生物膜结构的探索历程省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第2节 生物膜流动镶嵌模型1第1页一一 生物膜结构探索历程生物膜结构探索历程为何会出现为何会出现B B图图中情形？中情形？问题：研究物体结构普通需探明什么问题？问题：研究物体结构普通需探明什么问题？成份、组合方式、结构特点成份、组合方式、结构特点成份、组合方式、结构特点成份、组合方式、结构特点2第2页（一）膜成份探究（一）膜成份探究（1 1）试验观察：）试验观察：1919世纪末，欧文顿（世纪末，欧文顿（E.OvertonE.Overton）用用500500各种各种化学物质对植物细胞通透性进行化学物质对植物细胞通透性进行上万上万次试验发觉：次试验发觉：能够溶于能够溶于脂质物质比不能溶于脂质物质更轻易经过细胞膜。脂质物质比不能溶于脂质物质更轻易经过细胞膜。（2 2）已经有相关知识：相同相溶）已经有相关知识：相同相溶（3 3 3 3）分析试验，提出假设：）分析试验，提出假设：）分析试验，提出假设：）分析试验，提出假设：1.1.欧文顿假设欧文顿假设膜是由脂质组成膜是由脂质组成膜是由脂质组成膜是由脂质组成3第3页2.对欧文顿假设验证对欧文顿假设验证后，另外科学家第一次将膜从哺乳动物红细胞提取出来，化学分析表明，膜主要成份是由脂质（主要是磷脂）和蛋白质。问题：问题：科学研究中是怎样提出假设？提出假设后还需要做什么？科学研究中是怎样提出假设？提出假设后还需要做什么？科学认识活动是以试验事实为基础科学认识活动是以试验事实为基础4第4页尾部尾部头部头部疏水疏水亲水亲水当初已知知识：膜成份；磷脂分子结构特点当初已知知识：膜成份；磷脂分子结构特点（二）膜结构探究（二）膜结构探究5第5页1.朗姆瓦试验朗姆瓦试验19，朗姆瓦（Langmuir）将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完以后，经过推挤，磷脂分子排列成了单层铺在了水面上。朗姆瓦水盘以下列图：6第6页依据磷脂分子特点，请推测：依据磷脂分子特点，请推测：在水在水空气介面，磷脂分子是怎样排列？空气介面，磷脂分子是怎样排列？A A A AB B B BC C C CD D D DA A A A7第7页2.对生物膜磷脂分子排列方式假设与验证对生物膜磷脂分子排列方式假设与验证问题：细胞内外均为液体环境，依据上述试验结果，请你问题：细胞内外均为液体环境，依据上述试验结果，请你构想一下，细胞膜上磷脂分子应怎样排列？构想一下，细胞膜上磷脂分子应怎样排列？8第8页材料：两位荷兰科学家假设：材料：两位荷兰科学家假设：1925年，两位荷兰科学家戈特年，两位荷兰科学家戈特(EGorter)和格伦德尔和格伦德尔(FGrendel)依据上述磷脂分子特点提出，细胞膜是一个依据上述磷脂分子特点提出，细胞膜是一个磷脂双分子层结构，其中磷脂分子亲水性头部朝向两侧，磷脂双分子层结构，其中磷脂分子亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部相对朝向内侧，只有这种结构才可能稳定于细疏水性尾部相对朝向内侧，只有这种结构才可能稳定于细胞内外均为极性液体环境中。胞内外均为极性液体环境中。基于实证逻辑推理基于实证逻辑推理9第9页试验验证：他们用丙酮（一个有机溶剂，能够溶解脂质）试验验证：他们用丙酮（一个有机溶剂，能够溶解脂质）提取了人类红细胞质膜脂类成份，将其铺展在水面，测出提取了人类红细胞质膜脂类成份，将其铺展在水面，测出膜脂展开面积二倍于细胞表面积。结果支持假设，假设没膜脂展开面积二倍于细胞表面积。结果支持假设，假设没有被推翻。有被推翻。问题：该试验证实细胞膜是一个磷脂双分子层结构吗？问题：该试验证实细胞膜是一个磷脂双分子层结构吗？关于细胞膜脂质分子排列方式依然属于理论推导与假设，关于细胞膜脂质分子排列方式依然属于理论推导与假设，关于细胞膜脂质分子排列方式依然属于理论推导与假设，关于细胞膜脂质分子排列方式依然属于理论推导与假设，并没有被观察证实并没有被观察证实并没有被观察证实并没有被观察证实10第10页3.