磷脂分子结构
糖蛋白
细胞膜上的糖
分布在细胞膜外表,主要与蛋白质结合形成糖蛋白。 细胞膜外侧许多糖蛋白组成的一层结构叫做糖被。 糖被:具有保护和润滑、与细胞识别、细胞间信息 传递等密切 除糖蛋白外,细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合 而成的糖脂。
膜的不对称性
①磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量不同,呈现 了膜的不对称性;
是啊,好累啊!哪里累?累什么?说不出来。 有点扎心,但是事实。没有一个人的生活是容易的。 是累没有方向,是迷茫三十而不立,是累我在干什么?是累我要往哪里去?是累,我该怎么给胖大星一个温暖的家?一个开满小花的院子等等…… 没有一点头绪,以至于让心不知道如何的归属,这样的状态在最近一年多的时间侵蚀着我的内心,我不敢去剥开,那样会进去一个万劫不复的深渊,以至于让我怀疑生命的起源,为何来的这个世界,人为什么而活着,这是一道无解的题目。 有点扎心,但是事实。没有一个人的生活是容易的…熬过去!人,这一生要经历多少的风风雨雨,才懂得生命的真谛;要承受多少的苦难,才明白活着的不易;要失去多少欢乐,才懂得珍惜的可贵;要忍受多少的伤痛与嘲讽,才能活出自我,走出阴霾。 所谓有得必有失,人生永远没有完美的结局与开始,总会有缺失,有遗憾…… 那么我们又何必一定要强求自己要完美,一定要超越他人才叫成功,一定要过得比别人好才叫幸福,一定要比别人有钱或有权才叫有脸面…… 真是这样吗?我不认为,什么才叫完美,什么才叫幸福,什么才叫有成就?谁又能说得清道的明! 所谓的完美并不是事物本身就完美,而是因为有了不完美的衬托才将其显得完美,即使是一人之下万人之上的皇帝也不敢说自己的一生就无缺憾,那我们又何苦要为难自己;所谓的幸福其实是内心里的一种感受,它或许是一本书,或许是一杯水,或许是一个拥抱,也或许是一段话…… 只要自己觉得幸福它就是幸福的,自己觉得不幸福那么它就是不幸福的,真正的幸福深藏于我们每天所面对的琐碎的事物中,需要我们用一颗细腻的心去聆听,去感知,去珍惜,去宽容;而所谓的成就,那只是付出后所获得的心里上的一种自我认可,就如农民春播秋收一样,硕果就是农民的成就,不管这成就大小,都是自己努力的结果。 因此,生命的缺失中我们没必要苛责自己,没必要和自己过不去,要学会疼惜自己,学会和自己的内心谈心,告诉自己你真的很好,给自己一个拥抱,是鼓励亦是安慰。 人生在世,不如意之事十之八九,就如月有阴晴圆缺,天有不测风云一样,谁都无法预料下一秒会遇见什么,会发生什么,我们只有硬着头皮前行,摸索着过河,抱怨、愤怒、攀比、苛求……只会让自己更加的陷入深渊里而无法自拔,无法享受生活的美好,无法看见雨后彩虹的美丽。唯有将心态调整好,放平、放静,淡然的面对身边的一切,顺不骄,逆不馁,才能驱走心灵上的“风雪”,迎来温暖的一米阳光。 生命没有轮回,我们没理由不好好善待生命,善待生活的不足。既然上天赋予我们思想就避免不了要尝尽人间百味,爱,恨,情,仇;酸,甜,苦,辣;喜,怒,哀,乐,都是生命所赋予我们的馈赠,是人生的一个伴奏,是一道道关卡。若说人生是一场游戏,那么我们只有尽全力斩断这每一道关卡,你才能顺利通关,虽然通关的过程会艰辛无比,也会让自己遍体鳞伤,但不闯关又怎么能了解这游戏的刺激性,又怎能品尝到通关后的喜悦呢? 每个人都是生命旅途的行者,不论沿途的风景如何的精彩或不堪都是我们必须要经过的,或停,或走,或笑,或泪,或伤,或痛……当我们再回首望时,身后所留下的足迹不正是生命的升华吗?相互交织,相互牵绊,就如最美的歌声要有最美妙的音符搭配才最完美一样,我们的人生也需要有缺失才完美,才真实。 生活不是童话,我们也不是神仙,可以让我们在里面为所欲为。 其实,人最大的敌人不是别人而是自己,烦恼的也并非全来自生活的压力而是情感的折磨,而我们却又不能去适应完全没有它们的日子,所以我们只能选择坚强的去面对,用智慧去填满心灵,用大度去包容不足,用经验去堆积人生,在储蓄自己的同时也要适时的放下。人生只是一个掠过的风景而已,何须在意太多,记住太多心会累,想太多心会痛,要学会疼惜自己, 学会在伤心的时候不要为难自己,不论何时都能以豁达、从容、平静而谦和的去对待人生中的缺失,唯有如此我们才能获得内心的安宁、快乐与淡泊,不为心所累,不为心所憾,卸下昨天让今天快乐前行。 其实,人生的是是非非均不由事物本身所构建,而是由欲望所左右,常常的让我们患得患失,不知道自己真正所想要的是什么,拥有的幸福也觉得不幸福,拥有的爱也觉得不爱,拥有的财富也觉得并不富有,一直都追求,一直都在彷徨。正如,看不见的风景总是最美的,摘不到的星星总是最亮的,游走的鱼儿总是最好的,吃不到的葡萄总是最甜的。没得到的时候拼命的想得到,而当自己真正拥有时,却发现也不过如此,并非如想象中那样美好,这会儿才来后悔是否有些晚了呢。 生活就似一帘穆帐,放下是七彩光晕,打开是婆娑迷离,想象永远超越现实,谁都无法阻止欲望前行,更无法预料下一站是幸福抑或不幸福,是拥有还是失去,唯有把握好当下我们所拥有的才是最真实而幸福的。 人无完人,事无完事,每个人生旅途都会有遗憾相伴,而我们要学会在遗憾中完善自己,在缺失中善待自己。苦也罢,乐也罢,甜也罢,伤也罢……都不必太过计较,计较了只会让心情烦闷,更不必埋怨老天的不公,不必羡慕他人的拥有。每个人都有每个人的生活方式,有自己的人生轨迹,我们无可挑剔,更无需去评判谁的是是非非。 因此,不要让自己活的太累,不要太过苛求自己,做的好与坏只要问心无愧就好,何须在意谁怎么说,怎么看呢。人活着就注定要与缺失为伴,与完美交错,学会善待缺失,学会爱自己,累了就靠一下,痛了就哭一会儿,烦了就醉一会儿……因为这个世界上,或许爱你的人不止一个,但惜惜相伴,冷暖自知的唯有你自己,所以要好好疼惜自己!
