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人教版（2019）分子与细胞
第三章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能（第二课时）
学习目标
1. 生命观念
2. 科学思维
3. 社会责任
通过“问题探讨”及相关资料分析细胞膜的功能,概述细胞膜作为系统边界的功能。
通过概括、比较不同细胞膜结构模型,说出不同模型的要点,阐释流动镶嵌模型。
通过分析细胞膜结构模型建立的历程及其他资料,能基于事实和证据进行推理提出或否定假说(或模型),加深对“模型与建模”的理解,感悟科学在质疑与创新中不断发展。
通过“脂质体药物”的分析,体会科学知识与解决现实问题之间的密切联系,增强社会责任感。
没有受精的鸡蛋中，鸡蛋黄可看作一个卵细胞。蛋清是供受精卵发育的营养物质。鸡蛋打碎后，蛋清会迅速平摊在桌面，朝各个方向流去，蛋黄则不会
1895
欧文顿实验：
细胞膜
提出假说：
膜是由脂质组成的。
非脂溶性物质
脂溶性物质
细胞膜成分的探索
实验现象：
1935
细胞膜成分的探索
问题1：欧文顿和丹尼利对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取与检测？
科学方法：提出假说
丹尼利和戴维森实验：他们研究细胞膜的张力，发现细胞的表面张力明显低于油一水界面的表面张力。人们发现油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。
实验现象：
提出假说：
细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质等。
问题2：从现象推出的假说一定正确么？？
1917
细胞膜结构的探索：
结构图
模型
示意图
亲水端
（磷酸）
疏水端
（脂肪酸）
朗姆瓦
1917
磷脂分子的头部是亲水的
尾部是疏水的。
细胞膜结构的探索：
朗姆瓦
已有知识：
提出假说1：
提出假说2：
磷脂分子在空气—水界面的分布模型。
磷脂分子在细胞膜中的分布模型。
示意图
亲水端
（磷酸）
疏水端
（脂肪酸）
根据磷脂分子的特点，建构磷脂分子
在空气—水界面的分布模型。（同桌合作完成）
水
空气
细胞膜结构的探索：
1917
示意图
亲水端
（磷酸）
疏水端
（脂肪酸）
1917
磷脂分子的头部是亲水的
尾部是疏水的。
细胞膜结构的探索：
朗姆瓦
已有知识：
提出假说1：
提出假说2：
磷脂分子在空气—水界面的分布模型。
磷脂分子在细胞膜中的分布模型。
示意图
亲水端
（磷酸）
疏水端
（脂肪酸）
-----细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层！
1925
细胞膜结构的探索：
亲水端
疏水端
因为磷脂分子有亲水的“头”部和疏水的“尾”部，在水溶液中，朝向水的是“头部”，“尾部”受水的排斥。当磷脂分子的内外两侧均是水环境时，磷脂分子的“尾部”相对排列在内侧，“头部”则分别朝向两侧水的环境，形成磷脂双分子层。
磷脂分子的内外两侧都是水环境时
水
水
尝试建构磷脂分子在细胞膜的分布模型并解释。（提示：细胞内外环境都是水溶液）
用丙酮从红细胞中提取脂质，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。
E.Gorter
细胞膜结构的探索：
1925
结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！
支持实验：
细胞膜成分的探索：
思考:为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？
①无细胞壁，细胞容易吸水涨破；
②无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。
1959
细胞膜结构的探索：
两层暗
一层亮
生物膜为“蛋白质—脂质—蛋白质”三层静态统一结构模型
“蛋白质-脂质-蛋白质”结构模式图
实验现象：
提出假说：
冰冻蚀刻电子显微法：
细胞膜结构的探索：
将标本用干冰（或液氮）冰冻后断开，升温后暴露断裂面,在电镜下观察到的蛋白质分布模型如下：
结论：蛋白质镶在、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中
诱导融合
40分钟后
370C
荧光标记膜蛋白
鼠细胞
人细胞
结论：细胞膜上的蛋白质是可以运动的。细胞膜具有一定的流动性。
1970
细胞膜结构的探索：
弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin ):人鼠细胞融合实验
S. J. Singer
G. Nicolson
1972
细胞膜结构的探索：
辛格(S.J.Singer)和尼克尔森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型——流动镶嵌模型
任务：阅读教材P44—P45关于流动镶嵌模型的基本内容，思考下列问题，构建模型并借助模型尝试解说。
1.细胞膜的基本支架是什么？
2.蛋白质在细胞膜上如何分布？
3.什么叫糖被？分布在膜的哪一侧？
4.磷脂双分子层作为基本支架的作用
5.蛋白质以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中的作用
6.细胞膜具有流动性的意义
7.糖被分布在膜外侧有何作用？
小组合作
细胞膜成分的探索：
人类对自然界的认识永无止境，随着技术的不断创新和改进，人们对膜的研究必将更加细致入微……。
新的征程

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