生物膜的流動鑲嵌模型教案-資料下載頁
2024-11-14 21:55本頁面
【正文】 與觀察的基礎上提出來的，同時又需要更進一步的實驗來證明。問題（2）：磷脂和蛋白質是通過什么樣的排列組合方式參與膜的構建的呢？展示材料③：戈特 和格倫德對血影的研究時間：1925年人物：荷蘭科學家Gorter和Grendel實驗：兩位科學用丙酮從人的紅細胞中提取脂質，在空氣—水界面上鋪成單分子層。測得單分子層的面積恰好為紅細胞的表面積的2倍。教師：假如你是當時的科學家，當你做實驗時發(fā)現(xiàn)單分子的磷脂分子正好是紅細胞的兩倍時，大膽地展開你的想象力，你能做出什么假說？學生：細胞膜中的磷脂是兩層的。教師：那這兩層磷脂分子在細胞中又是怎樣排布的呢？再分小組討論。請學生在黑板畫出來。學生：分組討論，共可有六種排布方式，并提出細胞膜應兩面都處于水環(huán)境中，所以討論得到正確的排布方式。問題（3）：那蛋白質和磷脂的位置關系又是如何的呢？展示材料④：羅伯特森的單位膜模型時間：1959年 人物：實驗：用超薄切片技術獲得了清晰的細胞膜照片，顯示暗—明—暗三層結構。提出假說：電鏡下看到的中間的亮層是脂質分子，兩邊暗層是蛋白質分子。從而形成蛋白質—磷脂—蛋白質的三層結構，稱之為單位膜。他提出真核細胞與原核細胞具有相同的膜結構。單位膜模型的主要不足在于：把生物膜的結構描述成靜止的、不變的，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾。單位膜結構模型繼承了前人的有關結論，又成功地利用了先進的電子顯微鏡的觀察結果作為證據(jù)。但是他將生物膜描述為靜態(tài)的剛性的結構，這一點很快又被新的技術手段下的實驗所否定。問題（4）：有什么證據(jù)證明細胞膜中的物質不是靜態(tài)的呢？教師放映變形蟲的變形運動、白細胞吞噬病原體、細胞分裂的動畫，讓學生從感性上認識膜不是剛性結構。展示材料⑤：熒光標記小鼠細胞和人細胞融合實驗時間：1970年人物：Larry Frye等實驗：將人和鼠的細胞膜用不同熒光抗體標記后，讓兩種細胞融合，雜種細胞一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布。提出假說：細胞膜具有流動性。教師：很好，在繼承前人的結論基礎上，結合新的觀察和實驗證據(jù)，又有科學家提出一些關于生物膜的分子結構模型。其中1972年桑格（）和尼克森（）提出的流動鑲嵌模型為大多數(shù)人所接受。好，學到這里，縱觀整個人們對建立生物膜模型的探索過程，我們有些話題想讓大家思考討論。以討論小組的形式開展課堂討論交流。（1）生物膜的流動鑲嵌模型是不是就完美無缺了呢？請說說你的看法。學生：生物膜的流動鑲嵌模型不可能完美無缺。人類對自然界的認識永無止境，隨著實驗技術的不斷創(chuàng)新和改進，對膜的研究將更加細致入微，對膜結構的進一步認識將能更完善地解釋細胞膜的各種功能，不斷完善和發(fā)展流動鑲嵌模型。的確，流動鑲嵌模型是目前人們普遍認同的，但它無法完美地回答生物膜的所有功能。所以后來不斷提出一些新的模型，如Wallach于1975年提出晶格鑲嵌模型；Jain和White于1977年提出板塊鑲嵌模型等，迄今為止，已提出的生物膜結構模型達幾十種之多，生物膜的結構模型雖然有很多種，但被廣泛接受的結構模型基本內(nèi)容是趨向一致的。其要點和特點基本相同，主要包括膜的分子組成和結構特征。（2）縱觀整個人們對建立生物膜模型的探索過程，你能談談實驗技術的進步起到怎樣的作用？學生：在建立生物膜模型的過程中，實驗技術的進步起到了關鍵性的推動作用。如血影的制取和化學成分的鑒定技術使人們認識膜的化學組成；電子顯微鏡的誕生使人們終于看到了膜的存在；冰凍蝕刻技術和掃描電子顯微鏡技術使人們認識到膜的內(nèi)外兩側并不對稱；熒光標記小鼠細胞與人細胞的融合實驗又證明了膜的流動性等。沒有這些技術的支持，人類的認識便不能發(fā)展。教師：那流動鑲嵌模型的具體內(nèi)容是如何的呢？（1）磷脂雙分子層是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側，疏水性的尾部相對朝向內(nèi)側。（2）蛋白質分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層。這里體現(xiàn)了膜結構內(nèi)外的不對稱性。（3）在細胞膜的外側，有一層由細胞膜上的蛋白質與糖類結構合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被與細胞識別、細胞間的信息交流有密切聯(lián)系。（4）磷脂分子是可以運動的，具有流動性。大多數(shù)的蛋白質也是可以運動的，也體現(xiàn)了膜的流動性。［評價反饋］精選練習（1）變形蟲的任何部位能伸出偽足，人體的某些白細胞能吞噬病菌，這些生理活動的完成說明細胞膜具有下列哪一特點（2）1985年 Overton在研究各種未受精卵細胞的透性時，發(fā)現(xiàn)脂溶性物質容易透過細胞膜，不溶于脂質的物質透過細胞膜十分困難。這表明組成細胞膜的主要成分中有___________。（3）1925年 Corter Grendel用丙酮提取細胞膜的脂，并將它在空氣—水界面上展開時，發(fā)現(xiàn)這個單層分子的面積相當于原來細胞表面積的兩倍。由此可以認為細胞膜由___________組成。（4）1970年，科學家用不同熒光染料標記的抗體，分別與鼠和人細胞膜上的一種抗原相結合，使它們分別產(chǎn)生綠色和紅色熒光。將兩種細胞融合成一個細胞時，開始時一半呈綠色，另一半呈紅色，但在 37 ℃水浴中保溫40 min后，融合細胞上的兩種顏色的熒光呈現(xiàn)均勻分布。這個實驗說明___________，其原因是___________。參考答案：（1）B（2）脂質（3）磷脂雙分子層（4）細胞膜具有一定的流動性構成細胞膜的蛋白質分子（抗原）是可以運動的課堂小結我們這節(jié)課就到這里，一方面我們重溫了科學家探索細胞膜結構的歷程，這是一個在繼承中不斷驗證、修正和完善發(fā)展的過程，這段科學史給予我們很多有用的啟示，使我們加深了對科學過程和方法的理解。另一方面我們也重點學習了生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對細胞膜結構的假說中，細胞膜的流動鑲嵌模型是目前人們普遍接受認同的，能較好地解釋人們對細胞膜功能的認識，理解和掌握流動鑲嵌模型的基本要點，這對于更好的理解下一節(jié)物質跨膜運輸?shù)姆绞接泻苤匾穆?lián)系。布置作業(yè)在引入時，我們問到大家還能想出什么更好的制作細胞膜的材料，你們可以調動已有的生活經(jīng)驗，再結合今天所講的生物膜的流動鑲嵌模型，利用生活上找得到的廢棄物做一個細胞膜的流動鑲嵌模型。
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