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(共24张PPT)
第3章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能
第2课时 细胞膜的结构
导入
脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢
对细胞膜成分的研究发现,细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的。此外,还有少量的糖类。其中脂质约占细胞膜总质量的50%,蛋白质约占40%,糖类占2%~10%。
环节一：对细胞膜结构的探索
资料1 1959年,罗伯特森利用电镜获得了清晰的细胞膜照片,照片显示细胞膜有暗—亮—暗三层结构。
1.静态模型的建立
(1)蛋白质分布方式的推测:20世纪40年代,曾经有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。
观察图片,根据资料信息,尝试说出蛋白质的分布方式。
环节一：对细胞膜结构的探索
(2)蛋白质分布方式的证明:
①方法:1959年,罗伯特森电镜观察。
②现象:看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
③结论:所有的细胞膜都由蛋白质—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。
环节一：对细胞膜结构的探索
罗伯特森建立的细胞膜静态模型——单位膜模型
罗伯特森的假说:
①细胞膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构组成;
②细胞膜是静止的。
环节一：对细胞膜结构的探索
2.动态模型的建立
《变形虫捕食草履虫》
环节一：对细胞膜结构的探索
(1)质疑:
20世纪60年代以后,不少科学家对于细胞膜是静态的观点提出质疑:如果是这样,细胞膜的复杂功能将难以实现,就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都难以解释。
环节一：对细胞膜结构的探索
(2)细胞膜流动性的发现:
资料2 人—鼠细胞融合实验
方法:1970年,科学家将小鼠细胞和人细胞融合,并用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子,用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子。
现象:两种细胞刚融合时,融合细胞的一半发绿色荧光,另一半发红色荧光。在37 ℃下经过40 min,两种颜色的荧光均匀分布。
环节一：对细胞膜结构的探索
(2)细胞膜流动性的发现:
思考：
1.通过人—鼠细胞融合实验的结果,你可以得出什么结论
2.人—鼠细胞融合实验能否得出“细胞膜中的蛋白质具有流动性”的结论 说说你们的理由。
环节一：对细胞膜结构的探索
(3)结论:细胞膜具有流动性。
人—鼠细胞融合实验的现象中,被荧光标记的膜蛋白的移位,可能是蛋白质分子运动的结果,也可能是磷脂分子运动导致蛋白质分子产生移位,因此该实验不能得出“细胞膜中的蛋白质具有流动性”的结论。
环节一：对细胞膜结构的探索
3.流动镶嵌模型提出
蛋白质在细胞膜中如何排布
资料3 随着新的技术手段(如冰冻蚀刻扫描电镜技术)不断运用于细胞膜的研究,科学家发现膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面(如图)。
环节一：对细胞膜结构的探索
蛋白质在细胞膜中如何排布
根据资料，提出假说。
有的蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中。
流动镶嵌模型的提出:
1972年,辛格和尼科尔森提出了流动镶嵌模型,并为大多数人所接受。
修正和补充
无法解释细胞膜的流动性
环节一：对细胞膜结构的探索
科学方法——提出假说:
科学家首先根据已有的知识和信息,提出解释某一生物学问题的一种假说,再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。
比如罗伯特森根据细胞膜的电镜图片提出单位膜的假说。
单位膜模型
流动镶嵌模型
……
环节二：流动镶嵌模型的基本内容
1.模型构建
利用课前做好的磷脂双分子层模型和超轻黏土,构建细胞膜的流动镶嵌模型。
环节二：流动镶嵌模型的基本内容
2.排布特点
(1)中间层:磷脂双分子层。
①排布:磷脂分子的疏水端在内侧,亲水端在外侧。
②作用:膜的基本支架;水溶性分子或离子不能自由通过,因此具有屏障作用。
环节二：流动镶嵌模型的基本内容
(2)内外侧:
①蛋白质:
a.排布: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,有的贯穿于整个磷脂双分子层。
b.作用:在物质运输等方面具有重要作用。
②糖被:
a.排布:细胞膜外表面。
b.特点:与蛋白质分子结合形成糖蛋白,或与脂质结合形成糖脂。
c.功能:与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。
环节二：流动镶嵌模型的基本内容
利用超轻黏土和细铁丝,给自己小组的流动镶嵌模型加上糖被。
在作品上注明小组名称,膜外向上、膜内向下,将模型摆放在教室后排,课后各小组相互观摩、评价和修正。
环节二：流动镶嵌模型的基本内容
3.细胞膜的结构特点
阅读教材相关内容,归纳细胞膜的结构特点及意义:
(1)具有流动性,主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动,膜中的蛋白质大多也能运动。
(2)意义:细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。
核心总结
1.对细胞膜结构的探索
时间 任务 实验依据 结论或假说
1959年 罗伯特森 在电镜下看到了细胞膜暗—亮—暗的三层结构 所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成,把细胞膜描述为静态的统一结构
1970年 —— 人—鼠细胞融合实验(荧光标记法) 细胞膜具有流动性
1972年 辛格和尼科尔森 细胞膜的分子结构模型、新的观察和已有的实验证据 “流动镶嵌模型”
核心总结
2.科学方法:提出假说
3.流动镶嵌模型的基本内容
(1)细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。
(2)磷脂双分子层是膜的基本支架,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,具有屏障作用。
(3)蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中: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,有的贯穿于整个磷脂双分子层。这些蛋白质在物质运输等方面具有重要作用。
(4)细胞膜不是静止不动的,而是具有流动性的,主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动,膜中的蛋白质大多也能运动。
1.如图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图,有关叙述不正确的是 ( )
A.具有①的一侧为细胞膜的外侧
B.②是构成细胞膜的基本支架
C.细胞膜中的③都可以运动
D.若用荧光对细胞膜进行标记,一般标记在③上
课堂练习
C
2.下列对于生物模型建立的过程的认识,错误的是 ( )
A.科学家根据观察的现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的假说或模型,用现象和实验对假说或模型进行检验、修正和补充
B.一种模型最终能否被普遍接受,取决于它能否与以后的现象和实验结果相吻合,能否很好地解释相关现象
C.生物膜的流动镶嵌模型完美无缺
D.随着实验技术的不断创新和改进,对膜研究更加细致入微,有利于更完善地解释细胞膜的功能
C
课堂练习
3.细胞膜是细胞与外界环境之间的屏障,控制着物质的进出,保证了细胞内部环境的相对稳定,使细胞内的生命活动有序地进行。根据细胞膜的模型图,回答下列问题:
(1)该图表示细胞膜的__________模型。
(2)图中1表示________,具有_________________等作用。
(3)细胞膜具有________,是生物膜重要的结构特点。
(4)图中膜蛋白除了参与细胞膜组成之外,还具有_______________________________(写出两项)等多种其他功能。

流动镶嵌
糖蛋白
课堂练习
识别、信息交流
流动性
催化、运输、信息传递、免疫
谢谢！

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