罗伯特森（罗伯特森（J.D.Robertson）模型：）模型：1959年，罗伯特森在电镜下观察到细胞膜清楚暗年，罗伯特森在电镜下观察到细胞膜清楚暗-明明-暗三暗三层结构。层结构。提出提出“蛋白质蛋白质-脂质脂质-蛋白质蛋白质”模型（单模型（单位膜模型），蛋白质位膜模型），蛋白质以肽链厚度覆盖。他以肽链厚度覆盖。他认为膜是静态统一结认为膜是静态统一结构。构。11第11页支持罗伯特森假设试验有哪些支持罗伯特森假设试验有哪些？化学分析知道膜含有脂质、蛋白质试验化学分析知道膜含有脂质、蛋白质试验测出膜脂展开面积二倍于细胞表面积试验测出膜脂展开面积二倍于细胞表面积试验电镜观察到膜呈暗电镜观察到膜呈暗-明明-暗三层结构暗三层结构12第12页不支持罗伯特森假设证据不支持罗伯特森假设证据13第13页从白细胞吞噬细菌试验及人-鼠细胞融会试验能够得出什么结论？细胞膜含有流动性14第14页细胞冰冻蚀刻试验细胞冰冻蚀刻试验时间：时间：20世纪世纪60年代年代试验：科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结试验：科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结构中蛋白颗粒。构中蛋白颗粒。讨论：讨论：单位膜模型存在什么问题？单位膜模型存在什么问题？结构与功效不相适应；模型理论与新观察不一致结构与功效不相适应；模型理论与新观察不一致科学知识含有暂定性特点科学知识含有暂定性特点15第15页4.桑格和尼克森在继承与创新中提出桑格和尼克森在继承与创新中提出流动镶嵌模型流动镶嵌模型 时间：时间：1972年年16第16页1 1、生物膜化学成份：、生物膜化学成份：2 2、磷脂分子存在形式：、磷脂分子存在形式：3 3、蛋白质分子存在形态：、蛋白质分子存在形态：4 4、生物膜结构特点：、生物膜结构特点：主要由蛋白质和脂质组成主要由蛋白质和脂质组成主要由蛋白质和脂质组成主要由蛋白质和脂质组成磷脂双分子层为基本骨架，其中磷脂分子亲水性磷脂双分子层为基本骨架，其中磷脂分子亲水性磷脂双分子层为基本骨架，其中磷脂分子亲水性磷脂双分子层为基本骨架，其中磷脂分子亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部相对朝向内侧。头部朝向两侧，疏水性尾部相对朝向内侧。头部朝向两侧，疏水性尾部相对朝向内侧。头部朝向两侧，疏水性尾部相对朝向内侧。镶在表面、嵌入、横跨三种。在细胞膜外侧，有糖镶在表面、嵌入、横跨三种。在细胞膜外侧，有糖蛋白组成糖被。蛋白组成糖被。流动性流动性流动性流动性（磷脂分子和蛋白质分子是能够运动）（磷脂分子和蛋白质分子是能够运动）（磷脂分子和蛋白质分子是能够运动）（磷脂分子和蛋白质分子是能够运动二、生物膜流动镶嵌模型17第17页（1）生物膜流动镶嵌模型内容哪些是试验证实了？生物膜流动镶嵌模型内容哪些是试验证实了？哪些是科学家推测？哪些是科学家推测？模型是不是就完美无缺了呢？模型是不是就完美无缺了呢？三、归 纳成份、流动性成份、流动性磷脂排列方式、蛋白质与脂质关系磷脂排列方式、蛋白质与脂质关系19751975晶格镶嵌模型晶格镶嵌模型,1977,1977 年提出板块镶嵌模型年提出板块镶嵌模型18第18页（2 2）纵观整个）纵观整个人们对建立生物人们对建立生物膜模型探索过程，膜模型探索过程，试验技术进步起试验技术进步起到怎样作用？到怎样作用？（3 3）分析生）分析生物膜模型建立物膜模型建立过程中，结构过程中，结构与功效相适应与功效相适应是怎样得到表是怎样得到表达？达？19第19页（4）经过这节课，你应该取得什么？）经过这节课，你应该取得什么？掌握生物膜流动镶嵌模型内容掌握生物膜流动镶嵌模型内容感受试验技术进步对科学进步影响感受试验技术进步对科学进步影响结构与功效相适应生物学基本观点在探索过程结构与功效相适应生物学基本观点在探索过程引领作用引领作用体验科学家工作历程，学习科学研究方法、体验科学家工作体验科学家工作历程，学习科学研究方法、体验科学家工作精神精神20第20页