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•生物膜结构的探索历程:
•1、19世纪末,欧文顿发现凡是可以溶于脂质的物质,比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞,于是他提出:膜是由脂质组成的。
•2、20世纪初,科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来,化学分析表明,膜的主要成分是脂质和蛋白质。
•3、1925年,两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气一水界面上铺展成单分子层,测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。
由此他们得出的结论是细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。
•4、1959年,罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗一亮一暗的三层结构,并大胆地提出生物膜的模型是所有的生物膜都由蛋白质--脂质--蛋白质三层结构构成,电镜下看到的中间的亮层是脂质分子,两边的暗层是蛋白质分子,他把生物膜描述为静态的统一结构。
•5、1970年,科学家用荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合的实验,以及相关的其他实验证据表明细胞膜具有流动性。
•6、1972年,桑格和尼克森提出的为流动镶嵌模型大多数人所接受。
•生物膜的流动镶嵌模型:
•1、生物膜的流动镶嵌模型图解:
•?
•
•①糖蛋白(糖被):细胞识别、保护、润滑、免疫等。
•②蛋白质分子:膜功能的主要承担着。
•③磷脂双分子层:构成膜的基本支架。
•2、基本内容
•(1)脂质:构成细胞膜的主要成分是磷脂,磷脂双分子层构成膜的基本骨架。
•①磷脂分子的状态:亲水的“头部”排在外侧,疏水的“尾部”排在内侧。
•②结构特点:一定的流动性。
•(2)蛋白质:膜的功能主要由蛋白质承担,功能越复杂的细胞膜,其蛋白质的含量越高,种类越多。
•①蛋白质的位置:有三种。
镶在磷脂双分子层表面;嵌入磷脂双分子层;贡穿于磷脂双分子层。
•②种类:a.有的与糖类结合,形成糖被,有识别、保护、润滑等作用。
b.有的起载体作用,参与主动运输过程,控制物质进出细胞。
c.有的是酶,起催化化学反应的作用。
•(3)特殊结构——糖被
•①位置:细胞膜的外表。
•②本质:细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白。
•③作用:与细胞表面的识别有关;在消化道和呼吸道上皮细胞表面的还有保护和润滑作用。
•(4)?细胞膜的特征:
•①结构特征:具有一定的流动性。
•②功能特征:具有选择透过性。
•细胞膜的流动性与选择透过性的区分方法:
•1.结构特点:具有一定的流动性。
•(1)原因:膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。
•(2)表现:变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐及载体对相应物质的转运等。
•(3)影响因素:主要受温度影响,适当温度范围内,随外界温度升高,膜的流动性增强,但温度超过一定范围,则导致膜的破坏。
•2.功能特性:具有选择透过性。
•(1)表现:植物根对矿质元素的选择性吸收,神经细胞对K+的吸收和对Na+的排出,肾小管的重吸收和分泌,小肠的吸收等。
•(2)原因:遗传性决定载体种类、数量决定选择性。
•3.二者的区别与联系
•(1)区别:流动性是细胞膜结构方面的特性,选择透过性体现了细胞功能方面的特性,主动运输能充分说明选择透过性。
•(2)联系:细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。
因为只有细胞膜具有流动性,细胞才能完成其各项生理功能,才能表现出选择透过性。
相反,如果细胞膜失去了选择透过性,细胞可能已经死亡了。
•易错点拨:
•1、位于细胞膜外侧面的糖蛋白形成糖被,它是识别图中细胞膜内外侧的标志。
•2、载体蛋白属于嵌入或贯穿磷脂双分子层的蛋白质。
载体具有饱和现象,当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时,细胞吸收该物质的速度不再随物质的浓度增大而增大。
•3、磷脂双分子层数、生物膜层数与磷脂分子层数:磷脂双分子层数=生物膜层数=磷脂分子层数的一半。
•例? 血浆中的1个葡萄糖分子进入组织细胞被彻底氧化分解,需要穿过几层磷脂分子(?? )
•A.5层? B.3层?? 层?? D.4层
•思路点拨:葡萄糖首先要穿过毛细血管壁进入组织液,至少要跨毛细血管壁的一层上皮细胞,即穿过2层细胞膜,再进入组织细胞共穿过3层细胞膜,生物膜都是由磷脂双分子构成,故本题穿越的磷脂分子层数是6。
答案C。