关于生物膜结构的探索历程
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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。